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內(nèi)燃機(jī)車空氣濾清器除塵裝置設(shè)計(jì)

2014-04-29 18:52:55楊林曼
中國機(jī)械 2014年18期
關(guān)鍵詞:除塵裝置設(shè)計(jì)

楊林曼

摘 要:通過對(duì)兩種方案進(jìn)行比較,確定了內(nèi)燃機(jī)車空氣濾清器除塵的最佳設(shè)計(jì)方案,采用的引導(dǎo)氣流通道置于車體側(cè)墻的外側(cè),排塵通孔將車體側(cè)墻內(nèi)側(cè)的集塵室與外側(cè)的引射氣流通道聯(lián)通,排塵效果好,成本低,不需維護(hù)。

關(guān)鍵詞:空氣濾清器;除塵;裝置;設(shè)計(jì)

1.背景及現(xiàn)狀

機(jī)車段自實(shí)現(xiàn)GK型、DF型內(nèi)燃機(jī)車自營大架修任務(wù)以來,通過對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行分解,發(fā)現(xiàn)空氣濾清器及進(jìn)氣總管中存在有大量的油泥、黑色塵狀粉末,空氣濾清器作為發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié),起到向發(fā)動(dòng)機(jī)提供清潔空氣的重要作用??諝鉃V清系統(tǒng)主要是通過空氣濾清器對(duì)柴油機(jī)燃燒過程中所需的空氣進(jìn)行過濾,保證空氣的清潔度符合柴油機(jī)的工作要求,減輕中冷器的臟污程度和降低中冷器阻力,達(dá)到減輕氣缸套等零件磨損的目的。作發(fā)動(dòng)機(jī)工作期間,空氣濾清器的濾芯上的灰塵會(huì)逐漸增多,達(dá)到一定程度會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)效率,甚至不能正常工作。因此,空氣濾清器必須定期除塵。

傳統(tǒng)的除塵方法是工人通過空壓機(jī)供氣,手持風(fēng)管管口,由內(nèi)至外吹向空氣濾清器的濾芯,將灰塵除去,這種方法吹去的灰塵隨意漂浮在空氣中,粉塵的顆粒在60-120?m,遠(yuǎn)大于《內(nèi)燃機(jī)車進(jìn)氣系統(tǒng)清潔標(biāo)準(zhǔn)》(QB/JT314-G03-20021)要求要求精度30?m,所濾除的有害微粒都附著在濾紙的微孔上,影響空氣的通過量,進(jìn)氣阻力也增大,發(fā)動(dòng)機(jī)功率明顯下降,此時(shí)將會(huì)出現(xiàn)冒黑煙、功率不足等現(xiàn)象,除塵效果差,。更重要的是,操作人員身處塵源環(huán)境中,即便佩戴防塵面具,也不可避免吸入粉塵,對(duì)人的身體健康產(chǎn)生重大危害,為矽肺病埋下潛在的隱患。

2.除塵設(shè)備設(shè)計(jì)

2.1設(shè)計(jì)目的

提高濾清器的除塵質(zhì)量,縮短機(jī)車的維修周期,;改善作業(yè)區(qū)的工作環(huán)境,保護(hù)工人的身體健康。

2.2設(shè)計(jì)依據(jù)

我段現(xiàn)有的GK型、DF型內(nèi)燃機(jī)車的空氣濾清器作為除塵設(shè)備的設(shè)計(jì)依據(jù)。

空氣濾清器的組成結(jié)構(gòu)(如圖1所示):波紋鋼板濾網(wǎng)、旋風(fēng)濾清器及紙濾芯組成。 紙濾芯起到最后的精濾作用,因此對(duì)其進(jìn)行除塵至關(guān)重要。

圖1 空氣濾清器結(jié)構(gòu)

2.3方案設(shè)計(jì)

方案的設(shè)計(jì)關(guān)系到最終性能能否滿足使用要求。通過搜集大量的文獻(xiàn)和書籍資料,在借鑒其他工況企業(yè)使用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,并積極于國內(nèi)的制造商家進(jìn)行交流和溝通的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出能滿足實(shí)際運(yùn)用的除塵方案。

根據(jù)設(shè)計(jì)依據(jù)和原始方案設(shè)計(jì)要求,設(shè)計(jì)了兩套方案進(jìn)行對(duì)比,最終選出更加符合本段實(shí)際的除塵設(shè)備方案。

(1)方案比選

方案1:機(jī)車空氣濾清器除塵裝置(如圖2所示)的結(jié)構(gòu)是:在機(jī)車側(cè)壁2設(shè)有可以使氣流通過的通道6,排塵孔5將機(jī)車側(cè)壁內(nèi)側(cè)的集塵箱和外側(cè)的氣流通道6聯(lián)通起來。氣流通道的結(jié)構(gòu)為兩邊直徑大,中間直徑小的喇叭口形狀。排塵孔位于位于中間直徑小的位置(如圖2中的A-A所示)。

圖2 機(jī)車空氣濾清器除塵裝置(方案1)

空氣濾清器除塵裝置的工作原理:空氣經(jīng)過旋風(fēng)粗濾器和紙質(zhì)濾清器兩級(jí)過濾給柴油機(jī),如圖2中的箭頭方向所示。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)車在鐵路上運(yùn)行時(shí),車體外部的氣流從氣流通道6的一度流入后,又快速地從另一端流出,由于氣流通道6內(nèi)氣流產(chǎn)生的負(fù)壓效應(yīng),使集塵室4內(nèi)的灰塵顆粒通過排塵通孔5吸出,被氣流帶走。

方案2:此種除塵裝置的結(jié)構(gòu)(如圖3所示):在機(jī)車車體側(cè)壁上安裝專用的高壓風(fēng)機(jī)5和煙囪6,采用的專用高壓風(fēng)機(jī)5與集塵箱4相連,煙囪7與高壓風(fēng)機(jī)5相連。

此種空氣濾清器除塵裝置的工作原理:空氣的流動(dòng)方向如圖3中箭頭方向所示,在內(nèi)燃機(jī)車運(yùn)行時(shí),高壓風(fēng)機(jī)6轉(zhuǎn)速恒定,向外抽吸集塵室內(nèi)的灰塵,經(jīng)過煙囪7排出。

圖3 機(jī)車空氣濾清器除塵裝置(方案2)

高壓風(fēng)機(jī)(如圖4所示)在葉輪2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),由于離心力的作用,風(fēng)向標(biāo)促使氣體向前向外運(yùn)動(dòng),從而形成一系列螺旋狀的運(yùn)動(dòng)。葉輪刀片之間的空氣呈螺旋狀加速旋轉(zhuǎn)并將泵體之外的氣體擠入(由吸氣口4吸入)側(cè)槽,當(dāng)它進(jìn)入側(cè)通道1以后,氣體被壓縮,然后又回復(fù)到葉輪刀片間再次加速旋轉(zhuǎn)。當(dāng)空氣沿著一條螺旋形軌道穿過葉輪和側(cè)槽時(shí),每個(gè)葉輪片增加了壓縮和加速的程度,隨著旋轉(zhuǎn)的進(jìn)行,氣體的動(dòng)能增加,使得沿側(cè)通道通過的氣體壓力進(jìn)一步增加。當(dāng)空氣到達(dá)側(cè)槽與排放法蘭的連接點(diǎn)(側(cè)通道在出口處變窄),氣體即被擠出葉片并通過出口3排出泵體。

圖4 高壓風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)

(2)方案比較

方案1利用機(jī)車運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的氣流除塵,省去了專用的動(dòng)力設(shè)備,結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化,成本大幅度的降低,并且不用人工維護(hù),集塵箱內(nèi)的灰塵隨積隨清,沒有反吹現(xiàn)象,避免了高溫?zé)煔膺M(jìn)入紙質(zhì)空氣濾清器的現(xiàn)象。由于氣流通道的氣流流速與機(jī)車的運(yùn)行速度成正比例狀態(tài),所以不會(huì)影響對(duì)柴油機(jī)的供氣。

方案2需要消耗動(dòng)力能源,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本較高,高壓風(fēng)機(jī)的馬達(dá)直連葉輪且屬于高轉(zhuǎn)速,軸承需要添加黃油定期維護(hù), 高壓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速恒定時(shí),當(dāng)柴油機(jī)處于低轉(zhuǎn)速狀態(tài)時(shí),高壓風(fēng)機(jī)的吸力還會(huì)相對(duì)過大,造成對(duì)柴油的供氣不足。

去年機(jī)車段的年機(jī)車檢修量高達(dá)80多輛,車型繁多,應(yīng)盡量減少人工的勞動(dòng)量,對(duì)以上兩種方案進(jìn)行深入分析和比較,認(rèn)為方案1更能滿足使用要求。

3.結(jié)論

該柴油機(jī)空氣濾清器的除塵裝置功能性強(qiáng),除塵方便,無須維護(hù),適用范圍寬,無須提供能源??蛇m用于多種型號(hào)的柴油機(jī)空氣濾清器的除塵,經(jīng)試驗(yàn)除塵度可以達(dá)到清潔標(biāo)準(zhǔn),能夠滿足我段的檢修要求,提高檢修質(zhì)量,將為我段帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn):

[1]況作堯.內(nèi)燃機(jī)車檢修[M].北京:中國鐵道出版社,2013.

[2]姜仁強(qiáng),葉淑霞.提高柴油機(jī)空氣進(jìn)氣質(zhì)量的措施[J].內(nèi)燃機(jī)車,2005(10):47-48.

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