挖掘机燃油系统的设计[1]

挖掘机燃油系统的设计 挖掘机的燃油系统主要由燃油箱 滤清系统 进油管路 回油管路和发动机内部的 燃油系统等 组成 燃油系统是一个非常重要的系统 系统设计的好坏直接影响到发动机 功率的发挥和挖掘机作业效率的高低 发动机内部的燃油系统是非常精密的 它需要较好 的润滑和冷却 才能保证这 些部件定时 定量地喷射出雾状高压燃油 才有可能充分发 挥发动机的功率 并有效降低发动机 排放 因发动机内部的燃油系统在发动机的文献中 已作了详细介绍 故本文对发动机内部燃油系 统不作介绍 1 燃油箱基本组成与设计注意点 1 1 燃油箱基本组成 燃油箱的作用是储存燃油并使其得到有效冷却 挖掘机燃油箱最小容量以满足挖 掘机正 常作业油量计算 燃油箱的材料一般用薄壁钢板冲压或焊接而成 燃油箱的基本 组成如图 1 所示 图 1 燃油箱的基本组成 1 液压空气滤清器 2 螺栓 3 垫圈 4 法兰 5 橡胶垫 6 箱体 7 竹 节式环形接头 8 垫圈 14 9 螺栓 10 四角塞头 11 内接头 12 一片式内螺纹 连接球阀 13 水管接头 1 2 挖掘机燃油箱应设计有排污阀和油位计 燃油中的水分和脏物 如果不及时排除 累积到一定程度会对发动机产生意想不 到的危害 水分 对燃油泵 喷油器产生极大的磨损 工作一段时间后会出现雾化不良 功率下降 冒黑烟 水分过多有时出现无法启动发动机 脏物过多有时会突然出现堵塞进 油管 出现功率严重不足 突然熄火等故障 因此在油箱底部安装排污阀可以定期将燃 油箱底部的水及沉积物从油箱里排出 油位计可以及时提醒司机及时加油 1 3 通气孔设计 由于发动机在回油过程中有空气进入燃油箱 燃油温度变化也会使燃油箱中的压 力增大 因此 油箱必须设计有通气孔 保证油箱内压力 不得超过 50kPa 为了减少空 气中的灰尘进入油箱内 通气孔应安装有空气滤清器 燃油箱必须 有一个 1 5mm 的通气 孔和一个回油连接 以方便空气和其他气体在燃油箱没有压力的情况下从燃 油中分离 通气孔必须能避免污垢和水的进入 通气孔可与燃油加注口设计成一体 燃油加注口必须 安装有过滤精度为 60 m 的滤网 防止加注燃油时脏物进入燃油箱 1 4 油箱高度设计 挖掘机总体设计时应考虑燃油箱的布置高度 油箱的最高液面不能超过发动机喷 油器高度 700mm 一般来说 燃油箱的吸油点位置离油箱底部保持在 25mm 以上 以保 证不吸入燃油内沉淀的水及沉渣 燃油箱必须配有放油孔 方便水及沉渣能从油箱中定时 放掉 箱体设计时油箱容积还应留有一个相当于油箱容积的 5 的空间作为油箱的膨胀空 间 2 进出油管设计 进油 出油管设计包括进油管路设计 燃油回油管路的设计 燃油滤清系统 燃 油管路包括进油 管路 回油管路 燃油切断阀等 进出油管设计的基本组成如图 2 所示 图 2 进出油管的基本组成 1 螺栓 2 垫圈 3 油水分离器 4 竹节式接头 5 空芯螺栓 6 软管卡 箍 7 螺栓 8 垫圈 9 织物液压胶管 10 织物液压胶管 11 织物液压胶管 12 织物液压胶管 13 燃油滤清器 14 单偏式带胶套卡箍 15 螺栓 16 螺母 17 密封垫 18 空芯螺栓 2 1 进油管路设计 由于挖掘机的特殊结构 挖掘机燃油进油接头一般布置在油箱底部较好 吸油管 伸入靠近油箱底 部处吸取燃油 吸油口距油箱底部最小保持 25mm 而且最好靠近油箱 的中部 以使吸油口与油箱底部的燃油沉积物保持一定的距离 避免脏物进入吸油管 竖 直的吸油管必须保证密封性 以防 止脏物和水分进入燃油系统 2 2 燃油回油管路的设计 在某些工况下 发动机的回油在流动过程中会将空气带进回油管路中 回油口与 进油口必须保持一定的距离 中间应该有 隔板隔开 为了方便燃油系统的维修保养和防 止发动机停机后燃油从油箱倒流入发动机 回油口必须布置在油箱的侧面的上部 2 3 燃油滤清系统 在挖掘机燃油系统中 燃油必须经过有效的过滤 才能避免发动机燃油系统发生 故障 延长 发动机寿命 挖掘机的燃油滤清系统包括燃油粗滤器 燃油精滤器 油水分 离器等 发动机的输油泵 喷油器 高压燃油泵的柱塞偶件都是靠燃油润滑 装有分配泵 的发动机和发动机 整个高 压燃油泵全部靠燃油润滑 燃油中的水分会使柱塞偶件的磨 损加剧 因此 有必要让燃油中的水分在到达燃油泵之前利用油水分离器分离出来 故在 燃油系统中应该加装滤清器 油水分离器 柴油机的燃油过滤精度要求很高 一般采用 两级过滤 粗滤器过滤精度为 40 60 m 精滤器的过滤精度为 5 10 m 此外 在设计 挖掘机燃油系 统时 还必须考虑使用及维护方便 因此油水分离器和滤清器都宜布置在 尽量高的位置 另外在新车的质量保证期内 不应采用滤清器 滤芯 的代用器 即使过了 质量保期 也要慎重地选用滤 清器 柴油滤清器的性能按照 ISO 标准是有等级代号的 空气滤芯除按 SAE 标准进行性能试验之外还须进行台架试验 以满足发动机额定进气量 的原始进气阻力等要求 合格的机油滤清器必须符合原设计的发动机气缸压力 机油温度 流量 粘度及车辆使用条件等 并且要考虑滤芯品质的综合平衡 液压油滤芯在生产厂 家的产品样本或 铭牌上标注的是名义过滤精度 而非绝对过滤精度 只有经过试验测定 的 值才能表示滤芯的过滤能力 液压油滤芯还应满足压力损失的要求 高压过滤器的总 压差小于 0 1MPa 回油过滤器的总 压差则小于 0 05MPa 以保证流量与滤芯寿命的最优 化 在选用滤清器 滤芯 时可选用原装件 也可选用第二品牌 须注意的是 要对所选的 滤芯进行验收 检验它是否符合其应具备的性能指标 空气滤芯 选用的空气滤芯一定 要与原装发动机的动力性 经济性及可靠性匹配 选用的空气滤芯要考虑以下的因素 1 额定进气量 滤芯技术参数中的空氯流量应大于配用发动机的额定进气 量 过滤材料 对过滤材料有厚度 抗张力 原始进气阻力 过滤精度等要求 进口柴油机要求空气过滤 精度为 5 m 国产柴油机也要还应小于 20 m 高效滤纸的过滤精度为 2 m 普通进 口滤纸为 30 m 而国产滤纸仅为 80 m 2 滤芯性能试验 流量一阻力 压降 试验测定空气流动压力损失 流量一阻力或流量一压 力分硐曲线 原始 过滤效率试验 可计算出滤芯的集尘效率 正常滤芯的降尘率应为 99 以上 储尘能力试验和累积效率试验 滤芯积尘灰过多造成堵塞 进气阻力增大 使发 动机功率下降 5 或油耗上升 5 时 的进气阻力是一极限值 达到此值时就必须清扫或更 换滤芯 试验时 进气阻力或压力降达到 7 46kPa 时的积灰重量即是滤芯的储尘能力 而在此试验期间的过滤效率则为累积效率 原始进气 阻力试验 进气阻力 9 额定时气量 通过滤芯时在进 出口处的压差不应超过 3 2kPa 否则功率将下降 发动机会冒黑烟 2 4 燃油管路 燃油管路包括进油管路 回油管路 燃油切断阀等 挖掘机的进油管路是指进油 管路包括燃油箱 底部的吸油口至发动机喷油泵进油口之间的一段油路 一般还包括在油 箱里的一个吸油装置 软管 硬管 及到发动机的适当的连接 进油管路在满足发动机供油 系统功能要求的前提下 应尽量减少燃油 系统阻力 使用足够大的管路通径 减少油箱 到发动机喷油泵 进油口之间的管路长度 挖掘机的回油管路的含义是指燃油回油管路是 指燃油从发动机回到燃油箱回油口的一段油路 回油管路阻力必须 小于发动机厂商提供 的最大回油阻力要求 最好的燃油系统设计必须是将发动机与油箱之间的管路长度尽可能 设计得最短 管