范偉巖/FAN Wei-yan

（柳工常州機(jī)械有限公司，江蘇 常州 213000）

近些年，沙漠地區(qū)的各類建筑工程、荒漠改造工程、修筑公路工程越來越多，推土機(jī)作為工程機(jī)械的開路先鋒，在沙漠地區(qū)的應(yīng)用必不可少。

推土機(jī)在沙漠地區(qū)施工，由于整個進(jìn)氣系統(tǒng)都沉浸在風(fēng)沙之中，大量的沙塵必然會被吸入進(jìn)氣系統(tǒng)，短時間內(nèi)導(dǎo)致空濾器達(dá)到容灰量上限，進(jìn)氣阻力增大，發(fā)動機(jī)動力性能驟降。所以，推土機(jī)沙漠工況施工面臨的最大挑戰(zhàn)之一就是進(jìn)氣系統(tǒng)是否能滿足沙漠工況使用要求。

1 標(biāo)準(zhǔn)型進(jìn)氣系統(tǒng)

標(biāo)準(zhǔn)型推土機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)空濾器一般布置在機(jī)艙內(nèi)部，連接空濾器的預(yù)濾器或防雨帽布置在機(jī)罩的上方、駕駛室前端（圖1）。標(biāo)準(zhǔn)型的進(jìn)氣系統(tǒng)在一般工況下應(yīng)用沒有問題，滿足使用要求。但是在沙漠工況下，由于沙塵的含量相當(dāng)于一般工況的數(shù)十倍甚至百倍以上，進(jìn)氣系統(tǒng)在很短的時間內(nèi)造成進(jìn)氣阻力過大，整車動力下降，用戶必須要頻繁地停機(jī)清理濾芯，而且濾芯一般在清理4～5 次后，過濾效率明顯下降，必須要更換新濾芯。如果不及時清理濾芯，嚴(yán)重時可能導(dǎo)致濾芯被沙塵擠壓變形，濾芯與空濾殼體結(jié)合面處的密封失效，沙塵會從密封處進(jìn)入發(fā)動機(jī)氣道，造成發(fā)動機(jī)氣缸套、活塞環(huán)等重要部件過早的磨損失效，此時必須要對發(fā)動機(jī)進(jìn)行大修更換四配套，花費費用較高。標(biāo)準(zhǔn)型進(jìn)氣系統(tǒng)的另一個弊端是進(jìn)氣口處于機(jī)罩與駕駛室形成的直角處，該位置正處于沙塵的渦流中心，非常容易堆積沙塵，因為風(fēng)沙吹打到駕駛室玻璃上，由于進(jìn)氣口正好位于駕駛室前端，被擋的沙塵正好落在進(jìn)氣口處，這種情況加劇了空濾堵塞的幾率。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)型進(jìn)氣系統(tǒng)

2 沙漠工況使用問題

針對沙漠地區(qū)推土機(jī)的使用情況，分別走訪了內(nèi)蒙古阿拉善沙漠地區(qū)和寧夏石嘴山沙漠地區(qū)，用戶反饋標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)氣系統(tǒng)無法滿足使用需求，使用2～3h 就出現(xiàn)進(jìn)氣阻力大報警，需要立即停機(jī)清理濾芯，個別用戶對進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)行了簡單的改造，具體的改造方案主要有2 種。

改造方案A 如圖2 所示，通過增加一個延長管，把進(jìn)氣口抬高，延長管內(nèi)部為旋流管進(jìn)氣形式。此方案通過把進(jìn)氣口抬高，避開了積灰區(qū)域，改善了進(jìn)氣系統(tǒng)，但缺點是延長管正好在駕駛室正前方，且延長管較粗，影響司機(jī)視野。

圖2 改造方案A

改造方案B 如圖3 所示，通過增加一級空濾器，采用雙空濾方案。第二級空濾器安裝在機(jī)罩上，該方案在實際應(yīng)用中的確有效，用戶反饋濾芯保養(yǎng)周期明顯延長。但該方案由于空濾器在駕駛室正前方，嚴(yán)重阻礙司機(jī)視野，且進(jìn)氣口高度有限，吸入的沙塵仍較多。

圖3 改造方案B

3 進(jìn)氣系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計

通過市場走訪和用戶調(diào)研收集了大量信息，總結(jié)出沙漠型推土機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)要同時滿足的要求如下。

1）進(jìn)氣系統(tǒng)保護(hù)性要強，確保沙塵不進(jìn)入發(fā)動機(jī)。

2）空濾器濾芯保養(yǎng)周期要長，避免頻繁停機(jī)保養(yǎng)，濾芯維護(hù)保養(yǎng)要方便。

3）避免進(jìn)氣系統(tǒng)遮擋司機(jī)視野。

4）進(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)計不能超高，要滿足運輸限高要求。

5）價格合理，成本不能增加太高。

針對以上要求，對推土機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，推出一種沙漠型推土機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)專用結(jié)構(gòu)，如圖4 所示。

圖4 優(yōu)化后方案

優(yōu)化后的進(jìn)氣系統(tǒng)滿足了沙漠型推土機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)要求，具體優(yōu)點如下。

1）采用雙空濾器進(jìn)氣結(jié)構(gòu)，兩級保護(hù)，有效保證了發(fā)動機(jī)氣道不進(jìn)入沙塵。

2）第二級空濾器固定在駕駛室前上方，通過人機(jī)工程設(shè)計，不遮擋司機(jī)前方視野，如圖5 所示。進(jìn)氣管沿著駕駛室前立柱且緊貼前立柱布置，對司機(jī)視野影響降低到最小，如圖6 所示。同時兼顧高度要求，進(jìn)氣系統(tǒng)最高處基本與駕駛室頂棚持平，轉(zhuǎn)場運輸時，無需拆卸空濾器和防雨帽。

圖5 前方上下視野

圖6 前方左右視野

3）進(jìn)氣口在駕駛室頂棚處，保證了進(jìn)氣口處于較高的位置，吸入的沙塵減少，有效延長了空濾濾芯保養(yǎng)周期。

4）二級空濾濾芯保養(yǎng)維護(hù)方便，司機(jī)站在駕駛室右側(cè)即可方便地拆下空濾器濾芯進(jìn)行保養(yǎng)。

5）與標(biāo)準(zhǔn)型進(jìn)氣系統(tǒng)相比，僅增加了1 個空濾器，1 個空濾器支架和1 個進(jìn)氣管，通過較小的成本增加延長了濾芯保養(yǎng)更換周期，提高了工作效率，節(jié)省了保養(yǎng)成本。

雙空濾進(jìn)氣系統(tǒng)需要考慮到增加了一級空濾器，系統(tǒng)阻力也隨之增大。需要校核系統(tǒng)阻力在要求阻力范圍之內(nèi)。本文所涉及的推土機(jī)配置的發(fā)動機(jī)最大進(jìn)氣量為900m3/h，進(jìn)氣系統(tǒng)阻力不超過6.2kPa，從圖7 空濾器流量-阻力曲線可得單級空濾器系統(tǒng)阻力為2kPa，雙空濾進(jìn)氣系統(tǒng)阻力為4kPa，小于6.2kPa，滿足要求。

圖7 流量-阻力曲線

4 結(jié)語

通過對推土機(jī)沙漠工況實際應(yīng)用情況和用戶的需求調(diào)研，對標(biāo)準(zhǔn)工況的進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，使得進(jìn)氣系統(tǒng)適應(yīng)沙漠地區(qū)使用要求，且優(yōu)化后的進(jìn)氣系統(tǒng)保養(yǎng)維護(hù)方便，不遮擋司機(jī)視野，解決了因空濾器頻繁積灰導(dǎo)致的報警和動力不足問題，提升了工作效率，為用戶節(jié)約了維護(hù)保養(yǎng)成本。O