工程車輛空氣濾清器防泄漏的研究

　　摘要：空氣濾清器安裝在油箱上，加油時(shí)過(guò)濾油液，正常工作時(shí)通過(guò)空氣濾清器進(jìn)排氣保持油箱內(nèi)內(nèi)外壓力平衡，同時(shí)過(guò)濾空氣保證油液清潔度。為了防止工程車輛在不平整路面或斜坡上行駛時(shí)油液從空氣濾清器里泄漏，從結(jié)構(gòu)上對(duì)原型號(hào)進(jìn)行改型并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，通過(guò)多組實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)：浮子結(jié)構(gòu)的空氣濾清器在大小和密封效果上均達(dá)不到要求，雙向閥結(jié)構(gòu)的空氣濾清器可以滿足爬坡路面的需求;密封墊老化后影響產(chǎn)品的密封效果，所以定期更換雙向閥結(jié)構(gòu)的空氣濾清器可以滿足工程車輛在爬坡路面上的防泄漏要求。

　　關(guān)鍵詞：空氣濾清器;浮子結(jié)構(gòu);雙向閥結(jié)構(gòu);密封墊

　　液壓系統(tǒng)工作時(shí)油箱內(nèi)油面時(shí)而上升時(shí)而下降，上升時(shí)由里向外排出空氣，下降時(shí)由外向里吸入空氣，能維持油箱內(nèi)的壓力和大氣壓力平衡。為凈化油箱內(nèi)油液，在油箱蓋板上垂直安裝空氣濾清器，就可以過(guò)濾吸入的空氣，同時(shí)空氣濾清器又是注油口，可以防止臟物顆粒從外部進(jìn)入油箱，又能延長(zhǎng)油液及元件的工作周期和使用壽命，從而保證了液壓系統(tǒng)的正常工作。因路況問(wèn)題，工程車輛行駛過(guò)程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)現(xiàn)象，造成油液飛濺，油箱內(nèi)油液會(huì)從注油口飛濺出來(lái)或者污染空濾過(guò)濾裝置，造成堵塞現(xiàn)象;在坡度較大的爬坡路面上，油箱內(nèi)油液會(huì)直接從注油口泄漏，對(duì)油液造成極大的浪費(fèi)和污染。

　　本次研究針對(duì)工程車輛空氣濾清器泄漏問(wèn)題進(jìn)行研究，對(duì)錐形導(dǎo)流器結(jié)構(gòu)、浮子結(jié)構(gòu)和雙向閥結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，確定三種結(jié)構(gòu)的可行性和試用環(huán)境。

　　1 空氣濾清器改型結(jié)構(gòu)的分析

　　空氣濾清器用于油箱加油口，是一種常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)，示意圖如圖1(a)所示;錐形導(dǎo)流器結(jié)構(gòu)如圖1(b)所示;浮子結(jié)構(gòu)如圖1(c)所示;雙向閥結(jié)構(gòu)如圖1(d)所示。三種結(jié)構(gòu)均對(duì)空氣濾清器的上蓋進(jìn)行改型，錐形導(dǎo)流器結(jié)構(gòu)通過(guò)攔截的方式攔截飛濺的油液，使油液在重力作用下自然垂落;浮子結(jié)構(gòu)則在浮力的作用下控制上蓋的開(kāi)口，當(dāng)油液傾斜時(shí)，浮球在浮力的作用下堵住開(kāi)口，防止泄漏;雙向閥結(jié)構(gòu)采用兩個(gè)單向閥，平時(shí)單向閥在自身作用下閉合，內(nèi)外壓差不平衡的情況下單向閥打開(kāi)平衡壓差。其中錐形倒流結(jié)構(gòu)的空氣濾清器在比較顛簸的路面進(jìn)行使用時(shí)效果較好，但是在坡度較大的路面使用時(shí)依然無(wú)法保證泄漏量，因此此次研究主要針對(duì)圖1(c)和圖1(d)兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。

　　2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

　　本次研究針對(duì)坡度較大的路面進(jìn)行分析，模擬30°斜坡，水箱尺寸為600×300×300mm，水箱兩端開(kāi)孔安裝空氣濾清器，模擬安裝位置的極限值。

　　3 浮子結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)分析

　　利用浮球的浮力作用推動(dòng)連接桿與密封圈密封，防止油液的泄漏。

　　浮球結(jié)構(gòu)的空氣濾清器在30°的斜坡上泄漏嚴(yán)重。此結(jié)構(gòu)不建議使用，具體原因如下：

　　①由于浮球的連接桿和底蓋有間隙，直徑差為0.5mm，油箱傾斜時(shí)，由于浮球的浮力垂直向上，導(dǎo)致連接桿和底蓋局部點(diǎn)接觸而導(dǎo)致與O型圈密封的端面傾斜使密封不嚴(yán)，最終引起泄漏。

　　②另外，由于浮球結(jié)構(gòu)在油箱有不滿的情況下，設(shè)計(jì)圖所示的時(shí)候，油箱里的油和空氣相通，導(dǎo)致油揮發(fā);并且根據(jù)美國(guó)EPA環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，不允許油箱里的油和空氣長(zhǎng)期相通;且這種結(jié)構(gòu)如果油箱傾倒，會(huì)導(dǎo)致漏油，存在安全隱患。

　　③對(duì)浮球結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析，如果密封嚴(yán)密，O型圈壓縮量一般在15%～30%。實(shí)驗(yàn)使用的O型圈為φ28(外徑)×3.5，取壓縮量在20%，經(jīng)實(shí)驗(yàn)，需要的力約在3520g，即35.2N。

　　根據(jù)浮力公式：

　　注：P為浮力，N;g為重力加速度，9.8N/Kg≈0.01N/g;V為浮球體積，m3;

　　計(jì)算所得v=3520 cm3;即浮球半徑約為94.4mm。相對(duì)于空氣濾清器來(lái)說(shuō)，浮球體積偏大。

　　4 雙向閥結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)分析

　　利用雙向單向閥控制開(kāi)口的啟閉，在坡度較大的路面上防止油液泄漏。可知雙向閥結(jié)構(gòu)的空氣濾清器在30°的斜坡上泄漏量為0，單向閥的開(kāi)啟壓力可以通過(guò)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)節(jié)，建議使用此種結(jié)構(gòu)。

　　5 雙向閥結(jié)構(gòu)空氣濾清器密封結(jié)構(gòu)老化模擬實(shí)驗(yàn)

　　雙向閥結(jié)構(gòu)的空氣濾清器內(nèi)部的密封墊長(zhǎng)期使用后會(huì)出現(xiàn)老化現(xiàn)象，密封墊磨損老化后密封效果降低，會(huì)增加空氣濾清器的泄漏量。通過(guò)人為磨損的方式模擬密封墊老化的現(xiàn)象。漏水前水箱重量為63.85kg，半個(gè)小時(shí)后停止實(shí)驗(yàn)測(cè)量水箱重量為：63.20kg。按以上方式模擬做實(shí)驗(yàn)，漏水量1.3kg/h。

　　6 結(jié)果分析

　　通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)研究，雙向閥結(jié)構(gòu)的空氣濾清器能夠滿足工程車輛爬坡路況防泄漏的需求。雙向閥結(jié)構(gòu)的空氣濾清器由空氣過(guò)濾器、進(jìn)氣單向閥、出氣單向閥和加油過(guò)濾器四部分組成。當(dāng)液壓系統(tǒng)工作時(shí)油箱內(nèi)的液面不時(shí)上升或下降，下降時(shí)吸入空氣，保持油箱內(nèi)預(yù)定壓力，排氣閥處于常閉狀態(tài)，只有當(dāng)工作溫度升高造成油箱內(nèi)壓力大于預(yù)定壓力時(shí)，排氣閥才會(huì)打開(kāi)，到箱內(nèi)壓力等于預(yù)定壓力時(shí)，排氣閥就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，因此能夠很好地保證產(chǎn)品的泄漏量滿足實(shí)際使用需求。

　　空氣濾清器的密封墊在密封過(guò)程中起著重要作用，當(dāng)密封墊老化時(shí)，產(chǎn)品的泄漏量也會(huì)增加。因此建議在坡度較大的路況時(shí)采用雙向閥結(jié)構(gòu)的空氣濾清器且濾清器需要定期更換，防止因密封結(jié)構(gòu)老化造成的泄漏量增加。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]李敏，孫建華.工程機(jī)械液壓空氣濾清器的選型及使用[J].工程機(jī)械與維修，2015(S1).

　　[2]江閩，志勇. 工程機(jī)械濾清器的鑒別與選用[J].工程機(jī)械與維修，2008(5) .

　　[3] 耿國(guó)卿. 液壓油箱的防竄油措施[J]. 工程機(jī)械與維修，2003(9).

　　[4] 周國(guó)貞. 帶排氣預(yù)壓式空氣濾清器在挖掘機(jī)上的應(yīng)用[J]. 工程機(jī)械，2012(2).

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