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多尘环境使用的空气滤清器的研发
 [打印]添加时间:2017-07-26   有效期:不限 至 不限   浏览次数:2586
   拖拉机与衣用运输车Tractor多尘环境使用的空气滤清器的研发李继红(第一拖拉机股份有限公司技术部,河南洛阳471004)高,进气阻力低,粗滤自动排尘,结构简单,安装方便,成本低的优点。

  1概述使用经验证明,致使发动机产生早期磨损的所有情况中,75%以上均为尘土所致。为了避免发动机的早期磨损,须对空气滤清器的选择给予高度的重视。

  工程机械、收获机械及在工地上担负运输工作的各种车辆,作业环境较为恶劣,尤其在干燥天气时,空气中含尘量可达0.3 ~0.5g/m3.在这种条件下使用的空滤器方面要求要有较好的过滤效率,另方面还要求空滤器要有足够长的滤芯保养周期。

  早期的空滤器主要是油浴式结构,其内部过滤材料为一层层缠绕起来的铁丝网,空滤器下部油盆内装有机油,工作时,油在气流的作用下不断地润湿铁丝网,含尘空气进入空滤器后其中的灰尘一部分被油盆内机油所吸附,另一部分随气流通过铁丝网时被铁丝网拦截。这种产品的滤清效率与发动机转速有关并且低于纸质空滤器。

  纸质空滤器目前已被普遍使用,其滤纸材料为木浆微孔滤纸,具有重量轻、过滤效率高的优点。但是,随着滤纸表面灰尘量的增加,其进气阻力增加要比油浴式空滤器快得多。为了解决这一问题,设计者们想方设法为空滤器设计了各种形式的粗滤器,即增加级过滤。就其布置形式来说有2种,种是在空滤器内布置,另一种是在空滤器外部布置。后者由于设计时不受空间因素制约,且其结构相对合理,故过滤效果较好。

  外部布置的粗滤器目前使用的主要有2种结构:种是盆式粗滤器;另一种是排气抽尘旋流管粗滤器。尽管这2种粗滤器过滤效果较好,但经使用证明仍各有其不足之处,下面分别对这两种产品作以介绍。

  1.1盆式粗滤器工作时含尘空气首先通过旋流叶片(根据进气量及进气口尺寸大小,其叶片数量不等,并有定的倾角),气流通过叶片后产生旋转气流。在旋转过程中,由于离心力的作用,大部分灰尘被分离到积尘盘内壁,并沿着内壁向上呈螺旋运动,通过内壁上端的环形开口,积聚在积尘腔内。通过级粗滤后的气流,仍带少部分灰尘,经180°转向后,由吸气管流出再进入下一级的滤清器。

  该粗滤器的优点:除尘效果较好,结构简单,成本低。

  其缺点:(1)积尘容量太小,需要经常清理,尤其是采用不透明的积尘盘,难以判定内部积灰量,若没有及时清理,往往会给用户造成不必要的损失;(2)气流经过粗滤器时,须经180°的转向,因而进气阻力较高。

  1.2旋流管粗滤器该粗滤器是根据进气量的大小,由多个单体的旋流管组合而成。工作时,含尘空气同时通过每单个旋流管,每个旋流管内均设有旋流叶片,在气流通过时,使气流向下方旋转,其中的灰尘被旋转时产生的离心力分离到上管的内壁,并在向下作用力和自身重力的作用下,被积聚到底盘的平面上,这里的积灰是不能自动排除的,还要依靠排气引射装置将其抽出。这种装置是在粗滤器外壳靠近底盘的平面处增设一抽尘孔,通过一连接管将其与发动机排气管连接,在发动机排气管内有一喉管并与外部的连接管连接。喉管是需要特别设计的,发动机工作时,必须保证此处能产生足够的负压,方可将粗滤器内积灰抽出。此外,该引射抽尘装置的喷灰位置应远离粗滤器的进气口,以避免滤出的灰尘二次进入粗滤器,影响粗滤器的滤清效果。

  该粗滤器的优点:除尘效果较好,可自动排尘。

  其缺点:(1)结构复杂,布置困难,且成本较高;(2)排气压力变化时,影响滤清效果;(3)对收获机械来说,滤除物中含有大量的谷壳及其他植物性易燃物,会由排气喷出的火花燃着而引起火灾。

  系列粗滤器通过对现有粗滤器结构和使用效果的分析,开发出了新一代的XC-I系列粗滤器,主要应用于工60程机械、收获机械等多尘环境中的工作机械。

  为了使XC-I粗滤器具有良好的使用性能,对其结构及有关重要参数进行了精心的设计和选择。取该粗滤器系列中的一档XC400-I为例,将其设计过程说明如下。

  用空气流量范围为250~400m3/h. 2.1工作原理该粗滤器是一种高效的灰尘分离装置,其结构见。使用时将其装于空气滤清器的进气口。工作时,含有大量灰尘的空气通过防雨罩1入口进入进气网板2,大颗粒的杂物被阻挡在外;进入的空气经过旋流叶片3产生高速旋转;在旋转力的作用下,空气中大部分灰尘颗粒被甩向外壳4内壁并在灰尘分离圈5外旋转,最终在通过底部的排尘切口6时,灰尘被彻底清除。

  1.防雨罩2.进气网板3.旋流叶片4.外壳5.灰尘分离圈6.排尘切口2.2结构参数的选择2.2.1灰尘分隔管直径d的确定根据所配空滤器进气管的直径进行选择。通常在350m3/h流量下的空滤器进气管外径为8.9cm,考虑配合间隙因素后确定其为9cm. 2.2.2外壳直径D的确定空气在粗滤器内运动时应具有层流状态,为此必须保证空气在粗滤器环行空间中的自由运动,此空间由直径分别为d和D的内外圆筒构成(见)。因为空气流在此空间中具有下降、上升两个方向的运动,所以应使直径d=9cm的分隔管端面面积Ad为Ad=3.14:9直径为D的粗滤器环形端面面积Ad为2.2.3旋流叶片倾角的确定试验资料证明,叶片倾角的减小,将使空气流螺旋线的节距减小,因而灰粒在粗滤器内的时间加长。

  这样虽然有利于提高粗滤效率,但却使进气阻力也有所增加。

  上的曲线表明叶片倾角变化对粗滤效率和进气阻力的影响。可以看出,随着叶片倾角的减小滤清效率有所提高,但是同时增加了阻力。当叶片倾角从40°减小到25°时,滤清效率能从70%提高到90%,但其阻力也从75mm水柱增加到140mm水柱(1mm水柱=9. 8Pa)。根据试验结果分析,叶片倾角确定为32°为合适;继续减倾角,则滤清效率提高不多,而阻力却显著增长;若再继续增大倾角时,会在阻力降低不多的情况下,粗滤效率显著减少。根据试验结果,最终将叶片倾角确定为32°。

  2.2.4隔离管高度h的确定采用倾角32°叶片环在空气流量为350m3/h条件下试验。试验表明,隔离管高出粗滤器底平面25~35mm范围内获得的数据较佳。当高度h增加时,阻力开始增长,但滤清效率仍然稳定不变;当高度h低于25mm时,粗滤效率显著降低,因此将高度h确定为30mm. 2.2.5叶片环离底部高度H的确定在上述条件已确定的情况下,改变高度H值进行试验。试验结果表明,随着H值的减小,亦即随着灰粒在粗滤器内停留的时间缩短,滤清效率下降(见表1叶片环离底部高度H与滤清效率的关系参数数值高度H/mm滤清效率/% ~110mm时,其进气阻力变化不大;当H继续降低时,阻力显著增加。据上述试验数据,将H确定为130mm较为合适。

  2.2.6叶片导向部分高度e的确定上面已经指出,只有在空气流呈层流状态时,才能保证旋风器正常的工作。很显然,当高度e不够或e =0时,空气流因具有紊流的性质而对旋风滤清器的工作产生不利影响。

  高度e对滤清效率影响的试验结果见。

  给出了随导向部分高度e而变化的滤清效率曲线。由图可知,若没有导向部分,滤清效率为76%;导向高度10mm时,其为85%;20mm时,其为90%;25mm以上时,效率增加不明显。而阻力开始明显增加,因此e值取为20mm. 3XC400-丨粗滤器的试验分析为了试验方便及考虑实际使用状态,以上各项试验均是将粗滤器安装在空滤器进气管上进行的,其所测阻力值为粗滤器加空滤器的总阻力。产品定型生产后,为了验证其性能,又分别进行了与发动机的匹配性试验和使用试验,在与发动机匹配试验时,同时也将其与盆式粗滤器进行了试验对比。试验结果表明,滤芯保养间隔时间增加3产品的使用试验是在河南新乡家碎石场装载机上进行的,其动力配置为YC6105(非增压)发动机,该车辆主要从事碎石场的碎石运输作业,作业场地处在半山坡上,空气中到处弥漫着扬起的石粉,原使用的空滤器进气口仅装一进气帽,由于进灰量大,空滤器滤芯经常堵塞,需要频繁地对滤芯进行保养,严重时需要每天保养。自2006年8月换装了(下转第65页)同时以副离合器轴2为基准进行径向定位,大大提高了其装配同轴精度。

  4.主动轴5.换挡齿轮改进后结构端面的工艺技术要求。花键挂接端面原硬度要求为28 ~32HRC,我们分析后认为,频繁的换挡,其冲击力会使花键挂接端面磨损,影响换挡的平滑和顺畅。

  因此我们改进了花键挂接端面的热处理要求,将其硬度要求提高至52 ~56HRC.同时,提出了花键挂接端面齿形要磨倒角,使换挡更加平滑和顺畅。

  通过认真的理论分析,按照上述研究方法进行了结构的改进及样机试制,并且对样机进行了严格的试验检验,在拖拉机传动试验台上进行了连续3000次的换挡试验,换挡均平稳顺畅,结果表明逆行器结构改进后,其换挡可靠性得到明显提升。

  3结束语通过对中小功率轮式拖拉机逆行器结构可靠性提升的研究,我们认为可以通过产品结构上的优化改进,来消除一些加工和装配上的误差。同时,这种方法也可以应用在拖拉机爬行挡换挡结构上,又对其他产品传动部分换挡结构具有借鉴意义。

  (编辑姜洪君)-),男,河南洛阳人,工程师;马玉壮(1986-),男,辽宁鞍山人,助理工程师;周祖伟(1985-),男,湖北恩施人,助理工程师。

  (上接第61页)XC400-I粗滤器后,用户明显感觉滤芯的堵塞减缓了,一般5~7天保养一次滤芯就可以了。使用XC400-I粗滤器所带来的良好效果,用户给予了充分肯定。

  4结论XC-I型系列粗滤器是在盆式粗滤器和旋流管粗滤器综合基础上开发的,相对于现有粗滤器具有以下优点;清效率高,进气阻力低;自动排尘效果好,无需清理保养;结构简单,安装方便,成本低廉。

  该型号粗滤器主要应用于工程机械、收获机械等多尘环境中的工作机械,现已在宇通工程机械,中收收获机械,福田工程机械、收获机械的空气滤清器上进行了应用。

  该型号粗滤器配装的空滤要求远离发动机,以避免排出的灰尘堆积在发动机上,现正在考虑增加排尘导流管,以方便空滤器的安装。

  (编辑刘红云)(上接第63页)精确,油缸和马达可无级调速控制,其控制速度只取决于阀芯的位移,而不因负载的变化而变化;采用先进的负载敏感系统,系统工作压力和流量可以根据需要调节,跟恒压系统相比具有节能效果,可减少系统发热;配重油路带平衡阀;油缸带有缓冲阀。整个液压系统安全性高,操作轻便,控制精确。

  3结束语东方红DGY45型吊管机是我公司依据长输管线自动焊技术迅速普及的需要而研制的一体机,为新开发试制的产品。东方红DGY45型吊管机的研制成功,开辟了我公司在石油管道用机械产品市场的新道路。该机已小批量投放市场,可广泛应用于石油、天然气、化工、水利等输送管网的建设,具有较高的社会效益和经济效益。


 
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