防爆柴油机空气滤清器清洁装置设计

徐世超  王勇  高建平  王嘉源 王萌 秦科

内蒙古必选机械制造有限公司  内蒙古自治区鄂尔多斯市  017120

摘要：空气滤清器是柴油机进气系统不可缺少的部件,其性能的好坏不仅影响发动机的动力性、经济性以及使用寿命, 甚至影响大气环境。空气滤清器的作用是阻止空气中的尘埃以及颗粒物进入内燃机气缸 ,避免缸体、缸盖、活塞、活塞环、气门等零件受到磨损。空气中悬浮的尘埃被吸入气缸中并积累后与气缸中的润滑油粘结形成增加气缸与活塞之间的磨损磨料,就会加速活塞组及气缸的磨损。空气中的悬浮颗粒尽管体积小,但其硬度接近金刚石的硬度。同时较大的颗粒进入活塞与气缸之间, 会出现犁沟划痕造成严重的“拉缸”现象,这在干燥多沙和空气中弥散尘埃的工作环境中尤为严重。

关键词：柴油机；空气滤清器；清洁  

目前,内燃机上使用的空气滤清器都带有纸质滤芯,随着使用时间的增加, 滤芯就会被灰尘堵塞 ,使得进气阻力增大, 一旦进气阻力上升, 内燃机功率就要随之下降, 油耗增加 ,燃烧不完全, 引起冒烟和尾气中 HC、CO、NO等含量的增加,而且滤清器还存在着维修周期短等问题。因此对现有滤清器进行结构改造以及试验分析, 降低其进气阻力 ,提高其滤清效率以及储灰能力,对内燃机本身以及节约能源 ,甚至大气环保都有很重要的意义 。             

一、空气滤清器的组成及原理

目前使用的空气滤清器按工作原理可分为惯性式、过滤式和油浴式的,按结构形式又可分为干式和湿式。空气滤清器为过滤式, 由壳体、滤芯、后盖、进出气管、密封件、紧固件、集尘袋组成。空气滤清器的工作原理是空气进入滤清器时通滤芯过滤 ,使空气中的灰尘由滤芯隔除或粘附在滤芯上,并利用气缸在进气行程中产生的吸力, 使空气滤清器内外产生压力差, 外部空气在压力的作用下以较高的速度进入空气滤清器内, 将质量较大的尘土甩至壳体内壁, 并利用其自身重力落入集尘袋内。目前最多的使用空气滤清器, 采用经过树脂处理的微孔滤纸制成,多孔 、疏松、可折叠,有一定的机械强度和抗水性, 具有滤清效率高、结构简单、重量轻、成本低、保养方便等优点。

二、空气滤清器的不足

空气滤清器在设计及使用中存在一定的局限性, 有些产品的设计是针对环境较好,空气中杂质较少且相对湿度、弥散的油污较少, 这些产品在湿度较大、灰尘较多,尤其是环境周围具有弥散吸附性很强的油污时, 受到的破坏最为严重。由于过滤后的杂质一旦被吸附后极易粘附于滤清器上,用压缩空气也无法很好的清理吸附后的过滤物, 同时风阻系数降低导致发动机功率下降。对于不同的车辆在不同的工作状况下, 在空气中灰尘较多、湿度相对较大不易采用褶皱较多的折叠式空气滤清器。有些空气滤清器是针对空气干燥, 低灰尘的环境下设计制作 ,设计时褶皱较多增加了通风和污物吸附和过滤面积, 降低风阻系数提高燃烧率。但折叠的纸质过滤纸外部褶皱过多,导致纸面之间的间隙过小。尤其柴油机空气滤清器更为突出 ,由于其工作环境恶劣导致进气效率下降, 极大地影响发动机功率的发挥 。针对某一型号的空气滤清器做了实验, 原有结构折矩过小 , 折数过多, 虽然增大了滤纸有效面积 ,使过滤效率提高了, 但确增大了进气阻力, 缩短了使用寿命 ,长时间容易使折缝堵塞。改进后的滤清器, 折矩适当增大 ,虽然实验开始时进气阻力相对原有结构没有明显的变小 ,但随着实验时间的延长 ,折缝并没有像原有结构那样引起堵塞, 滤除的灰尘因自身重力落到集尘袋内 ,而且进气阻力增加的幅度也比原有结构小。因此从进气阻力和使用寿命上综合考虑, 适当增加折矩能使空气滤清器的综合性能得到提高 。

三、柴油机空气滤清器的保养

1、柴油机空气滤清器。柴油机空气滤清器的功用是清除进入气缸内的空气中所含杂质、尘土，保证供给柴油机足够量的清洁空气。空气滤清器的保养周期一般是工作100 小时。滤清器分为两种：一种是湿式滤清器，保养时要注意油位，油不足时需加入，但不得超过油面标志线，否则机油将被吸入气缸燃烧，造成积炭。清洁金属滤网时，先在柴油中清洗，然后晾干，再浸透机油，进行安装。一种是干式滤清器，保养时要仔细清除各部分的尘土，滤芯内部要清洁，注意不要碰破滤芯，否则应及时更换。保养完后应作密封检查：起动柴油机使其低速稳定地运转，然后去掉空气滤清器罩，封死吸气管口，柴油机 应立即熄火，否则表明有漏气的部位，应检查排除。

2、柴油机汽缸开裂。柴油机汽缸盖易发生裂缝漏水其主要原因有以下方面：起动后才加冷却水。柴油机起动后，机内温度立即升高，如果这时加入冷却水，汽缸体与汽缸盖急剧冷却，就会因冷缩而裂缝。停机后，没有放冷却水。机内水冻结成冰，体积增大，发生汽缸体和汽缸盖胀裂。柴油机长时间运转，机内温度高，停车后立即放掉高温水。会导致高温零件骤遇冷空气而开裂。柴油机运转时，冷却水不足或水箱开锅机温过高，突然加入冷却水。汽缸体和汽缸盖过冷收缩也会引起开裂。使用减压机停机，使高温的气缸盖突然遇到寒冷空气而导致开裂。防止各类汽缸体和汽缸盖开裂方法：起动柴油机前，应先给水箱加入温热水，严冬季节要灌注热水 2～3次，待放水阀中流出的水约 30～50℃时起动为佳。柴油机运转时间较长时，停机后应等待半个小时左右，机温下降到40～50℃时再放冷却水。放完水后最好用细铁丝捅通放水阀开关，防止沉淀物堵塞放水阀。柴油机运转过热严重缺水时，应让柴油机低速空转 10～15 分钟，然后再慢慢加入冷却水。

3、变速箱的保养。每班工作后，应检查变速箱有关机件的结合紧固情况，如有松动，应及时拧紧。每工作 100 小时后，拧下变速箱盖上的加油螺帽，用油位尺检查油面高度，油面高度应在油位尺上下刻线之间。测量时，拖拉机应处于水平位置，油量不足时应及时添加。变速箱的润滑油为齿轮油，要注意保持齿轮油的清洁，油中不应有机械杂质，否则会加速齿轮的磨损。加油时，应注意加油工具和加油口的清洁。拖拉机每工作 500 小时左右应清洗变速箱，更换齿轮油。清洗方法如下：拖拉机工作结束后趁热放出赃油，然后加入适量的清洁柴油，拖拉机前进、倒退数次，然后放出柴油，再加入清洁齿轮油。注意不同季节应选用不同规格的齿轮油，冬季用冬季齿轮油，夏季用夏季齿轮油。定期检查各处油封和衬垫密封、完好情况，必要时应予更换。更换时，衬垫纸板的厚度应与原来厚度 （0.5mm） 相同以保证正确的轴向间隙。

4、发动机启动原因。油泵不供油：原因是燃油系统内有空气、油路堵塞、油箱内无柴油、油泵柱塞卡死、柱塞或油阀环带严重磨损。喷油器工作不正常，原因是零部件磨损过大、喷油嘴弹簧折断、喷油嘴针阀卡死或喷孔被堵塞。气门间隙不对、空气滤清器严重堵塞。压缩力不足：原因是进、排气门漏气，缸套、活塞、活塞环磨损严重，气缸垫冲坏。

空气滤清器在使用时要定期检查和维护 ,一但发现滤芯出现破裂、穿孔或与端盖的密封出现问题, 应立即更换。在给滤芯做维护时 ,只能用软毛刷沿着折缝的方向轻轻刷去表面的灰尘, 也可用低压气筒或压缩空气反吹法吹去滤芯表面的灰尘。不能用水或油清洗滤清器, 否则容易引起滤芯堵塞 ,增加进气阻力。

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