工程車輛油氣懸掛系統(tǒng)防進(jìn)氣裝置研究

姜海++趙海山

摘要：防止工程車輛存放時空氣進(jìn)入其液控系統(tǒng)，致使液壓執(zhí)行機構(gòu)動作不規(guī)則或過慢，只能采用定期人工排氣來恢復(fù)系統(tǒng)工況的問題，擬采用由單向閥組、蓄能器等組成的外掛式防進(jìn)氣裝置，在工程車輛存放時，將該裝置接于進(jìn)、回油路兩通接口，確保系統(tǒng)始終充滿油液，防止空氣進(jìn)入，在工程車輛啟動時解除該裝置，保持系統(tǒng)的工作性能，提高系統(tǒng)可靠性，降低故障率，減少維修次數(shù)。

關(guān)鍵詞：工程車輛油氣懸掛系統(tǒng)；防進(jìn)氣裝置

中圖分類號： U463 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號1672-3791（2016）11（a）-0000-00

1問題的提出

油氣懸掛系統(tǒng)采用可調(diào)式彈性結(jié)構(gòu)，即利用油液傳遞壓力，氮氣作為彈性介質(zhì)的油氣彈性懸掛。其作用是使工程車輛在陸上行駛時，緩和地面沖擊和吸收振動，提高工程車輛行駛平穩(wěn)性和使用可靠性。

裝有液控系統(tǒng)的工程車輛停放一段時間后，其液控系統(tǒng)中會進(jìn)入空氣，這將嚴(yán)重影響系統(tǒng)的正常工作。系統(tǒng)中的液壓泵進(jìn)氣，會使液壓泵吸油不良，系統(tǒng)液壓油流量不足，導(dǎo)致液壓執(zhí)行機構(gòu)動作過慢；液壓油液中混有空氣，會使液壓系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定，導(dǎo)致執(zhí)行機構(gòu)動作不規(guī)則。另外，在液壓系統(tǒng)使用過程中不可避免的會出現(xiàn)氣穴和氣蝕現(xiàn)象，液壓油中混入空氣無疑會加劇氣穴和氣蝕現(xiàn)象。氣穴和氣蝕會產(chǎn)生噪聲污染和振動，并且氣蝕不僅會使元件表面腐蝕、局部金屬疲勞，造成系統(tǒng)內(nèi)泄漏過大，還會使油液污染和變性，影響系統(tǒng)工作性能[1]。對于上述問題，現(xiàn)工程車輛不具備預(yù)防措施和手段，系統(tǒng)排氣只能采用人工定期排氣，且人工排氣無法從根本上解決系統(tǒng)進(jìn)氣的問題。本文研制的裝置，在工程車輛停放時外掛到原車液壓系統(tǒng)中，保持系統(tǒng)始終充滿油液，使空氣無法進(jìn)入系統(tǒng)，在工程車輛啟動前解除該裝置，減緩系統(tǒng)運行時產(chǎn)生的氣穴和氣蝕現(xiàn)象，從而保證工程車輛性能狀態(tài)，提高系統(tǒng)可靠性，降低故障率，延長液壓元件使用壽命，減少維修次數(shù)。并對系統(tǒng)還可起到降噪和減振的作用，對保障工程車輛完好率具有重要意義。

2預(yù)防措施

近年來，液壓系統(tǒng)進(jìn)氣對液壓系統(tǒng)工作的影響越來越受到國內(nèi)外從事液壓系統(tǒng)工作的研究人員的重視。解決的方法有：①合理設(shè)計油箱。如水平截面積大于油液深度，設(shè)置隔板以延長油在油箱內(nèi)的停留時間，進(jìn)出油口盡量設(shè)置得遠(yuǎn)些，以及體積要大。②合理選用工作液。采用消泡性好的工作油液，或在油液中加入消泡劑，使油箱中的氣泡很快上浮而消失。③用正確的配管方法，盡量減少液壓泵的吸油高度，液壓泵吸油管路連接處嚴(yán)格密封。④防止節(jié)流氣穴，使閥口前后壓力比滿足P1/P2<3.5的要求。⑤確保液壓泵吸油口有足夠的進(jìn)口壓力。⑥對于垂直（或傾斜）安裝，主要靠負(fù)載和活塞自重下行的液壓缸，設(shè)計下行回路時應(yīng)考慮對上腔適當(dāng)加壓（如0.5MPa），以保證上腔始終充滿油液防止液壓缸內(nèi)發(fā)生氣穴。⑦在系統(tǒng)設(shè)計時注意把液體中的最低壓力限制在空氣分離壓以下，這樣既可以防止混入空氣，也可以防止液體汽化形成氣泡。⑧大慣性的執(zhí)行元件在運動中因突然停止或換向時，會在進(jìn)油腔形成空穴，為防止形成空穴，應(yīng)設(shè)置補油回路。⑨可在油箱吸油側(cè)的底部從中間隔板至箱壁間蒙上一層60～100目的金屬網(wǎng)，把排回油箱中油液氣體分離出來。⑩在維修安裝中，必須排除元件及管路中的空氣，并將吸油管及泵體灌滿油液，保持油管密封良好[2]。

3解決方案

以某型工程車輛的油氣懸掛裝置為例，制定用“外掛式防進(jìn)氣裝置”來解決其液控系統(tǒng)進(jìn)氣問題 [3]。根據(jù)故障現(xiàn)象和系統(tǒng)原理分析，在控制元件和執(zhí)行元件之間，設(shè)置單向閥組和蓄能器，組成防進(jìn)氣裝置。該裝置始終保持向低壓油腔補充油液，使系統(tǒng)充滿油液，空氣無法進(jìn)入系統(tǒng)。在閥和液壓缸之間，安裝的防進(jìn)氣裝置的原理圖如圖1所示。

圖中粗實線繪制的是防進(jìn)氣裝置的外掛部分，虛線框里繪制的是輔助裝置。輔助裝置的功能是為蓄能器注入油液，注油后關(guān)閉截止閥，并將其拆卸下來。此時蓄能器內(nèi)已經(jīng)注入了一定量的油液，達(dá)到要求的壓力，通過連接在進(jìn)、回油路上的兩個單向閥，始終保持為低壓油腔注油，這樣就能使系統(tǒng)充滿油液，空氣無法進(jìn)入系統(tǒng)。工程車輛存放時，該裝置在油氣懸掛控制系統(tǒng)上的接入位置如圖2中粗實線所示。

控制系統(tǒng)中的接入位置

這兩條粗實線分別是油氣彈簧的進(jìn)、回油路。防進(jìn)氣裝置外掛接口可以選在這兩條油路的任意位置。為了不在系統(tǒng)上增加新的故障點，利用這兩條油路上原有的兩通接口接入該系統(tǒng)。防進(jìn)氣裝置的接入端為三通的形式，在工程車輛啟用前解除該裝置，回復(fù)工程車輛原狀。防進(jìn)氣裝置的功能和原理對于不同的液控系統(tǒng)是相同的，只是選取元件型號時依據(jù)其液控系統(tǒng)的參數(shù)不同而有所區(qū)別。

4結(jié)論

1、“外掛式防進(jìn)氣裝置”基本參數(shù)：防空氣進(jìn)入>99% ，安裝拆除時間<20min，使用壽命≥3年，采用220V交流市電電源，總重量≤45kg。

2、該“外掛式防進(jìn)氣裝置”采用的元件便于選購，成本低，操作非常方便。

3、工程車輛液控系統(tǒng)進(jìn)氣是不可避免的。采用液控系統(tǒng)防進(jìn)氣裝置可以取消人工排氣操作，保持系統(tǒng)停放時不進(jìn)氣，防止因進(jìn)氣而引發(fā)的系統(tǒng)故障，從而提高系統(tǒng)可靠性，延長液壓元件使用壽命。因此，具有很大的推廣應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1] 成大先.機械設(shè)計手冊.第五卷-5版[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.3.

[2] 榮延藻.液壓系統(tǒng)故障診斷與排除100例[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001.

[3] 李 閃.特種工程車輛液壓傳動與控制系統(tǒng)故障診斷及排除.[M]北京：國防工業(yè)出版社，2009.5.