大馬力拖拉機的拖車氣制動系統的散熱方案研究

姚海波

摘要：拖拉機拖車氣制動系統的可靠性關系到用戶使用過程中的安全性和可靠性。依據拖車氣制動系統主機的原理和流體力學理論，結合某機型的空間位置，設計了U型和S型散熱管路的方案，經試驗驗證，有效解決了高溫氣體和油污對拖車氣制動系統性能影響的問題。

Abstract： The reliability of the tractor's trailer air brake system is related to the safety and reliability of the user during use. According to the principle of the main engine of the trailer air brake system and the theory of fluid mechanics， combined with the spatial position of a certain model， this paper designs U-shaped and S-shaped cooling pipes， which has been verified by experiments to effectively solve the problem of the impact of high temperature gas and oil pollution on the performance of the trailer air brake system.

關鍵詞：拖拉機;拖車氣制動系統;散熱管路

Key words： tractor;trailer air brake system;cooling pipe

0 ?引言

拖拉機的拖車氣制動系統作為整機重要的氣動力源控制系統，其關系到用戶使用過程中的安全性和可靠性。我國針對拖拉機的拖車氣制動系有一系列嚴格的標準要求，特別是對拖車氣制動系統的系統壓力、最大制動能效、供氣量、系統協調時間等，有明確的參數標準。由于拖拉機氣泵的排氣溫度較高，同時存在一定的竄油，對系統其他部件的可靠性有較大影響，因此如何改善系統溫度是影響拖車氣制動系統可靠性的關鍵之一。

目前對貨車上拖車氣制動系統降溫、除油的相關研究很多，但大部分是采用增加空氣干燥器來解決，缺少詳細的結合拖拉機整機的實際使用情況進行方案研究。本文依據拖拉機的拖車氣制動系統的主機原理和流體力學理論，將拖車氣制動系統相關標準和規范相結合，針對某機型的整機布置狀態，提出具體有效的改進措施。

1 ?主機系統原理

輪式拖拉機大多都采用雙氣路充氣制動系統。其原理是空壓機將壓縮空氣經卸荷閥進入儲氣筒，一路氣源（簡稱黃路氣源）由儲氣筒與充氣制動閥相通，當有液壓（或機械）外部操縱信號時，充氣制動閥將開啟，壓縮氣體從黃色快換接頭一側的管路進入拖車制動系統，形成拖車制動閥控制信號;一路氣源（簡稱紅路氣源）由儲氣筒經紅色快換接頭一側的管路直接連到拖車儲氣筒，為拖車儲氣筒提供氣動力源。拖車氣制動的主機系統原理如圖1所示。

從系統原理上可以看出，卸荷閥作為離空壓機最近的零部件，高溫氣體和油污對其影響很大，若不能有效的降溫、除油，高溫氣體腐蝕易造成卸荷閥閥芯損壞;油污在卸荷閥內部積累，造成閥芯堵塞;氣制動系統管路內部氣體冷卻形成水滴，造成管路生銹，生銹的水滴流入卸荷閥內部，堵塞卸荷閥。以上問題，會造成卸荷閥產生較高的故障率，存在安全隱患，同時影響整機氣制動性能。

2 ?方案制定與設計

空壓機的進氣溫度正常情況下為常溫，但排氣口處最高氣體溫度會接近200℃，并存在一定的竄油量。同時氣制動系統壓力為0.85MPa左右，并存在壓力波動。目前常規采用多功能干燥器加裝在卸荷閥前端，從而起到降溫、吸油和吸水的作用，但其需要較大的布置空間，同時價格較高，還需要定期更換維護，故在拖拉機上極少使用。

①考慮到實用性和可靠性問題，制定如下兩個方案：

方案一：更改卸荷閥布置位置。將卸荷閥布置于儲氣筒出氣管路，通過儲氣筒內部空間冷卻高溫氣體，并通過放水閥將油污和生銹的水排出，以解決高溫氣體、油污和生銹水對卸荷閥的影響。

缺點：卸荷閥后置，將無法截住儲氣筒壓縮空氣的回流，影響空壓機的性能和使用壽命。

方案二：增加螺旋散熱管路。在拖拉機前托架現有空間上，布置U型、S型結構的散熱管路，以解決高溫、油污和冷凝水對卸荷閥的影響，并在散熱管路上增設放水、放氣孔。

缺點：管路結構復雜，制造工藝性不好。

考慮到拖車氣制動系統可靠性，決定選擇方案二進行散熱管路設計工作。

②依據流體力學理論和設計手冊，進行管路設計。

根據計算結果，管道內徑？啄設計為1.5mm。

3）管路長度L（m）。

如果裝有排氣卸荷閥，推薦空壓機排氣的金屬管長度L≥2000mm，出氣管路長度和管徑尺寸見表3。

4）依據以上參數，結合整機空間位置，采用U型和S型雙結構油管進行方案設計，繪制方案圖紙，如圖2和圖3所示。

3 ?方案應用

依據設計的方案，進行了管路試制和驗證工作（如圖4所示），卸荷閥進口溫度能降低到70℃以下，同時油污可根據需要定期通過打開接頭進行排出，實現了拖拉機的拖車氣制動系統散熱和排污的需求。

4 ?結論

依據拖車氣制動系統原理和流體力學理論，針對系統散熱問題，制定了增加U型、S型結構散熱管路的方案，通過理論計算進行了管路結構的設計，將散熱管路在整機上試裝，經試驗驗證，卸荷閥進口溫度能降低到70℃以下，解決了高溫氣體和油污對拖車氣制動系統性能影響的問題。

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