主頁(yè) > 軸承知識(shí)(shí)

沙漠推土機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)改進(jìn)

2018-01-03

李艷琴　黃亞軍　路青青　唐衛(wèi)衛(wèi)
（山推工程機(jī)械股份有限公司研究總院）

　　沙漠推土機(jī)可在沙漠腹地的石油勘探、開(kāi)采中承擔(dān)清理線路、挖掘土方、整修場(chǎng)地等工作，為了保證沙漠推土機(jī)在惡劣環(huán)境下作業(yè)，其發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)置進(jìn)氣阻力小、過(guò)濾效率高的進(jìn)氣系統(tǒng)至關(guān)重要。

　　1.普通工況進(jìn)氣系統(tǒng)

　　我國(guó)西北沙漠地區(qū)干旱、少雨、風(fēng)沙大，空氣中沙塵含量相當(dāng)于普通工況的數(shù)十倍甚至數(shù)百倍。發(fā)動(dòng)機(jī)采用普通空氣濾清器，容易造成過(guò)濾阻力過(guò)大并發(fā)生堵塞。大量沙塵堵塞后如不及時(shí)清理，可導(dǎo)致濾芯吸癟、變形，濾芯與殼體結(jié)合面的密封圈失效。使大量高密度的沙塵經(jīng)過(guò)濾芯側(cè)面的縫隙進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道，造成發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸、活塞環(huán)早期磨損。若沙塵進(jìn)入油底殼，還會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑失效，發(fā)生軸瓦燒毀事故，嚴(yán)重影響發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。

　　筆者實(shí)地跟蹤某普通推土機(jī)在沙漠地區(qū)作業(yè)情況，發(fā)現(xiàn)該推土機(jī)每天需要清理1次空氣濾清器內(nèi)的沙塵，且每天空氣濾清器壓差報(bào)警器都會(huì)報(bào)警，說(shuō)明該推土機(jī)進(jìn)氣阻力達(dá)到設(shè)計(jì)要求Z上限，需要及時(shí)清理。每天清理空氣濾清器造成推土機(jī)利用率下降，駕駛員勞動(dòng)強(qiáng)度增大。進(jìn)氣系統(tǒng)阻力增大后，會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)功率降低，影響作業(yè)效率。為此，需對(duì)普通推土機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)出適合沙漠工況的進(jìn)氣系統(tǒng)。

　　2.沙漠工況進(jìn)氣系統(tǒng)

　　為解決發(fā)動(dòng)機(jī)普通工況進(jìn)氣系統(tǒng)存在的問(wèn)題，適應(yīng)沙漠地區(qū)作業(yè)需要，我們對(duì)我公司生產(chǎn)的某液力傳動(dòng)推土機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)內(nèi)容如下所述。

　?。?）選用空氣濾清器
　　推土機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)罩內(nèi)空間狹小，應(yīng)選擇流量大、進(jìn)氣阻力小、密封圈位于進(jìn)氣管軸徑的徑向密封型空氣濾清器。該種空氣濾清器濾芯的密封圈設(shè)置在進(jìn)氣口軸頸上，具有較好的耐壓性能，可加強(qiáng)空氣濾清器與進(jìn)氣管路連接處密封效果，必要時(shí)還可適當(dāng)增加密封圈。

　?。?）提高進(jìn)氣口高度
　　發(fā)動(dòng)機(jī)位于推土機(jī)前面，推土?xí)r揚(yáng)起的沙塵與正在前進(jìn)的推土機(jī)駕駛室前部形成渦流區(qū)，空氣濾清器進(jìn)口位置正處于沙塵渦流中心，此處沙塵密度比旋渦邊緣高數(shù)十倍甚至上百倍。雖然我公司推土機(jī)采用六面體駕駛室，迎風(fēng)面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于老式的方形駕駛室，可減少迎風(fēng)阻力、減弱旋渦效應(yīng)、降低進(jìn)氣口處沙塵密度，但Z有效的辦法是將進(jìn)氣口加長(zhǎng)，延伸到駕駛室頂部以上的位置，即將進(jìn)氣口設(shè)置到旋渦區(qū)域以外，以降低進(jìn)氣中的沙塵密度。
　　為了防止排氣中的碳粒進(jìn)入進(jìn)氣口堵塞紙質(zhì)濾芯，排氣口至少應(yīng)高于進(jìn)氣口300mm，且排氣方向應(yīng)遠(yuǎn)離進(jìn)氣口，這樣排氣中的碳粒就會(huì)迅速散逸。
　　進(jìn)、排氣口過(guò)高，運(yùn)輸推土機(jī)時(shí)可能將進(jìn)氣口碰壞。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，我們將進(jìn)氣口向上移動(dòng)500mm，在避開(kāi)旋流區(qū)的前提下，保證推土機(jī)運(yùn)輸安全。

　?。?）匹配預(yù)濾清器
　　在空氣濾清器前設(shè)置預(yù)濾清器可以起到較好過(guò)濾效果，在空氣流動(dòng)過(guò)程中可對(duì)空氣進(jìn)行4級(jí)預(yù)過(guò)濾，其結(jié)構(gòu)如圖1a所示。其空氣流動(dòng)原理如圖1b所示?？諝馔ㄟ^(guò)過(guò)濾網(wǎng)1被吸入預(yù)濾器時(shí)，去除顆粒大于過(guò)濾網(wǎng)孔徑的顆粒物，構(gòu)成第1次過(guò)濾?？諝饬鬟M(jìn)入預(yù)濾器殼體5內(nèi)，在旋流葉片2的作用下高速旋轉(zhuǎn)，形成高速旋轉(zhuǎn)空氣流，在離心力的作用下，質(zhì)量較大的顆粒物與空氣分離，甩向殼體5內(nèi)壁上，構(gòu)成第2次過(guò)濾。

　　高速旋轉(zhuǎn)的空氣流帶動(dòng)轉(zhuǎn)子3旋轉(zhuǎn)，氣流中的顆粒粉塵落在轉(zhuǎn)子上，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)使粉塵通過(guò)預(yù)濾器殼體上的狹縫窗口被甩出殼體，構(gòu)成第3次過(guò)濾。

　　空氣進(jìn)入通道6后繼續(xù)旋轉(zhuǎn)下移，空氣中的顆粒物在離心力的作用下，與通道6內(nèi)壁碰撞而掉落在法蘭盤8上。掉落的粉塵顆粒通過(guò)廢氣引射裝置的出口被廢氣引射系統(tǒng)吸出，構(gòu)成第4次過(guò)濾。
　　經(jīng)過(guò)4級(jí)預(yù)過(guò)濾相對(duì)清潔的空氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)紙質(zhì)空氣濾清器進(jìn)行再次過(guò)濾，Z后進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)。根據(jù)預(yù)濾清器原理及性能，我們選用SY-KLONE9003型預(yù)濾器。

　　（4）設(shè)置廢氣引射器
　　資料顯示，在同樣的環(huán)境下，帶廢氣引射器的空氣濾清器可避免紙質(zhì)空氣濾清器堵塞，安裝廢氣引射器后，其紙質(zhì)空氣濾清器保養(yǎng)周期可延長(zhǎng)15～20倍。
　　廢氣引射器由吸塵口1、引射管2、單向閥3及文丘里管4等組成，如圖3所示。裝有廢氣引射器發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管內(nèi)部設(shè)有文丘里管4，其結(jié)構(gòu)由粗逐漸變細(xì)，再由細(xì)逐漸變粗，在Z細(xì)的喉管部位裝有吸管，預(yù)濾器的引射管2與吸管相通。發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣經(jīng)過(guò)喉管時(shí)氣流速度加快，根據(jù)文丘里管原理，氣流速度加快后氣壓會(huì)降低，會(huì)在吸管處產(chǎn)生負(fù)壓，該負(fù)壓經(jīng)過(guò)單向閥3、引射管2、吸塵口1引入空氣預(yù)濾清器第4次預(yù)過(guò)濾處，將該處塵土抽走，隨發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管排出。

　　設(shè)置廢氣引射器，首先要對(duì)結(jié)構(gòu)及除塵能力進(jìn)行計(jì)算分析。我們按照文丘里管中的吸管相對(duì)真空度公式計(jì)算出其相對(duì)真空度該達(dá)到400～500Pa，即能起到廢氣抽塵作用。該推土機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)中等運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)排出廢氣流量為240L/s，按照以上公式計(jì)算出該推土機(jī)廢氣引射裝置結(jié)構(gòu)如下：文丘里管喉管大徑d1為112mm；文丘里管中吸管直徑d2為60mm。

　　3.使用效果

　　采用以上4項(xiàng)改進(jìn)措施后，該推土機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。經(jīng)過(guò)筆者跟蹤調(diào)查，改進(jìn)后進(jìn)氣系統(tǒng)清潔周期由原來(lái)的1天1次延長(zhǎng)為18天1次，推土機(jī)工作效率大大提高，發(fā)動(dòng)機(jī)早期磨損及故障率大大降低，保證發(fā)動(dòng)機(jī)的正常大修周期。從而減少推土機(jī)的使用維護(hù)成本。
　　應(yīng)當(dāng)指出，即使對(duì)推土機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，每天對(duì)進(jìn)氣系統(tǒng)的檢查依然必不可少。應(yīng)檢查進(jìn)氣管路是否有破損開(kāi)裂現(xiàn)象，管路連接處是否松動(dòng)等。每天查看空氣濾清器壓差報(bào)警器，確保及時(shí)清理空氣濾清器濾芯。保養(yǎng)濾芯時(shí)，用少量的壓縮空氣吹掃，吹掃時(shí)壓縮空氣由內(nèi)向外吹，吹管氣流沿濾紙折疊方向上、下移動(dòng)，不允許由外向內(nèi)吹濾芯，否則會(huì)使沙塵堵塞濾紙，影響進(jìn)氣量。不能采用在硬物上磕碰的方法清除濾芯上的塵土。備用的濾芯一定要裝入塑料袋并將塑料袋口扎緊，防止沙塵進(jìn)入。

本文來(lái)自《工程機(jī)械與維修》2017第7期