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      铰接履带运输车进气系统的匹配设计及布置

      铰接式履带运输车作为一种全地形车辆,可以工作于丘陵、沼泽、雪地等各种恶劣路况,还可以完成跨越壕沟、水中浮渡、通过垂直障碍等一般车辆无法完成的作业任务。铰接履带运输车采用大功率的涡轮增压发动机作为动力,对进气系统提出了更高的要求。发动机进气系统是整车动力系统的重要组成部分,其作用是为发动机提供清洁、干燥、充足的空气来源。若空气不经进气系统而直接进入发动机气缸,空气中的灰尘颗粒会使气缸、活塞、活塞环等磨损加剧,缩短发动机使用寿命。经过进气系统的过滤,滤除掉空气中的灰尘颗粒,水分等,不仅能过减少发动机磨损,还能有效提高燃油经济性。为保证发动机工作效率、工作稳定性、可靠性和高的使用寿命,合理的设计进气系统及布置是关键。
    铰接履带运输车进气系统的匹配设计及布置
      1 进气系统的设计

      进气系统主要包括空气滤清器、连接管路、固定支架等。其中空气滤清器对进气系统的性能起着决定性作用。

      1) 空气滤清器选型

      按照工作原理,空气滤清器可分为过滤式、离心式、油浴式、复合式等数种类型。铰接履带车由于可能会工作于沙漠等灰尘较大的环境中,若采用单级空气滤清器,滤芯易堵塞,更换周期短,因此一般采用多级式的。

      多级空气滤清器第一级利用旋风除尘原理滤除粗大颗粒杂质,过滤效率在80%以上,第二级细滤是微孔纸滤芯(一般称作主滤芯),其过滤效率达99.5%以上。主滤芯之后还有一个安全滤芯,其作用是在安装和更换主滤芯时,或在主滤芯偶然损坏时防止灰尘进入发动机。具体型号的选取可以参考以下步骤进行。

      (1)确定发动机进气量。在空气滤清器选择过程中,必须要使空滤器能够为发动机提供充足的空气。

      (2)根据计算得到的发动机进气量和发动机允许的最大阻力,确定空气滤清器的结构形式及额定进气量。要求所选空滤器额定进气量大予发动机进气量,初始阻力小于发动机允许最大阻力。因铰接履带车要涉水浮渡,故需要将空气滤清器安装在车体顶部,而且由于离地越高,空气中含尘量越小,所以布置在顶部,可降低空气滤清器过滤负担,延长工作寿命。但这样就要求空气滤清器垂直方向尺寸不能过大,限制了空滤器的选型范围。而额定进气量在3 160 m,h以上的空滤器尺寸都很大,因此考虑采用两个进气量较小的空滤器并联的结构形式。
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      2)空气滤清器布置

      根据所选滤清器外形尺寸,在车体上确定合适位置安装固定。注意布置空滤器时,空滤器维修盖前应留出足够的操作空间,应保证能轻松取出滤芯,在取出过程中不会刮碰到滤芯。空滤器进气口布置位置应遵循以下原则:

      (1)远离车上热源,比如散热器、空调冷凝器、排气管路等。因为如果进气口离热源太近,则进入空滤器的空气温度较高,会影响发动机的效率。有资料显示,进气温度每提高lo℃,发动机性能恶化约4%。

      (2)进气口不可布置在发动机排气口下风侧,以免发动机排出的气体中含有的碳颗粒进入空滤器,导致滤芯堵塞,缩短空滤器寿命。

      (3)进气口应有防水装置,比如防雨帽,防止雨水或洗车用水进人空滤器。因为水会暂时性的堵塞滤芯,并使系统阻力增大至超出允许的极限值,连续接触水还会损坏滤芯。

      (4)进气口尽量布置在车体较宽阔处,较大的过空气面积,可以保证空滤器进气流速在设计范围内。

      3)进气系统管路布置

      空滤器固定位置确定后,设计合理的管路连接空滤器出气口和发动机进气口。管路设计应注意:

      (1)管路内壁光滑,以免增加进气阻力,管子自身应有足够刚度,以免被发动机负压吸瘪。

      (2)管路走向力求平直,尽量减少折弯。过多的弯头会大大增加进气系统的阻力。若必须采用弯头,则弯头要有一定的曲率半径,曲率半径一般取管径的1.5—2.5倍。

      (3)进气管路如要经过发动机排气管这样的高温热源时,应在此处设有隔热挡板。

      (4)整个管路要有一定的柔性,可以在某段设置波纹管或其他形式的弹性管,以补偿振动等引起的管路间相对移动。若采用橡胶管作为补偿元件时,要注意所选橡胶应是有一定承压能力的材料,如硅橡胶、乙丙橡胶等。橡胶管与刚性管路连接处要使用T型等高品质卡箍,防止密封不严造成漏气,出现短路现象。

      (5)对较长段管路,要有支架固定,以避免由于振动引起的胶管与刚性管连接处密封品质下降。

      2 进气阻力计算

      在进气系统初步布置完成后,要进行进气阻力的验算。进气阻力包括空滤器总成的阻力、进气帽阻力以及管路阻力。空滤器总成及进气帽的阻力一般可从供应商处查到,管路阻力的计算一般可从两方面人手,一是管路沿程阻力,另一方面是管路局部阻力。

      1 )沿程摩擦阻力

      管路沿程摩擦阻力是由管路内表面的粗糙度和流体的粘性所引起的。

      2 )局部阻力

      管路局部阻力是当气流在管路内的方向发生改变或流速发生改变,流动受到阻碍产生的阻力。验证总阻力小于发动机给定的初始阻力值。
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      需要注意的是,由于在工作过程中,空气滤清器滤芯会粘附一定的灰尘,导致进气阻力升高。因此进气系统还需要有进气阻力检测装置,其可以随时提醒司机进气系统是否工作正常,是否应该更换滤芯,起到时刻保护发动机的作用。最佳安装位置是在发动机或涡轮增压器进口上游250—300 inln处的一段直管上,若直接安装在空滤器上,最大进气阻力限值,应设置为滤芯受污染状态下发动机最大允许阻力减去进气系统管道阻力。

      进气系统虽然是动力的一个辅助系统,但其作用却是相当重要的。

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