底盘压缩空气干燥器管路设计时需注意的问题

空气干燥器;工作原理;结构

第2期 2007年客车技术与研究

#设计#计算#研究#

底盘压缩空气干燥器管路设计时需注意的问题

许 强

(扬州亚星客车股份有限公司质量处,江苏扬州 225100)

摘 要:通过对空气干燥器结构及工作原理的分析,阐述空气干燥器管路设计时应注意的问题,并提

出改进措施。

关键词:空气干燥器;结构;工作原理;设计;改进

中图分类号:U463.1 文献标识码:B 文章编号:1006-3331(2007)02-0042-02

Abstract:Byanalyzingthestructureandworkingprincipleofairdryers,theauthordescribessomeattentionsofpipesdesignofairdryers,andputsforwardimprovingmethods.

Keywords:airdryer;structure;workingprinciple;design;improvement

目前,国内各种大中型客车的制动系统均采用气压制动系统。它是利用发动机驱动空气压缩机,并把压缩空气储存在储气筒内,作为刹车动力的来源。由于压缩空气中含有水分,积水如不及时清除,会引起金属元件锈蚀、橡胶密封元件龟裂、润滑油脂分解失效、管路堵塞等故障。因此,绝大多数客车底盘都配有空气干燥器。虽然空气干燥器的连接管路比较简单,但如果设计不当,会给空气干燥器及气压制动系统零件的工作带来不良影响,降低这些零件的使用寿命。因此,本文从分析干燥器的结构和工作原理入手,阐述干燥器管路设计时需注意的问题。

1 空气干燥器的结构及其工作原理

目前比较常用的空气干燥器有两种,一种是整体式空气干燥器,另一种是独立式空气干燥器。1.1 整体式空气干燥器

整体式空气干燥器是将干燥器和调压阀制成一个整体。这种干燥器有自动干燥功能,但安装时需外接一个再生储气筒,结构形式见图1

。

空气经通道C和单向阀4流出干燥器出气接口21向储气筒供气,另一部分空气经22口流到再生储气筒5,此时一部分来自储气筒的反馈气体经干燥器出气接口21处的斜孔进入调压阀6,并作用在调压阀的膜片上。当管路中的气压达到820?20kPa时,反馈气体压力超过调压阀弹簧的预紧力,调压阀阀门打开,反馈气压经通道E作用在排水阀7的活塞上,使其向下移动打开排水阀7,此时干燥器中与排水阀相连A室与大气连通,来自空压机的压缩空气经排水阀及排水口8排出,空压机处于卸载状态。与此同时,再生储气筒中的压缩空气经通道C反向吹向干燥剂,将干燥剂表面吸附的水分带走,通过环形通路B及过滤网到达A室,因这时排水阀已打开,带有水分的压缩空气经排水口排入大气。当管路中的气压下降时,反馈气体压力不足以克服调压阀弹簧的预紧力,调压阀阀门关闭,作用在排水阀活塞上的反馈气体被排出,排水阀关闭,空压机重新向储气筒供气,整个干燥过程又重新开始。1.2 独立式空气干燥器

独立式空气干燥器的结构特点是,其上部装有吹清室,以起到再生储气筒的作用,但自身没有调压阀,因此没有自动干燥功能,需外接一个调压阀与其一起工作来实现干燥功能,因工作原理与整体式空气干燥器相似,这里就不重复说明。结构形式见图2。

1-进气口;2-过滤网;3-干燥剂;4-单向阀;5-再生储气筒;6-调压阀;7-排水阀;8-排水口;21-出气接口

图1 整体式干燥器结构示意图

工作原理:由空气压缩机输出的压缩空气经干燥器接口1进入A室,然后通过干燥器过滤网2并通过环形通路B到达干燥器的上部。当空气流经干燥剂3时,水分被吸附并滞留在其表面,干燥后的1-进气口;2-调压阀;3干燥剂;4吹清室;5-出气口;6-反馈气管;7排水口图2 独立式干燥器结构示意图

空气干燥器;工作原理;结构

#设计#计算#研究#

客车技术与研究 2007年 第2期

2 不合理的设计

通过对上述两种干燥器结构及工作原理的分析,可以认识到,干燥器中的反馈气体应直接来源于储气筒,这样干燥器在工作时可正确感应储气筒中的气压状态。但是有些底盘的干燥器管路设计时将管路结构布置成如图3(a)、(b)中的形式。

时反馈气体的压强;V2为反馈气体密封在气管中

时,干燥器工作时反馈气体的体积。其中V2=V0/400+V其他。

00

可得P2=

V0+400V其他

很明显,P2<P1,由于储气筒容积很大,所以干燥器工作时反馈气体气压下降幅度可忽略不计;而气管容积很小,所以干燥器工作时,反馈气体气压下降较为明显,这样就会使反馈气体气压和储气筒中的气压有所差异,就不能真实反映储气筒中的气压状态。另外,更为重要的是,即使干燥器及调压阀的各部分接头和内部阀门存在很轻微渗气时,因单向阀阻止了储气筒的气体补充过来,密封在干燥器出气口及单向阀之间气管中的少量反馈气体气压会很快下降,因此,干燥器的调压阀无法维持在开启状态,空压机很快又开始泵气,但并不向储气筒充气,而是向5L的再生储气筒或是1L的吹清室及单向阀前的气管充气。当反馈气压达到820?20kPa时,干燥器又开始工作,这一过程会频繁地周而复始。这样势必会降低干燥剂的使用寿命,干燥剂失效后,气制动系统就会产生积水;空压机的频繁工作会加大空压机的工作负荷,造成空压机的故障频率增高,而且会使其出气温度升高,对干燥器的工作带来不良影响。另外,空压机的频繁工作也会增加发动机的油耗。

图3 不合理的结构

3 改进措施及效果

通过对干燥器工作原理的分析,针对上述不合理的干燥器管路布置形式,在设计时可以将储气筒上的单向阀改进成四回路保护阀,或是直通接头,使其可以直接反馈储气筒的气压。

在改进前的系统中,储气筒的气压无明显下降而空压机却在频繁工作,空压机的工作间隔时间只有1min左右,且空压机的出口温度始终维持在100e以上,空压机易出现进气阀片断裂、出气口积碳等故障,干燥剂易积水,使用寿命缩短。而改进后的系统能随着储气筒气压的下降而工作,空压机工作间隔时间增长,空压机的出口温度也较改进前的系统有明显下降。空压机的故障频次减少,干燥剂的使用寿命明显增长。

图3中的形式不合理之处在于,因储气筒单向阀的存在,这样干燥器管路中的反馈气体只是密封在干燥器出气口和储气筒单向阀之间气管中体积很少的气体。从分析干燥器的工作原理可知,干燥器在工作时干燥器及调压阀的各个膜片及阀门会打开,管路会连通,这样反馈气体的体积会变大,相应的压力会下降。根据气态方程玻意耳定律可知,一定质量的气体在温度保持不变时,它的体积与压强的乘积是一常量,即

P0V0=P1V1

式中:P0为反馈气体与储气筒连通时,干燥器工作前反馈气体的压强;V0为反馈气体与储气筒连通时,干燥器工作前反馈气体的体积;P1为反馈气体与储气筒连通时,干燥器工作时反馈气体的压强;V1为反馈气体与储气筒连通时,干燥器工作时反馈气体的体积。其中V1=V0+V其他(各个阀门及管路充气时增大的体积)

000

从而P1=P0#1=0

VV+V其他

当反馈气体密封在干燥器出气口与储气筒单向阀之间气管中时,气管的容积假设按只有储气筒容积的1/400计算,即

P2V2=P0#V0/400

式中:P2为反馈气体密封在气管中时,干燥器工作

4 结束语

无论是整体式空气干燥器,还是独立式空气干燥器,只要对其管路系统进行合理设计,使其正确感应储气筒气压,就可以保证干燥器及气制动元件的正常工作,减少不必要的故障发生。参考文献:

[1]

吴植民.汽车构造(下册)[M].北京:人民交通出版社,1990.

修改稿日期:2006-08-18