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摘要：大流量高压钢丝缠绕胶管接头扣压后抗压、抗拉强度偏低，在煤矿井下使用过程中经常出现胶管接头抽头胶套破损现象。经采用胶管内剥胶生产工艺，提高了扣压后的胶管接头抗压、抗拉强度，生产使用可靠性显著提高，故障率、材料消耗降低，保障了正常生产。
关键词：煤矿、高压胶管 、 内剥胶 、 受力分析
中图分类号：TQ336.3
在现代化煤矿井下回采工作面的生产设备中，连接液压支架和供液泵站的长距离大流量高压钢丝缠绕胶管是传递动力的唯一管路。由于煤矿井下生产工作环境比较恶劣，液压泵站的工作压力不断变化（主要为液压泵站乳化液柱塞泵的压力波动）而形成的峰值压力及其管路钢丝缠绕高压胶管内的轴向拉力，往往造成供液管路高压胶管接头抽头与缠绕胶管拉脱抽头破损（主要为胶管内层破损，见图2中5）工其他损坏而中断整个生产工作面的正常生产循环以及威胁工人的人身安全。针对上述情况，唐山矿业公司橡塑制品厂胶管分厂结合生产实际，认真进行技术分析后，采用胶管内剥胶生产工艺替代传统的生产工艺，解决了上述生产技术疑难问题。显著提高了大流量钢丝缠绕胶管接头扣压后的抗压、抗拉强度。按内剥胶生产工艺生产的高压钢丝缠绕胶管总成，经井下生产实际使用取得了良好的技术效果和经济效益。
1 高压胶管的剥胶工艺
1.1 胶管内外胶皮的剥削
胶管下料后进行端头剥胶工作要认真掌握好胶管剥胶的轴向长度。外层胶皮剥削长度应与接头外套的长度相匹配，内层胶皮剥削时其轴向长度与内剥胶专用接头芯的装配尺寸相匹配，不能过短或过长。
其剥削长度调整控制在接头芯装配部位尺寸±1.5～2mm。而胶管端头径向剥削，应注意不能伤及缠绕钢丝的内外层面，而影响胶管接头的装配质量。
1.2 钢丝缠绕胶管规格及技术数据
胶管型号：32×4S-32；
额定工作压力：32MPa；
胶管内径：32mm；
胶管外径：49 mm；
缠绕钢丝层外径：43.1mm。
1.3 钢丝缠绕胶管内剥胶工艺相关技术参数
胶管内剥长度：L1≥20mm；
胶管外层胶剥胶长度：L3=65mm；
胶管接头扣压力：P≥943KN。
2 内剥胶生产工艺与传统生产工艺的比较
2.1 结构对比
经扣压机扣压后的内剥胶胶管接头结构与原传统胶管接头比较如下：内剥胶胶管接头扣压后其结构见图1，原传统胶管接头经扣压后其结构见图2。
图1 胶管接头内剥胶工艺技术结构
图2 胶管接头传统工艺技术结构
2.2 工作状态形式对比
内剥胶胶管接头扣压时，其接头芯的L2部分与胶管内层胶皮经扣压结合为密封工作长度，接头芯的L1部分与胶管接头外套L3长度部分，经扣压机压力作用，将胶管缠绕钢丝层挤压后使其呈锯齿状和S状变形充盈于外套内锯齿形凹凸槽内，及L1长度范围内接头外套和接头芯形成的S状凹凸槽内而结合。
原传统胶管接头工艺技术结构扣压时，其接头芯L部分与胶管内层胶皮经扣压机压力作用结合为密封工作长度，接头外套内L部分锯齿形凹凸槽与胶管缠绕钢丝层（钢丝层外径）经扣压变形后充盈而达到挤压结合。
其结构内部结合强度远低于内剥胶结构扣压后的结合强度。见图2
3 高压钢丝缠绕内剥胶工艺胶管总成水压试验
3.1 水压压力试验相关技术参数
胶管水压压力试验压力值：P=48MPa
（试验压力=胶管额定工作压力×1.5倍）
胶管水压压力试验持续时间：t=5～8min
胶管总成水压压力试验次数：2次
3.2 胶管总成水压压力试验时形成的轴向拉力验算
已知：胶管内径=φ3.2cm
其内径截面积F=4==8.04cm2
水压实验压力P=48 MPa=4.8KN/ cm2
胶管总成水压压力试验时形成的轴向拉力
f=P×F=4.8KN/ cm2×8.04cm2=38.6 KN
3.3 钢丝缠绕胶管相关技术参数
胶管缠绕钢丝层数： 4层
胶管缠绕钢丝单根直径： 0.7mm
胶管缠绕钢丝总根数： 450根
胶管缠绕钢丝总截面积： 1.732cm2
胶管缠绕钢丝材料牌号： 55#
3.4 内剥胶胶管总成水压压力试验时的抗拉强度验算
胶管缠绕钢丝屈服极限：
σs=39N/cm2
胶管缠绕钢丝许用应力
（1）
式中：为胶管缠绕钢丝许用应力；
σs为胶管缠绕钢丝屈服极限；
ns为塑性金属材料安全系数。
其胶管缠绕钢丝安全承fs=·F=27.9KN/cm2×1.732cm2=48.3KN。式中：F为胶管钢丝层总截面积。
胶管缠绕钢丝层安全承载拉力fs与胶管总成水压压力试验时形成的轴向拉力f之比为：
i = = 1.25
即胶管缠绕钢丝层安全承载拉力高于内剥胶胶管总成水压压力试验时形成的轴向拉力1.25倍。
4 结论
内剥胶高压钢丝缠绕胶管接头经技改生产使用后的良好技术效果，增强了胶管接头的抗拉强度，显著提高了高压钢丝缠绕胶管总成在煤矿井下生产使用的可靠性，减少了高压胶管的故障发生率，降低了材料消耗，提高了经济效益，也有力地保障了煤矿井下回采工作面的生产循环。
关键词：煤矿、高压胶管 、 内剥胶 、 受力分析
中图分类号：TQ336.3
在现代化煤矿井下回采工作面的生产设备中，连接液压支架和供液泵站的长距离大流量高压钢丝缠绕胶管是传递动力的唯一管路。由于煤矿井下生产工作环境比较恶劣，液压泵站的工作压力不断变化（主要为液压泵站乳化液柱塞泵的压力波动）而形成的峰值压力及其管路钢丝缠绕高压胶管内的轴向拉力，往往造成供液管路高压胶管接头抽头与缠绕胶管拉脱抽头破损（主要为胶管内层破损，见图2中5）工其他损坏而中断整个生产工作面的正常生产循环以及威胁工人的人身安全。针对上述情况，唐山矿业公司橡塑制品厂胶管分厂结合生产实际，认真进行技术分析后，采用胶管内剥胶生产工艺替代传统的生产工艺，解决了上述生产技术疑难问题。显著提高了大流量钢丝缠绕胶管接头扣压后的抗压、抗拉强度。按内剥胶生产工艺生产的高压钢丝缠绕胶管总成，经井下生产实际使用取得了良好的技术效果和经济效益。
1 高压胶管的剥胶工艺
1.1 胶管内外胶皮的剥削
胶管下料后进行端头剥胶工作要认真掌握好胶管剥胶的轴向长度。外层胶皮剥削长度应与接头外套的长度相匹配，内层胶皮剥削时其轴向长度与内剥胶专用接头芯的装配尺寸相匹配，不能过短或过长。
其剥削长度调整控制在接头芯装配部位尺寸±1.5～2mm。而胶管端头径向剥削，应注意不能伤及缠绕钢丝的内外层面，而影响胶管接头的装配质量。
1.2 钢丝缠绕胶管规格及技术数据
胶管型号：32×4S-32；
额定工作压力：32MPa；
胶管内径：32mm；
胶管外径：49 mm；
缠绕钢丝层外径：43.1mm。
1.3 钢丝缠绕胶管内剥胶工艺相关技术参数
胶管内剥长度：L1≥20mm；
胶管外层胶剥胶长度：L3=65mm；
胶管接头扣压力：P≥943KN。
2 内剥胶生产工艺与传统生产工艺的比较
2.1 结构对比
经扣压机扣压后的内剥胶胶管接头结构与原传统胶管接头比较如下：内剥胶胶管接头扣压后其结构见图1，原传统胶管接头经扣压后其结构见图2。
图1 胶管接头内剥胶工艺技术结构
图2 胶管接头传统工艺技术结构
2.2 工作状态形式对比
内剥胶胶管接头扣压时，其接头芯的L2部分与胶管内层胶皮经扣压结合为密封工作长度，接头芯的L1部分与胶管接头外套L3长度部分，经扣压机压力作用，将胶管缠绕钢丝层挤压后使其呈锯齿状和S状变形充盈于外套内锯齿形凹凸槽内，及L1长度范围内接头外套和接头芯形成的S状凹凸槽内而结合。
原传统胶管接头工艺技术结构扣压时，其接头芯L部分与胶管内层胶皮经扣压机压力作用结合为密封工作长度，接头外套内L部分锯齿形凹凸槽与胶管缠绕钢丝层（钢丝层外径）经扣压变形后充盈而达到挤压结合。
其结构内部结合强度远低于内剥胶结构扣压后的结合强度。见图2
3 高压钢丝缠绕内剥胶工艺胶管总成水压试验
3.1 水压压力试验相关技术参数
胶管水压压力试验压力值：P=48MPa
（试验压力=胶管额定工作压力×1.5倍）
胶管水压压力试验持续时间：t=5～8min
胶管总成水压压力试验次数：2次
3.2 胶管总成水压压力试验时形成的轴向拉力验算
已知：胶管内径=φ3.2cm
其内径截面积F=4==8.04cm2
水压实验压力P=48 MPa=4.8KN/ cm2
胶管总成水压压力试验时形成的轴向拉力
f=P×F=4.8KN/ cm2×8.04cm2=38.6 KN
3.3 钢丝缠绕胶管相关技术参数
胶管缠绕钢丝层数： 4层
胶管缠绕钢丝单根直径： 0.7mm
胶管缠绕钢丝总根数： 450根
胶管缠绕钢丝总截面积： 1.732cm2
胶管缠绕钢丝材料牌号： 55#
3.4 内剥胶胶管总成水压压力试验时的抗拉强度验算
胶管缠绕钢丝屈服极限：
σs=39N/cm2
胶管缠绕钢丝许用应力
（1）
式中：为胶管缠绕钢丝许用应力；
σs为胶管缠绕钢丝屈服极限；
ns为塑性金属材料安全系数。
其胶管缠绕钢丝安全承fs=·F=27.9KN/cm2×1.732cm2=48.3KN。式中：F为胶管钢丝层总截面积。
胶管缠绕钢丝层安全承载拉力fs与胶管总成水压压力试验时形成的轴向拉力f之比为：
i = = 1.25
即胶管缠绕钢丝层安全承载拉力高于内剥胶胶管总成水压压力试验时形成的轴向拉力1.25倍。
4 结论
内剥胶高压钢丝缠绕胶管接头经技改生产使用后的良好技术效果，增强了胶管接头的抗拉强度，显著提高了高压钢丝缠绕胶管总成在煤矿井下生产使用的可靠性，减少了高压胶管的故障发生率，降低了材料消耗，提高了经济效益，也有力地保障了煤矿井下回采工作面的生产循环。