維修車間待修車輛壓縮空氣補(bǔ)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

東方地球物理公司長(zhǎng)慶物探處鉆運(yùn)服務(wù)中心 楊新勇，鄒 劍，吳昺恒，趙 慶

目前，大型商用車輛在進(jìn)入維修車間進(jìn)行制動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)維修時(shí)，需要起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，以建立氣源，提供氣壓，而這種建立氣源的方式有以下缺點(diǎn)。

（1）發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的尾氣集聚在維修車間內(nèi)部，當(dāng)尾氣濃度較高時(shí)，對(duì)維修人員的身體健康造成了一定的危害。

（2）發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的噪音，除對(duì)氣路故障的診斷造成影響外，還對(duì)維修人員的身體健康造成了一定的危害。

（3）發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)增加了燃油消耗。

（4）當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)需要維修時(shí)，無(wú)法建立氣源，致使需要?dú)庠垂┙o的其他系統(tǒng)也無(wú)法進(jìn)行正常維修。只有等發(fā)動(dòng)機(jī)維修完畢后，方可進(jìn)行其他系統(tǒng)作業(yè)，延長(zhǎng)了車輛的維修周期。

上述缺點(diǎn)無(wú)法滿足人們對(duì)健康、安全、環(huán)保的要求，因此創(chuàng)建“以人為本”的工作環(huán)境，實(shí)現(xiàn)建立“綠色廠房”的環(huán)保理念，提升維修車間功能，顯得尤為重要。為了有效解決這一問(wèn)題，我們建立了維修車間待修車輛壓縮空氣補(bǔ)給系統(tǒng)，以達(dá)到不起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)就能提供壓縮空氣的目的。

1 氣源的建立

1.1 空氣壓縮機(jī)房的設(shè)立

根據(jù)GB 50029—2003的規(guī)定，在維修車間中央位置專門設(shè)立了一間干燥、獨(dú)立的空氣壓縮機(jī)房。空氣壓縮機(jī)房選擇防火降噪門，并選擇外部直徑為360 mm的PVC管作為通風(fēng)管道。

1.2 空氣壓縮機(jī)的選擇

維修車間的面積為2 297 m2，有13個(gè)維修工位，現(xiàn)有維修車輛對(duì)氣壓的要求為0.65 MPa～0.8 MPa，加之氣動(dòng)工具、零配件清洗、檢測(cè)設(shè)備等所消耗的壓縮空氣量和電驅(qū)動(dòng)的空氣壓縮機(jī)間歇工作要求，選用JW-0.97/8型空氣壓縮機(jī)，其性能指標(biāo)見(jiàn)表1所列。

2 壓縮空氣的處理

2.1 壓縮空氣的過(guò)濾

為了給維修車輛提供清潔的氣源，就要對(duì)壓縮空氣進(jìn)行過(guò)濾，為此選擇濾清精度小于20 μm的壓縮空氣干燥過(guò)濾器。干燥過(guò)濾器串聯(lián)在儲(chǔ)氣罐的出氣口端，對(duì)壓縮空氣輸入車間前進(jìn)行有效地過(guò)濾。

2.2 壓縮空氣的散熱

按照維修要求，壓縮空氣要進(jìn)行散熱。JW-0.97/8型空氣壓縮機(jī)的出氣管具有散熱功能，并且與180 L儲(chǔ)氣罐連接，儲(chǔ)氣罐除了具有儲(chǔ)存壓縮空氣功能外，其表面也具有散熱功能，所以不需要安裝散熱裝置。

3 壓縮空氣的輸送

建立合理的壓縮空氣輸送系統(tǒng)，將清潔的壓縮空氣輸送到維修車間的各個(gè)工位，以提供給在修車輛使用。本系統(tǒng)壓縮空氣的輸送壓力為0.8 MPa，按照壓力標(biāo)準(zhǔn)劃分，屬于低壓壓縮空氣。

3.1 壓縮空氣輸送管材的選擇

由于維修車間壓縮空氣的用氣量不大，加之用氣具有間歇性，故不對(duì)其用氣量進(jìn)行評(píng)估，所選管材的外徑以不小于空氣壓縮機(jī)儲(chǔ)氣罐出氣口接頭的內(nèi)徑即可。儲(chǔ)氣罐出氣口接頭的內(nèi)螺紋為G1/2，考慮今后用氣量的增加因素，決定采用外部直徑為20 mm的熱鍍鋅加厚碳鋼管，管間、控制閥門及輸出接口均采用螺紋連接。

3.2 輸氣管道的敷設(shè)及傳輸

空氣壓縮機(jī)輸出的壓縮空氣，經(jīng)干燥過(guò)濾器干燥后，從外部直徑為20 mm的鍍鋅管輸出，在距地面700 mm處穿過(guò)墻體引入維修車間。維修車間是框架式結(jié)構(gòu)，空氣壓縮機(jī)房位于維修車間的中央位置，整個(gè)車間縱向框架是預(yù)制混凝土起重橋吊的承重支架。維修工位（地溝）位于2座承重支架之間。輸氣管道沿承重支架敷設(shè)，用鋼制U形卡固定，延伸至車間兩端，如圖1所示。每2個(gè)工位中間由主管道上沿橋吊的承重支架引出外部直徑為16 mm的輸氣支管。

3.3 壓縮空氣輸出接口的設(shè)置及功能

壓縮空氣輸出接口是用氣設(shè)備與輸氣管道連接的紐帶，它應(yīng)具有以下功能。

（1）應(yīng)具有廣泛的通用性，以方便更多的用氣設(shè)備使用及零部件購(gòu)置。

（2）與設(shè)備連接要方便、快捷，解除連接時(shí)能自動(dòng)封閉。（3）數(shù)量要充足，以滿足多車輛維修的需要。

為滿足以上功能，在輸氣管道終端由管件三通分別連接了三叉式氣管快速接頭和分支銅球閥，閘閥出口連接大轉(zhuǎn)矩氣動(dòng)扳手管線接頭，供大轉(zhuǎn)矩氣動(dòng)扳手使用。

如圖2所示，在安裝輸氣接口前，在其安裝位置的墻體上固定1個(gè)工程塑料手提工具箱作為鎖箱，加裝鎖具進(jìn)行管理，以加強(qiáng)對(duì)能量的控制，符合環(huán)保的要求。

表1 空氣壓縮機(jī)的性能指標(biāo)

圖1 輸氣管道的敷設(shè)

圖2 輸氣接口及鎖箱

氣源的建立和管道的敷設(shè)給維修車間壓縮空氣的使用提供了極大的便利，使維修車間的附加功能得以增加，為了使維修車輛各個(gè)用氣機(jī)構(gòu)和設(shè)施得到壓縮空氣，必須在輸氣接口和車輛間進(jìn)行快捷有效的連接。

4 各種車型壓縮空氣輸入接口的設(shè)置

國(guó)內(nèi)商用車普遍采用的空氣壓縮機(jī)為外卸荷的空氣管理系統(tǒng)布置方式，在歐洲通常也采用該布置方式?？諝鈮嚎s機(jī)產(chǎn)生的氣體通過(guò)干燥罐的出氣口進(jìn)入四回路保護(hù)閥，卸荷期間產(chǎn)生的氣體通過(guò)干燥罐的排氣口排入大氣。國(guó)內(nèi)商用車普遍采用四回路保護(hù)閥，其作用是將干燥后的氣體分成4條回路滿足車輛不同系統(tǒng)的需求，同時(shí)確保當(dāng)某一回路失效時(shí)其他回路仍能正常工作，并可以對(duì)失效回路進(jìn)行氣壓補(bǔ)充。我公司現(xiàn)有車輛的四回路保護(hù)閥分并聯(lián)式和串聯(lián)式2種。

如圖3所示，并聯(lián)式四回路保護(hù)閥控制的氣路特點(diǎn)是：發(fā)動(dòng)機(jī)上的空氣壓縮機(jī)建立的壓縮空氣，通過(guò)干燥罐的出氣口，流向四回路保護(hù)閥的進(jìn)氣口，壓力為0.65 MPa～0.80 MPa。此氣壓與車間管網(wǎng)上輸氣接口輸出的氣壓相同，可直接通過(guò)管線并聯(lián)接入。為滿足輸出接口的要求，對(duì)壓縮空氣五金元件進(jìn)行了篩選，決定選用帶有自閉功能的母型氣路快速接頭作為車輛氣路與車間壓縮空氣供給系統(tǒng)的連接件（圖4）。

商用車車型不同，其氣路布置方法也不盡相同，在氣路快速接頭與各種車型氣路連接時(shí)，需要采用不同的連接方法，總體思路就是在干燥罐與四回路保護(hù)閥之間接入，用外接氣源代替空氣壓縮機(jī)建立的氣源。

4.1 沙駝WTC5140TSM型沙漠運(yùn)輸車

根據(jù)沙駝WTC5140TSM型沙漠運(yùn)輸車的氣路元件安裝位置，將接入點(diǎn)選在四回路保護(hù)閥進(jìn)氣口接頭位置，為了連接方便，需要將接頭的擰緊方加工為四方形狀，并在四方形狀的一面加工出G1/4內(nèi)螺紋，加工前后的接頭形狀如圖5所示。安裝前，在接頭的加長(zhǎng)端旋上一只M22×1.5的螺母做為鎖緊螺母，后在螺紋上涂抹螺紋緊固膠旋入四回路保護(hù)閥15 mm左右（使接頭上的螺紋孔朝向8點(diǎn)位置，并朝向四回路保護(hù)閥進(jìn)氣側(cè)），再將鎖緊螺母擰緊。接著，在母型氣路快速接頭的連接螺紋上纏繞聚四氟乙烯生料帶，旋入四方形狀接頭的螺紋孔中并擰緊。最后將原氣管接入接頭上。沙駝WTC5140TSM型沙漠運(yùn)輸車的氣路改造前后效果對(duì)比如圖6所示。

圖3 并聯(lián)式四回路保護(hù)閥壓縮空氣氣源原理

圖4 母型氣路快速接頭

圖5 接頭改造效果對(duì)比

4.2 東風(fēng)EQ1093車型

東風(fēng)EQ1093車型的氣路較為簡(jiǎn)單，只需拆卸主氣罐后部的堵頭，在其中心位置加工出G1/4內(nèi)螺紋，將母型氣路快速接頭旋入擰緊即可。其壓縮空氣補(bǔ)給接頭安裝效果如圖7所示。

4.3 東風(fēng)EQ2120車型

東風(fēng)EQ2120車型的壓縮空氣接入點(diǎn)為干燥罐出口處，其原接頭是擴(kuò)口直角彎頭，由于其結(jié)構(gòu)表面不能夠加工出G1/4的內(nèi)螺紋，所以重新加工出新的直角（四方座）彎頭，再加工出G1/4內(nèi)螺紋（圖8），方便與母型氣路快速接頭連接。其擴(kuò)口直角彎頭安裝效果如圖9所示。

4.4 北奔ND1250車型

北奔ND1250車型的干燥罐輸出氣管接頭位置外接氣源較為方便，其連接方式是用一只空心螺栓將氣管接頭與干燥罐出氣口連接。拆下空心螺栓，并沿六角方縱向中心位置加工出G1/4內(nèi)螺紋。重新安裝空心螺栓后，將母型氣路快速接頭旋入空心螺栓上的內(nèi)螺紋，再將其擰緊即可。其壓縮空氣補(bǔ)給接頭改造及安裝效果圖效果如圖10所示。

4.5 奔馳奔馳烏尼莫克系列車型

奔馳烏尼莫克系列車型的壓縮空氣氣源原理如圖11所示，此系列車型的氣路與上述車型的氣路明顯不同，其裝有串聯(lián)式四回路保護(hù)閥。它控制的氣路特點(diǎn)是：空氣壓縮機(jī)建立的氣源通過(guò)干燥罐（帶卸荷閥）進(jìn)入四回路保護(hù)閥的2個(gè)控制閥腔，由干燥罐的出氣口21和出氣口22分2路至各個(gè)系統(tǒng)的儲(chǔ)氣罐（此時(shí)氣壓為1.6 MPa～1.8 MPa），通過(guò)減壓閥減壓后（氣壓為0.77 MPa～0.84 MPa），再通過(guò)四回路保護(hù)閥的進(jìn)氣口11和進(jìn)氣口12并聯(lián)進(jìn)入四回路保護(hù)閥的另外2個(gè)腔，最后由四回路保護(hù)閥的出氣口23和出氣口24分2路進(jìn)入各個(gè)系統(tǒng)的控制元件和執(zhí)行元件。

圖6 沙駝WTC5140TSM型沙漠運(yùn)輸車氣路改造效果對(duì)比

圖7 EQ1093型車壓縮空氣補(bǔ)給接頭安裝效果

以奔馳烏尼莫克U5000車型為例，其壓縮空氣氣源原理與圖11相同，根據(jù)氣壓分布特點(diǎn)，通常情況下，選擇減壓閥出氣口接頭作為車間壓縮空氣的接入點(diǎn)，使維修車間的壓縮空氣由一個(gè)進(jìn)氣口輸入，分別通過(guò)各減壓閥的出氣口進(jìn)入各個(gè)系統(tǒng)。為了保證各個(gè)系統(tǒng)的氣源獨(dú)立，必須制作單向輸氣管匯對(duì)氣源進(jìn)行分配。其壓縮空氣補(bǔ)給氣路接入原理如圖12所示，具體方案如下。

圖8 EQ2120車型擴(kuò)口直角彎頭結(jié)構(gòu)改造

圖9 EQ2120車型擴(kuò)口直角彎頭結(jié)構(gòu)改造及安裝效果對(duì)比

圖10 北奔ND1250車型壓縮空氣補(bǔ)給接頭改造及安裝效果對(duì)比

圖11 奔馳烏尼莫克系列車型的壓縮空氣氣源原理

圖12 奔馳烏尼莫克U5000車型壓縮空氣補(bǔ)給氣路接入原理

4.5.1 單向輸氣管匯的制作

如圖13所示，單向輸氣管匯是由四位排插、氣路快速接頭及4只單向快插接頭組成。它的排插位數(shù)由車輛的單一系統(tǒng)個(gè)數(shù)決定，有幾個(gè)系統(tǒng)就選擇幾位，單向快插接頭也做相應(yīng)數(shù)量的選擇。進(jìn)氣接頭選擇氣路快速接頭的好處有以下2點(diǎn)：與連接管線連接便捷；當(dāng)壓縮空氣補(bǔ)給解除后，管匯內(nèi)腔與大氣相通，單向快插接頭中的單向閥工作不受影響，保證了各個(gè)系統(tǒng)的獨(dú)立性。單向輸氣管匯應(yīng)安裝在連接較為方便的位置，并固定牢靠。

4.5.2 輸氣管線的選擇

通過(guò)對(duì)各種管線對(duì)壓力、溫度、抗腐蝕性能及用氣系統(tǒng)用氣量的的比較，選用聚氨酯管（PU-10*6.5）做為輸氣管線，其具體性能見(jiàn)表2所列，

4.5.3 輸氣管線與車輛的各個(gè)系統(tǒng)連接

將輸氣管線與減壓閥的出口連接，來(lái)供給各個(gè)系統(tǒng)使用。進(jìn)入單一系統(tǒng)的方法如下：拆下原三通接頭，按照原三通接頭的連接螺紋規(guī)格加工出1個(gè)新三通接頭（圖14）；將新三通接頭一端與減壓閥連接，再將原三通接頭后移50 mm～60 mm，與新三通接頭另一端連接，最后將輸氣管線連接在PC10-02快插直接頭與單向輸氣管匯的單向快插接頭之間，其接入效果如圖15所示。

5 車間管網(wǎng)與車輛之間的連接

為了便于維修車間壓縮空氣補(bǔ)氣系統(tǒng)與車輛氣路的連接及連接軟管的收納，在壓縮空氣輸出接口距離地面2 500 mm處，起重橋吊的承重支架側(cè)面，安裝自動(dòng)伸縮型卷管器。卷管器上連接軟管的進(jìn)氣口與壓縮空氣輸出接口連接，其出氣口（母型氣路快速接頭）可與串聯(lián)式四回路保護(hù)閥車輛上設(shè)置的連接接口（公型氣路快速接頭）直接連接，而并聯(lián)式四回路保護(hù)閥車輛上設(shè)置的連接接口為母型氣路快速接頭，與其連接時(shí)需使用帶有雙插公型氣路快速接頭的連接軟管（圖16），用于過(guò)渡連接。

圖13 單向輸氣管匯安裝效果

表2 聚氨酯管（PU-10*6.5）性能

6 待修車輛壓縮空氣補(bǔ)給系統(tǒng)的使用效果及拓展使用效果

車輛在需要壓縮空氣時(shí)，將自動(dòng)伸縮型卷管器中的連接軟管拉出，與車輛上的連接接口做相應(yīng)連接，將壓縮空氣輸入車輛的用氣系統(tǒng)中，進(jìn)行相應(yīng)的作業(yè)。作業(yè)結(jié)束后，解除連接，卷管器自動(dòng)收回連接軟管。2種形式的四回路保護(hù)閥氣路連接效果如圖17所示。

綜上所述，維修車間待修車輛壓縮空氣補(bǔ)給系統(tǒng)的建立，其管網(wǎng)遍及車間的各個(gè)工位，為維修工位上的維修車輛提供了充足的氣源，減少了車輛尾氣的排放。輸出接口的通用性強(qiáng)，給氣動(dòng)工具的使用提供了極大的方便，從而減輕了維修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。車輛上的連接接口的設(shè)置過(guò)程簡(jiǎn)單易行，零部件通用性強(qiáng)，購(gòu)置方便、價(jià)格便宜。它的建立，還拓展了這套系統(tǒng)更廣泛的使用范圍，為維修車間功能的提高，促進(jìn)創(chuàng)建“綠色廠房”維修環(huán)境奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

圖14 新三通接頭

圖15 奔馳烏尼莫克U5000車型外接氣源系統(tǒng)接入效果

圖16 帶有雙插公型氣路快速接頭的連接軟管

圖17 2種形式的四回路保護(hù)閥氣路連接效果