朱洪睿，宋宗華，何明虎，閆鵬舉

（徐州徐工筑路機(jī)械有限公司，江蘇 徐州 221006）

燃油系統(tǒng)是大馬力礦用平地機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的核心組成部分，為其提供燃料供給。常規(guī)的礦用平地機(jī)燃油系統(tǒng)主要包括燃油箱、油水分離器、燃油濾清器、進(jìn)回油管路、閥和一些接頭等。當(dāng)?shù)V用平地機(jī)應(yīng)用于不同的使用工況時(shí)，需要對(duì)燃油系統(tǒng)增加附屬裝置。如應(yīng)用于大負(fù)荷高溫礦區(qū)時(shí)，需要在燃油系統(tǒng)中增加燃油冷卻裝置；應(yīng)用于高原、極寒礦區(qū)時(shí)，需要在燃油系統(tǒng)中增加燃油加熱裝置。大馬力礦用平地機(jī)燃油系統(tǒng)為發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力源，其能否可靠、持續(xù)的為發(fā)動(dòng)機(jī)提供燃料，直接影響著礦用平地機(jī)的有效工作和使用效率。

本文以某型號(hào)大馬力礦用平地機(jī)為研究對(duì)象，分析其燃油系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程。大馬力礦用平地機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 大馬力礦用平地機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

1 燃油系統(tǒng)的組成和工作原理

礦用大馬力平地機(jī)的燃油系統(tǒng)主要包括：燃油箱、進(jìn)回油路鋼絲外編織燃油管、油水分離器、燃油濾清器、燃油精濾器、空心螺栓、接頭等（見(jiàn)圖1）。

發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，燃油通過(guò)燃油箱吸油管進(jìn)入油水分離器，經(jīng)過(guò)油水分離器分離油中的水，然后進(jìn)入燃油粗濾器，最后進(jìn)入燃油精濾器，去除燃油中的雜質(zhì)。干凈的油液被高壓油泵加壓后進(jìn)入噴油器，隨后噴入氣缸內(nèi)燃燒。輸油泵、高壓泵及噴油器中多余的燃油沿回油鋼絲外編織管進(jìn)入燃油箱。

2 燃油箱設(shè)計(jì)

圖1 燃油系統(tǒng)組成圖

燃油箱是大馬力礦用平地機(jī)燃油系統(tǒng)中的重要組成部分，通常位于駕駛室后方發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力艙內(nèi)。平地機(jī)工程機(jī)械燃油箱多為開(kāi)式燃油箱，除了存儲(chǔ)燃料外，還有散熱、過(guò)濾等作用。燃油箱要有放油口、清洗蓋、放氣口等裝置，放油口一般位于燃油箱液位最低點(diǎn)，清洗蓋位于燃油箱側(cè)面便于操作的地方，放氣口位于燃油箱上部。

2.1 燃油箱容積的計(jì)算

如果把動(dòng)力系統(tǒng)比作整機(jī)系統(tǒng)的核心，燃油系統(tǒng)則是動(dòng)力系統(tǒng)的源頭。燃油系統(tǒng)是發(fā)動(dòng)機(jī)性能能否充分利用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為此需要為發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)提供清潔的燃油。考慮到國(guó)內(nèi)油品質(zhì)量問(wèn)題，建議在不影響進(jìn)回油系統(tǒng)阻力的情況下，對(duì)燃油系統(tǒng)中增加油水分離器，采用三級(jí)燃油過(guò)濾。同時(shí)保證燃油系統(tǒng)的封閉性，以免進(jìn)入空氣，造成動(dòng)力損失，甚至是熄火。本文需要對(duì)燃油箱的容積進(jìn)行計(jì)算，保證動(dòng)力系統(tǒng)供給充足。

燃油箱容積計(jì)算公式為

式中

V—燃油箱容積，L；

P—發(fā)動(dòng)額定功率，kW，取值261kW；

g—發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率下比油耗，g/kWh，取值231g/kWh；

η — 效率，取值0.6 0.8；

n—工作時(shí)間，h，取值8h；

γ—柴油密度，g/cm3，取值0.85g/cm3。

帶入計(jì)算即得：

故需要為該燃油系統(tǒng)設(shè)計(jì)至少497L的燃油容量，該型號(hào)礦用大馬力平地機(jī)的燃油箱容積為600L，滿足要求。

2.2 燃油箱吸油口和回油口設(shè)計(jì)

為保證平地機(jī)在坡道行駛時(shí)不出現(xiàn)吸空現(xiàn)象，吸油口要盡可能布置在燃油箱中心位置，或者布置在上部時(shí)，將吸油口處的吸油管插到油箱底部，且與底部的距離保持15mm，以防吸到油箱底部的雜質(zhì)，吸油管底部做成喇叭狀，便于燃油吸入?；赜涂谝挥谌加拖涞南路角乙叱鋈加拖渥畹鸵好?5mm，回油口要與進(jìn)油口保持最低300mm的水平距離，以防止回油口處的高溫油液被發(fā)動(dòng)機(jī)吸入，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。如空間允許，盡量拉大進(jìn)油口和回油口之間的距離。

2.3 油箱的液位設(shè)計(jì)

燃油箱的油位通常采用機(jī)械式油浮子傳感器或者電阻型傳感器2種液位設(shè)計(jì)，這2種傳感器的安裝方式不同。在工程機(jī)械方面，燃油箱中的機(jī)械式油浮子傳感器，該傳感器成本低，一般垂直安裝，使用過(guò)程中容易出現(xiàn)變形和卡滯現(xiàn)象，造成假油位現(xiàn)象；電阻型傳感器一般安裝于油箱側(cè)壁，該傳感器成本高，控制精度準(zhǔn)確。礦用大馬力平地機(jī)的燃油箱設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)以準(zhǔn)確、可靠為原則，通常采用電阻型燃油液位計(jì)，作為其有效測(cè)量結(jié)果。

2.4 進(jìn)回油管路設(shè)計(jì)

大馬力礦用平地機(jī)的燃油管路要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行布置，燃油系統(tǒng)中的燃油通過(guò)燃油管路實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)和燃油箱之間的循環(huán)使用。從燃油箱到發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)油管路不能過(guò)長(zhǎng)，否則會(huì)增加發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)油阻力，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)使用的低壓輸油膠管要符合相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，可參考JB/T8406—2008。油管的材料為橡膠，分內(nèi)部氯丁橡膠軟管層和外部丁腈橡膠保護(hù)層，軟管性能參數(shù)見(jiàn)表2。對(duì)于礦用平地機(jī)來(lái)說(shuō)，進(jìn)回油管路需要用鋼絲外編織管進(jìn)行包裹，以防管路在遇到高溫時(shí)發(fā)生老化、彎曲。通常對(duì)管路的管徑要求不低于配套發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)，且管路布置要平滑、順暢，以免增大進(jìn)油、回油阻力。礦用平地機(jī)一般要求燃油輸送泵進(jìn)油阻力≤30kPa，回油阻力≤40kPa。各管路在條件允許的情況下盡可能固定，以增加燃油管路的可靠性。

表2 常用燃油軟管性能參數(shù)

3 燃油散熱器設(shè)計(jì)要點(diǎn)

大馬力礦用平地機(jī)采用Ⅲ階段電控發(fā)動(dòng)機(jī)，對(duì)燃油系統(tǒng)進(jìn)油溫度有特殊要求，不允許超過(guò)規(guī)定值。大多數(shù)情況下，需要在發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器前加裝燃油散熱器，但盡量避免布置于發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器正中心。中心處風(fēng)量最小，燃油散熱效果不好，同時(shí)容易加大發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器風(fēng)阻，影響散熱器散熱效果。燃油散熱器計(jì)算可參考發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器散熱量計(jì)算，只是將換熱介質(zhì)由冷卻液改為柴油，改變傳熱系數(shù)和比熱容等。

圖2 三級(jí)燃油過(guò)濾布置圖

燃油散熱器的散熱面積可按下式確定

式中

A—燃油散熱器面積，m2；

Q—燃油散熱量，kW；

K—燃油散熱器傳熱系數(shù)，W/m2k；

T—熱換介質(zhì)算術(shù)平均溫差，K。

4 燃油濾清器的選擇

大馬力礦用平地機(jī)通常采用三級(jí)燃油過(guò)濾，如圖2所示。發(fā)動(dòng)機(jī)本身為兩級(jí)燃油過(guò)濾，主機(jī)廠自行加裝一級(jí)油水分離燃油過(guò)濾。油水分離器帶集水杯，便于觀察水位，且油水分離器配帶油中含水傳感器，當(dāng)含水量超過(guò)一定值后發(fā)出報(bào)警信息，其過(guò)濾精度小于等于25μm；燃油粗濾器的過(guò)濾精度小于等于10μm；燃油精濾器的過(guò)濾精度小于等于5μm。各燃油濾清器在安裝時(shí)要避開(kāi)排氣等高溫部位，且按照位置不宜高于燃油箱吸油口，同時(shí)留有足夠的空間以便于燃油濾清器的檢查和后期更換濾芯的要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

大馬力礦用平地機(jī)燃油系統(tǒng)是其整機(jī)的重要組成部分，燃油系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)不僅可以提高整機(jī)的有效工作和使用效率，更能延長(zhǎng)整機(jī)的使用壽命。本文結(jié)合某型號(hào)大馬力礦用平地機(jī)燃油系統(tǒng)各組成部件的特點(diǎn)，詳細(xì)介紹了礦用平地機(jī)燃油系統(tǒng)各部件的組成和設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)，對(duì)大馬力礦用平地機(jī)燃油系統(tǒng)設(shè)計(jì)有一定指導(dǎo)意義。