工程机械设备高位进气装置设计及分析

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　　【摘要】：随着时代的发展，科学技术水平的提高。在现代化设中所使用的大量工程机械设备越来越多，设备经常处于灰尘扬起的环境,因此,在工程机械设备周围的空气中含有大量灰尘,这些灰尘将严重影响施工设备的使用寿命。发动机的进气对于设备的使用至关重要,高位进气系统方案,可以使空气滤清器吸收到干净的空气延长空气滤清器的保养操作间隔时间,有利于延长机器设备的使用寿命,从而降低用户的使用成本。
　　【关键词】：空气滤清器；工程机械设备；进气装置；高位进气；工程机械设备
　　
　　Abstract: With the development of science and technology levels. Set used in the modern large engineering machinery and equipment, more and more devices are often raised in an environment of dust, therefore, construction machinery and equipment in the surrounding air contains a lot of dust, the dust will seriously affect the life of construction equipment. The engine intake is critical for the use of equipment, high intake program, can be absorbed into the clean air filter air filter air to extend the time between maintenance operations, will help extend equipment life, thereby reduce user costs.
　　Key words: air filter; construction machinery and equipment; intake device; high into the air; engineering machinery and equipment
　　
　　引言
　　 随着社会的发展和进步，工程机械高位进气设备也越来越完善。高位进气系统方案，可以使空气滤清器吸收到清新、干净的空气，延长空气滤清器的保养操作间隔时间，降低维护保养的劳动强度，延长空气滤清器的使用寿命，进而延长机器设备的使用寿命，降低用户的使用成本。本文主要简单对工程机械设备高位进气装置设计阐述和分析。
　　一、高位进气装置的概念
　　 高位进气装置是利用进气设备驶室两侧面的倾翻保护架立柱2(保护架立柱为空心矩形管，采取高位两侧进气方式)，两个进气窗口距离地面距离为2.8米，相比以前的进气口高度高出0．9 m。当设备工作时，空气从进气窗口1进入，通过倾翻保护架立柱2流入三通气管3内(三通气管采取变径增容结构设计，目的在于缓冲气流，减小气流阻力)，然后气体通过三通气管的大径气管和橡胶弯管5流入空气滤清器。这样进入空气滤清器的空气相对灰尘浓度要小一些，单位时间内的进入灰尘量减小，从而实现了高位进气。普通进气包含了空气滤清器、进气歧管、进汽门机构。空气经空气滤清器过滤掉杂质后，流入空气流量计，经由进气道进入进入管道，与喷油嘴喷出的燃油混合后形成适当比例的油气，然后送入汽缸内点火燃烧，产生动力。进气系统改装的入门工作就是换用高效率的进气装置。工程机械设备高位进气可降低引擎进气的阻力，同时提高引擎运转时单位时间的进气量及容积效率，通过提高机械设备的进气口，让进入机械设备的灰尘减少，油的输入量增加，从而达成增大马力输出，提高工作效率，减小机械磨损的目的。工程机械设备高位进气就是通过合理的分析设计，把原先设备的进气口适当地提高，从而达到减少粉尘进入机械，增长机械的实用寿命。
　　二、空气灰尘情况及灰尘其对设备的危害
　　 空气中的灰尘以及小水珠的运动不是布朗运动，只是在重力以及空气的浮力下围绕平衡位置作微小振动而已。不同的施工环境灰尘的浓度有一定的区别，如果有多种施工设备一起作业，空气灰尘浓度会加大，灰尘浓度有叠加性。通过对不同位置灰尘颗粒尺寸大小进行试验测定和分析比较，发现灰尘颗粒尺寸随地面高度增加变得细小，故随着离地高度增加灰尘浓度降低。施工工地主要设备有挖掘机、推土机、平地机、压路机、运输车、吊车等，这些设备在工作中，会产生大量的灰尘，这些灰尘将弥漫在设备周围的空气中，以至于被机械设备吸入，一部分被空气滤清器挡住，然而细小的灰尘会可能发动机燃烧系统；甚至灰尘将由进气管连接处的缝隙(设备问题)进入发动机。这些灰尘被吸入发动机气缸后，粘附在运动副表面，导致零件之间的磨损，其后果：
　　 2.1进气质量不高、燃烧不良，活塞、活塞环和气缸套等磨损快，机车的机油消耗量大。
　　 2.2加剧进气门与气门座密封面的磨损，造成发动机启动困难，功率下降；
　　 2.3加剧进气门和导管磨损，造成气门杆在导管内刮伤或卡死，导致设备无法工作；
　　 2.4加剧气缸套与活塞密封环之间磨损，造成机油消耗量增加，气缸内积炭增加，燃烧不充分等。
　　 由此可见，减小灰尘进入发动机燃烧系统，对于工程机械设备的正常使用非常重要。在一定的空气滤清器不变的前提下，减小空中气灰尘的浓度，有利于可延长空气滤清器的维护保养间隔时间，提高空气滤清器的使用寿命。
　　三、高位进气装置设计
　　 3.1、设计目的
　　高位进气装置设计的目的是希望所设计的机械设备在投入生产后能处在较理想的状态下工作，不仅能获得满意的工艺指标，还要求机械设备能可靠地工作，同时应满足工作寿命的要求。具体地说，高位进气装置设计包括以下广义的和狭义的两类目的：
　　 3.1.1广义的：在初步设计过程中根据以往经验和理论和试验研究成果来选择和计算机器的运动学和动力学参数，确定机器及其零部件的型式、形状和尺寸，以便获得良好的工艺指标，保证机器安全可靠运行。在初步设计完成后，通过模型试验或实际机器试验，检验机器的动态特性，对设计结果进行校核和修改。振动机械的设计通常采用这种方法。
　　 3.1.2狭义的：在完成初步设计后，对所设计的工程机械设备结构进行建模，研究与分析其动态特性，并在可能情况下进行试验分析，检验其动态特性，进而对机械设备的图样进行审核、修改或重新设计。
　　 3．2高位进气装置的工作原理
　　 因为振动式压路机对基层和次基层进行压实作业，所以需要在路面上来回反复压实，这样极易将地面表层的粉尘扬起，进而将灰尘吸入压路机的发动机进气系统。如果空气灰尘浓度较大的话，吸入灰尘可能会在短时间内达到空气滤清器的容灰量，使空气滤清器出现堵塞，造成发动机供氧不足，燃烧不充分，导致发动机功率下降或者掉速现象。为了延长空气滤清器的清理时间间隔，减小劳动强度，延长空气滤清器使用寿命，在振动式压路机上采取了高3.2米高位进气的设计结构。高位进气装置是利用压路机驾驶室两侧面的倾翻保护架立柱2(保护架立柱为空心矩形管，采取高位两侧进气方式)，两个进气窗口距离地面距离为2.8米，相比以前的进气口高度高出0．9 m。当设备工作时，空气从进气窗口1进入，通过倾翻保护架立柱2流入三通气管3内(三通气管采取变径增容结构设计，目的在于缓冲气流，减小气流阻力)，然后气体通过三通气管的大径气管和橡胶弯管5流入空气滤清器。这样进入空气滤清器的空气相对灰尘浓度要小一些，单位时间内的进入灰尘量减小，从而实现了高位进气。简单的说，由于离地面高的地方灰尘少，提高设备的进气口，这样可以减少灰尘进入设备，延长设备的使用寿命。

　　 3．3采用高位进气结构前后的对比
　　由于三通气管的两小管径通气横截面积之和是大径气管横截面积的2．36倍，局部阻力系数很小，这种情况下可忽略不计。采用高位进气方式后，空气滤清器的保养操作间隔时间比未采用高位进气方式的要长一倍。这就意味着，空气滤清器的使用寿命将会是原来的两倍。采用高位进气结构前后过流部位无可动部件，可靠性、稳定性高，长期工作对机械设备的危害比以前大大降低，这样有利于我们长期作业，当施工赶工期的时候不至于长期工作而导致机械损坏或者及故障导致施工受到影响。随着社会的不断发展进步,将会出现更多的新技术、新设备和新材料,要勇于创新,大胆应用,并结合现代化科学管理,在建设工程施工生产中不断取得好成绩。同时为不断推进建筑业技术进步,加大建筑业推广先进适用新技术的力度, 对建筑业新技术内容也应加以调整和补充,不断适应新的生产力发展要求,实现企业的可持续发展。
　　 3．4高位进气装置设计
　　机械设备正在向大型化、自动化、智能化、集成化、数字化方向发展，工作过程中出现的动力学问题愈来愈多，对动力学特性的要求也愈来愈高。因此，对机械整体系统及其零部件按照传统的设计理论和方法进行设计是远远不够的，而应该按照现代机械的动态设计理论与方法进行较全面和系统的设计，这是保证机械设备和整个系统可靠和有效运行的重要措施和必要手段。特别是近十多年来，现代科学技术，诸如非线性动力学理论与方法、现代设计理论与方法和计算机技术的迅速发展，应用最新的科学技术，对机械进行全面和系统的动态设计已成为可能。本文将对现代机械设备动态设计的理论和方法做一般的叙述。首先讨论机械设备的主要类型，进而叙述现代机械设备动态设计的步骤与方法，同时就动态设计的若干基础理论问题，诸如机械设备动态设计的非线性动力学理论、非线性多体系统动力学理论、非线性动力有限元等进行探讨，并讨论如何建立现代机械设备动态设计理论的新体系。
　　四、设计原则及注意事项
　　 发动机的进气方式对于设备的使用至关重要，在动力系统设计时应着重关注发动机进气方式，以下几点是设计原则上要注意的：
　　 4.1进气口应尽量地设计高，越高灰尘越少，也就是低沉区(对于压路机进气口应在设备的中间或较高部位为好)；
　　 4.2进气口的过空气面积应尽可能地设计大，通气管道的过空气横截面积不应小于空气滤清器上的进气口的横截面积，必须保证进气的流速不应小于3 m／s；
　　 4.3进气口处应设置防水窗或者防水设施，以免雨水和洗车用水溅人进气口。
　　 4.4进气系统的进气管要能承受相对运动，故在进气管与空气滤清器之间应设计有柔性管件(可以发生相对运动)，以起到缓冲补偿作用；
　　 4.5构成进气管路，应注意设置有排水口，决不能让水滴进入空气滤清器；
　　 4.6进气管路应尽避免弯道，而且弯管的弯曲半径要尽量大；
　　 4.7空气滤清器到发动机进气口的管路，必须保证严格密封，采用橡胶管时，接口处一定要采用T型抱箍扎牢固；
　　
　　结束语
　　 由以上的论述和分析，高位进气系统方案，可以使空气滤清器吸收到清新、干净的空气，延长空气滤清器的保养操作间隔时间，降低维护保养的劳动强度，延长空气滤清器的使用寿命，进而延长机器设备的使用寿命，降低用户的使用成本。
　　
　　参考文献
　　
　　 1、 曼・胡默尔滤清器贸易有限公司．曼・胡默尔空气滤清器样本[M】，2005．
　　 2、李冰，焦生杰．振动压路机与振动压实技术[M】．北京：人民交通出版社，2001．
　　 3、牛润明,张耀辉. 桥梁设计的美学考虑[J]. 东北公路, 2003, (01).
　　 4、成大仙. 机械设计手册. 化学工业出版社，2002.

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