编织胶管骨架层编织过程的导程和张力控制研究

曹施展

（南京利德东方橡塑科技有限公司，江苏 南京 210028）

编织胶管具有承压高、柔韧性好、对恶劣工况适应性强等诸多优点，目前已在多个行业得到广泛应用[1-5]。骨架层编织是决定编织胶管性能的重要因素[6-9]。研究编织胶管骨架层编织过程中的导程和张力控制，对胶管性能的控制十分重要。

1 编织导程

1.1 编织胶管结构及其受力分析

编织胶管的结构如图1所示。

图1 编织胶管结构示意Fig.1 Structure of braided hose

胶管内胶层起密封和压力传递作用；外胶层起保护作用；中间编织线层可为一层或多层，是主要的承压层，其将内胶层牢牢束缚并保持胶管形状和尺寸稳定性[10-11]。编织机将多头编织线交叉编织在内胶层外表面，形成致密和均匀的菱形编织线层。由于编织线层主要承受内胶层传递过来的介质压力，可将编织线层视为两端封闭的圆筒状薄壁压力容器[12]，其整体结构和微小单元的应力分析如图2所示[13]，其中σr为环向应力（N），σx为轴向应力（N），P为介质压力（Pa），θ为介质压力的水平夹角（rad）。

图2 编织线层应力分析Fig.2 Stress analysis of braided wire layer

根据图2，环向应力和轴向应力满足受力平衡条件：

由式（1）和（2）得

式中，D为编织层直径（m）。

1.2 编织角（编织平衡角）及编织导程计算

介质对胶管做功，导致编织线层拉伸，为使胶管均匀膨胀，并保持胶管结构稳定，胶管径向与轴向受力平衡。编织线受力变形分析如图3所示，其中F为编织（线）张力（N），Fr为编织张力的环向分力（N），Fx为编织张力的轴向分力（N），ΔL为编织线的总拉伸尺寸（m），ΔLr为编织线的环向拉伸尺寸（m），ΔLx为编织线的轴向拉伸尺寸（m），β为编织角（°）。……