1、排气管的接头结构及选择 朱成辉 石永泉 崔 杰 郑州日产汽车有限公司 河南省 郑州市 450016 摘要： 本文对排气接头结构进行了分类，对排气接头的特征和结构进行了描述，列举了选用规范，并对各接头结构在设计及使用过程中的注意事项进行了说明。 关键词： 排气管接头结构类型 选用原则 使用部位 设计注意事项 Abstract: In this paper, exhaust joints structures are classified, and exhaust joints features and structures are described, the selection standar
2、d is enumerated, and the joints structure in the design and points for attention in using process are described. Key words: exhaust pipe joint structure type selection principle use of the site design matters needing attention 根据整车性能、成本等的不同要求，汽车的排气系统的排气管接头有多种型式，结构、形状以及材料都会有所差异，从生产工厂的装配，拆装的便利性以及制造工艺等
3、方面考虑，排气管接头种类大致可分为以下几种： 1. 薄板法兰 +环形垫圈类型； 2. 厚板法兰 +环形垫圈类型，厚板法兰 +板型垫类型； 3. 球面结构； 4. 承插式结构。 下面对各接头类型进行一个比较详细的解释说明 1. 薄板法兰+环形密封垫 此结构使用冲压法兰和环形密封圈，密封垫被安放在 R 部分和内侧较低部分来连接和密封，如图 1 所示，此连接结构主要被用在中部消声器和后部消声器之间的连接部位，不应该被用在排气歧管与前后催化器之间 图 1 薄板法兰构造装配图 图 2 环型密封圈 使用薄板法兰结构设计的注意事项： 1）为了防止在工厂装配操作期间密封环轻易的跌落，需布置一个突出部分面朝上的
4、法兰结构。由于在装配过程中法兰倾斜归咎于它的自重，并且这可能促使密封环跌落，安排这样的结构，不仅考虑装配后的状态而且也考虑了装配过程； 2）如果不能布置朝上的法兰，则确认是否可在工厂使用椭圆形状的密封环或厚法兰结构； 3）当突出部位或焊接螺母被设置在法兰的另一面，根据橡胶垫的弹性系数则不允许有位移行程，为防止此问题，需注意法兰和橡胶软垫的方向。尤其是当橡胶软垫有金属框架时，则只允许上下位移行程； 4）为了防止在操作过程中暂时的锁止或螺栓咬纹情况，则应采用标准结构且用焊接螺栓 +螺母打紧。否则在插入过程中螺栓发生了干涉，就像上述的，焊接螺母和螺栓应当被组合。 5）由于管子直径的变动发生在密封环和
5、法兰形状的设置上，需考虑整合管子的直径以减少零件类型，增大管子或减小管子来满足法兰的插入部分和密封环外径； 6）使用相似直径管子可能促使错误装配密封环。如果不同直径的管子不可避免的需要被使用，那就使用直径差别两个或更多级别的管子。 2. 菱形厚板法兰+板形密封垫，厚板法兰+环形密封垫 2.1 菱形厚板法兰+板形密封垫 此法兰接头结构依据使用零件位置和密封垫类型有许多变化，一般用在前后法兰中或催化器附近，两点紧固法兰 +板型密封垫 +螺栓 +螺母，如下图所示： 图 3菱形厚板法兰+板型密封垫类型装配图 图 4四层板型密封垫 图 5单层板型密封垫 四层板型密封垫：光圈性焊点，内侧高端为主密封线，外
6、侧低端为副密封线。 单层结构密封垫： 3 条突起密封线，突起之间的弯曲确保密封性 使用菱形厚板法兰结构设计的注意事项： 标准连接应采用焊接（压合）螺栓或双头螺栓以确保装配的便利性。然而，敲入螺栓的操作不容易，那么应采用焊接螺母 +螺栓的连接。装配过程期间，相比于环形密封垫类型，此类型更不容易跌落，拧紧螺栓或螺母的方位取决于装配工具的拧紧方向和空间。 2.2 厚板法兰+环形密封垫 用在排气歧管和前管的结合处，法兰带锥边 图 6厚板带锥边法兰 +环形密封垫装配图 图 7厚法兰 +环形密封垫装配图 厚板法兰 +环形密封垫使用和设计注意事项 1) 在前管顶端使用此结构的标准应该是三点紧固 2) 在排气
7、歧管或催化器歧管端法兰使用此结构的标准应该是螺母带双头螺栓紧固。在某些情况下，前管端法兰通过螺栓和双头螺栓（压合螺栓）的连接可能依照可加工性的需要被布置。 3) 为了防止螺母跌落，应使用有自锁功能螺母。 在装配操作工程中，为了暂时的保持，此结构在排气歧管或在催化器排气歧管端的法兰处的使用标准应该是螺母带双头螺栓紧固。在某情况下，前管端法兰通过螺栓和双头螺栓（压合螺栓）的连接可能依照可加工性的需要被布置。 4) 由于管径的波动发生在环形密封垫和法兰形状的设置上，就要考虑管径的整合以降低零件类型的数量，扩大或减小管径来满足法兰与密封垫直径的插入部分。 5) 使用相似直径的管子可能促使密封垫装配的错
8、误， 如果不同管子直径不可避免的需要被设置，应该使用在直径上差别两个或以上级别的管子 如果其他部分被安排配和零件，这些法兰的外形应该按要求与其一致 图 8球面接头结构图 图 9U 形插口接头结构图 3球面接头 球面接头采用一种排气接头结构提供以下三个功能： 1） 系统分割 2） FF 汽车发动机传动轴输入减少（前驱横置引擎汽车，排气系统吸收由于发动机传动轴的弯矩。由于这个弯矩集中在前管等部件上施加压力，球面接头吸收了传动输入。 ） 3） 吸收高频振动输入（减少发动机振动输入） 使用部位： 1）排气管前末端； 2）前管和中间管之间； 3）中间管和后管之间 在某些情况下，以上位置为多重组合 如图
9、9 所示，结构由一法兰（在排气端上游） ，喇叭形法兰（在排气端下游） ，轴承封，螺栓（或双头螺栓和螺母） ，和弹簧。密封结构通过压合力密封在密封位置 a 和 b。 球面法兰接头使用和设计注意事项 1） 当与刚性的接头结构相比时，排气系统的移动量将增加 2） 由于球面结构有的挠性刚度和相应的校正压力，排气系统架将常不在一条直线上。为了使其在一条直线上，穿过球面接头的装配结构需要被确定以便让们能很好的各自均衡 3） 如果轴承封能够放置在能够从车辆下端到上端的位置，工艺步骤应被安排成在轴承封插入后立即装配以防止其在装配过程中跌落。 （虽然防止其跌落的吊钩被安置在轴承封的内径边缘，但是在工厂中的振动也
10、可能促使其跌落） 4） 轴承封的主要成分是石墨。考虑到高温抵抗性，轴承封因此应被规定一定的区域能够吸收热量的最高温度为 700或更小 5） 轴向震荡输入转动和球面接头螺栓之间的直线连接几乎是彼此平行的（作为一个参考， 20或更少） 为了防止路面干扰引起法兰变形，球面接头不能被布置在汽车排气系统末端的最低位置 4. 插口接头 4.1 U 型插口接头 将一根管插入另一根管子中并用 U 型螺栓紧固连接的接头结构 使用部位：这个连接结构中间管和后消声器之间分离部分 图 10V 型插口接头构造图 图 11C 型插口接头构造图 使用插口接头结构设计注意事项 1.气体泄流量比其他接头结构大； 2.定位在催化
11、转化器的上游是不被允许的。 （将钟形插口接头定位在催化转化器的上游会由于比其他接头结构有较大的泄漏导致排放恶化） ； 3. 定位在排气节流阀的上游是不被允许的。 （气体泄漏量会由于关闭节流阀产生的压力而增加，除此之外，接头可能由于压力而分离） ； 4.设计应该着重考虑管子插入的范围 插入范围：载客汽车：至少需要 50mm；框架结构汽车：至少 70mm 5.在与其他管子（消声器）重叠部分避免干涉 6.紧固时发生塑性变形，所以本来不需要更换的管子（消声器管子）就需要更换，因此需要注意分割部位。 7.由于插入部分的转动方向的振动，应小心对准校正 4.2 V 型插口接头 将一根管插入另一根管子中并呈
12、V 型螺栓紧固连接的接头结构 使用部位：连接中间管和后消声器之间分离部分 ; V 型插口接头实际设计使用注意点 1.气体泄流量比其他接头结构大（ 5L/min） 2.定位在催化转化器的上游是不被允许的。 （将钟形插口接头定位在催化转化器的上游会由于比其他接头结构有较大的泄漏导致排放恶化） 3. 定位在排气节流阀的上游是不被允许的。 （气体泄漏量会由于关闭节流阀产生的压力而增加，除此之外，接头可能由于压力而分离） 4.设计应该着重考虑管子插入的范围：载客汽车：至少需要 50mm；框架结构汽车：至少 70mm 5.在与其他管子（消声器）重叠部分避免干涉 6.由于插入部分的转动方向的振动，应小心对准
13、校正 4.3 C 型插口接头 C 形插口接头 将一根管插入另一根管子中并呈 C 型螺栓紧固连接的接头结构 使用部位：连接中间管和后消声器之间分离部分。 C 型插口接头实际设计使用注意事项： 1.设计应该着重考虑管子插入的范围：至少需要 50mm； 2.在与其他管子（消声器）重叠部分避免干涉； 3.由于插入部分的转动方向的振动，应小心对准校正。 关于各接头的适用性，参考接头结构优缺点总结出表 1 的接头结构选用原则。 表 1接头结构选用原则 接头类型 项目 薄板法兰 +环形密封垫 厚板法兰 +环形密封垫（锥形类型） （带槽法兰类型）厚板法兰 +板形密封垫 球状接头 U 形结构和承插结合 V 形结
14、构和承插结合 V 形结构和承插结合 排气歧管和前排气管前端之间 前排气管后端之间和地板下催化转化器前部之间 地板下催化转化器前部和中间管的前部 适用的区域 两中间管之间 排气歧管和前排气管前端之间 前排气管后端之间和地板下催化转化器前部之间 无密 封垫 无密 封垫 地板下催化转化器前部和中间管的前部 在工厂内的可操作性 两中间管之间 拆除方便 市场 维护 零件再使用 &2 &2 &2 &1 &1 &3 &3 接头布置，空间 调整 排气系统位移量 振动和摆动的吸收 优 劣 注： 由于管子的塑性变形，需要时，需更换配合部品。 1 拆卸下来的密封垫不得再次使用。 2 不得重复使用卡箍或密封垫。 3
15、不得重复使用卡箍超过 5 次。 作者简介 朱成辉（1968.10）男，河南温县人，工程硕士学位，工程师，工作单位郑州日产汽车有限公司技术中心，电话：13523510553，E-mai: . 石永泉（1979.5） ，男，河南郑州人，工学学士学位，助理工程师，郑州日产汽车有限公司技术中心工程师。电话： 18838075292,E-mail:. 崔 杰， （1985.11） ， 男，河南郑州人，工学学士学位，助理工程师，郑州日产汽车有限公司技术中心工程师。电话： 18838075182,E-mail: 排气管的接头结构及选择作者： 朱成辉， 石永泉， 崔杰作者单位： 郑州日产汽车有限公司 河南省 郑州市 450016本文链接：http:/
