試驗(yàn)階段取消空壓機(jī)裝配的可行性研究

張陽，李丹

試驗(yàn)階段取消空壓機(jī)裝配的可行性研究

張陽，李丹

（濰柴動(dòng)力股份有限公司 發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)研究院，山東 濰坊 261061）

發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)過程時(shí)，需要進(jìn)行大量的性能試驗(yàn)標(biāo)定發(fā)動(dòng)機(jī)的相關(guān)配置。但在進(jìn)行普通性能試驗(yàn)時(shí)空壓機(jī)僅齒輪與輪系嚙合，并不做功。且空壓機(jī)結(jié)構(gòu)負(fù)責(zé)工作過程繁瑣，物理結(jié)構(gòu)上除了機(jī)械、電氣外還包括了氣體、冷卻水等回路系統(tǒng)，工作過程中極易產(chǎn)生不容易發(fā)現(xiàn)的異常情況，造成空壓機(jī)的故障，且隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，有時(shí)還會(huì)造成嚴(yán)重的安全事故[1]。普通試驗(yàn)時(shí)取消空壓機(jī)的裝配，能夠減少空壓機(jī)及相關(guān)管路的裝配，并消除空壓機(jī)的磨損所帶來的成本消耗。

發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)；效率提升

引言

車用空壓機(jī)俗稱氣泵，其作用是產(chǎn)生壓縮空氣?？諌簷C(jī)由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，將產(chǎn)生的高壓空氣壓入貯氣筒，作為整車整個(gè)氣制動(dòng)系統(tǒng)的全部力源。由于氣壓制動(dòng)是在駕駛員用不大的力量時(shí)可保證得到較大的制動(dòng)力量，因而在中重型汽車上被廣泛應(yīng)用。另外，空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生的高壓氣體還可用于汽車輪胎的充氣，帶動(dòng)雨刮器，以及公共汽車的開、關(guān)門等[2]。

加強(qiáng)成本控制，降低支出是主要途徑。用較低的成本研發(fā)、制造出優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，進(jìn)而獲得更大效益。因此，加強(qiáng)成本管控對(duì)于企業(yè)目前及長遠(yuǎn)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。

目前發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行性能試驗(yàn)時(shí)，空壓機(jī)僅齒輪與發(fā)動(dòng)機(jī)輪系嚙合，并無相關(guān)考核。但空壓機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作中極易發(fā)生異常情況，造成空壓機(jī)故障。并且空壓機(jī)出氣口若未做好管路連接工作，會(huì)出現(xiàn)竄機(jī)油情況，造成試驗(yàn)臺(tái)架的污染。

因而，若能在相關(guān)的試驗(yàn)過程取消空壓機(jī)的裝配，一方面可以減少發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)成本，另一方面能夠保持試驗(yàn)臺(tái)架的整潔干凈。

1 空壓機(jī)取消裝配的可行性分析

現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)若取消裝配空壓機(jī)，需設(shè)計(jì)相關(guān)的空壓機(jī)蓋板將發(fā)動(dòng)機(jī)的空壓機(jī)安裝孔進(jìn)行封堵，避免潤滑油從空壓機(jī)安裝孔流出。

空壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程會(huì)消耗發(fā)動(dòng)機(jī)一部分輸出功率，若取消裝配空壓機(jī)存在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)得出的結(jié)果存在誤差。針對(duì)空壓機(jī)空載功率需進(jìn)行相關(guān)的試驗(yàn)，并與發(fā)動(dòng)機(jī)的功率進(jìn)行對(duì)比。

所以，在柴油機(jī)部分試驗(yàn)過程取消空壓機(jī)的裝配必須保證幾個(gè)原則：

原則一：取消空壓機(jī)裝配后，必須設(shè)計(jì)相關(guān)的空壓機(jī)蓋板，保證發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行，保證試驗(yàn)臺(tái)架現(xiàn)場(chǎng)的整潔、干凈。

原則二：取消空壓機(jī)后，空壓機(jī)的功率消耗占比必須在試驗(yàn)運(yùn)行的范圍內(nèi)。

若能保證該兩項(xiàng)原則，則通過對(duì)各機(jī)型的空壓機(jī)進(jìn)行功率試驗(yàn)，得到各型號(hào)空壓機(jī)的空載功率，在發(fā)動(dòng)機(jī)的相關(guān)試驗(yàn)時(shí)進(jìn)行功率修訂，則可以實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)的取消裝配。

2 空壓機(jī)空載功率分析

為分析空壓機(jī)空載情況下對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率消耗，選取了三個(gè)機(jī)型的空壓機(jī)進(jìn)行相關(guān)的空壓機(jī)功率試驗(yàn)，并與發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率進(jìn)行對(duì)比。

圖1 1#空壓機(jī)空載功率消耗曲線

如圖1及表1所示，1#機(jī)型柴油機(jī)的空壓機(jī)空載功率消耗隨轉(zhuǎn)速的增大而增大。其中該柴油機(jī)額定轉(zhuǎn)速為1 900 r/min，空壓機(jī)轉(zhuǎn)速與該柴油機(jī)轉(zhuǎn)速比為7/6，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在1 900 r/min時(shí)，空壓機(jī)轉(zhuǎn)速為2 216 r/min。根據(jù)圖表所示，1#空壓機(jī)轉(zhuǎn)速在2 216 r/min的情況下，空壓機(jī)消耗功率約為2.3 kW。

表1 1#空壓機(jī)空載功率消耗數(shù)據(jù)

試驗(yàn)臺(tái)型號(hào)：空壓機(jī)試驗(yàn)臺(tái)空壓機(jī)編號(hào)：1# 序號(hào)轉(zhuǎn)速(r/min)扭矩/(N.m)軸功率/kW潤滑油溫度/℃潤滑油壓力/kPa潤滑油流量/(L/min)大氣壓力/kPa環(huán)境溫度/℃環(huán)境濕度% 19964.40.4698.33810100.129.355 21 20060.7598.34070100.129.355 31 4006.60.9698.13883100.129.355 41 5987.41.2498.13993.5100.129.355 51 7998.41.5898.13923.1100.129.355 62 00091.88983973.2100.129.355 72 1999.82.26983973.4100.129.355 82 40010.62.66983893.1100.129.355 92 59911.33.0897.93873.4100.129.355 102 79911.93.4997.83983.5100.129.355 112 99812.63.9497.83933.4100.129.355 1280030.2597.73982.9100.129.355 136032.20.1497.63953.1100.129.355

如圖2及表2所示，2#空壓機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速的情況下消耗功率約為1.9 kW。

如圖3及表3所示，3#空壓機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速的情況下消耗功率約為0.65 kW。

對(duì)比三臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率及空壓機(jī)在空載情況下的功率消耗，空壓機(jī)空載的功率消耗為發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率的0.6%左右。影響較小，部分試驗(yàn)可以取消空壓機(jī)的裝配。

圖2 2#空壓機(jī)空載功率消耗曲線

表2 2#空壓機(jī)空載功率消耗數(shù)據(jù)

試驗(yàn)臺(tái)型號(hào)：空壓機(jī)試驗(yàn)臺(tái)空壓機(jī)編號(hào)：2# 序號(hào)轉(zhuǎn)速/(r/min)扭矩/N.m軸功率/kW潤滑油溫度/℃潤滑油壓力/kPa潤滑油流量/(L/min)大氣壓力/kPa環(huán)境溫度/℃環(huán)境濕度% 12 6019.62.684.24000.1100.429.465 22 5009.22.484.33890.1100.429.465 32 4028.82.2184.23870100.429.465 42 3008.42.0284.53830.1100.429.465 52 2018.21.8884.44030.1100.429.465 62 1027.51.66843990.1100.429.465 72 0017.11.4984.34050.1100.429.465 81 9006.91.3784.54070100.429.465 91 8026.61.2584.73920.1100.429.465 101 7006.41.1484.84070100.429.465 111 6025.90.99853990100.429.464 121 5015.60.88853950.1100.429.464 131 4005.20.76853980.1100.429.464 141 3034.90.67854040.1100.429.464 151 1994.40.5584.74210.1100.429.464 161 1014.10.4784.74270100.429.464 171 0023.60.3884.64320100.429.464 189033.40.3284.64170.1100.429.464

表3 3#空壓機(jī)空載功率消耗數(shù)據(jù)

試驗(yàn)臺(tái)型號(hào)：空壓機(jī)試驗(yàn)臺(tái)空壓機(jī)編號(hào)：3# 序號(hào)轉(zhuǎn)速/(r/min)扭矩/N.m軸功率/kW潤滑油溫度/℃潤滑油壓力/kPa潤滑油流量/(L/min)大氣壓力/kPa環(huán)境溫度/℃環(huán)境濕度% 12 7004.21.1983.73650.1100.529.463 22 60041.0983.83660.1100.529.463 32 5003.80.9883.83690.1100.529.463 42 4003.60.8983.93700.1100.529.463 52 2993.40.8283.937224.3100.529.463 62 2003.20.7583.93790.1100.529.463 72 10030.65843830.1100.529.463 82 0012.90.61843830100.529.463 91 9012.70.53843850.1100.529.463 101 8002.60.4984.13810.1100.529.463 111 7012.30.4184.13820.1100.529.463 121 6032.30.3884.23840.1100.529.463 131 50120.3184.23850.1100.529.463 141 40120.384.23860.1100.529.463 151 3001.80.2584.33940.1100.529.463 161 2021.80.2284.33970.1100.529.463 171 1031.40.1684.34040.1100.529.463 181 0040.80.0884.44100.1100.529.463 1990210.0984.44070.1100.529.463 208010.80.0784.43960.1100.529.463

圖3 3#空壓機(jī)空載功率消耗曲線

3 空壓機(jī)取消裝配后的工作

空壓機(jī)取消后，為保證發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)的正常進(jìn)行，需進(jìn)行以下工作：

工作一：取消裝配后需對(duì)不同類型的空壓機(jī)進(jìn)行分析，并設(shè)計(jì)相關(guān)的工裝。空壓機(jī)取消裝配后用工裝進(jìn)行代替。

工作二：各個(gè)機(jī)型空壓機(jī)消耗的功率具體數(shù)值不詳，標(biāo)定功率無數(shù)據(jù)依據(jù)，需摸底完成各機(jī)型機(jī)器空壓機(jī)空載功率消耗。

工作三：若取消空壓機(jī)后，空壓機(jī)的空載功率對(duì)部分試驗(yàn)的結(jié)果存在影響，則需根據(jù)空壓機(jī)的空載結(jié)果通過測(cè)功系統(tǒng)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行修訂。

4 結(jié)束語

通過取消空壓機(jī)的裝配，一方面可以大大減少裝配的難度，減少裝配時(shí)間。另一方面可以防止空壓機(jī)在空載情況下對(duì)空壓機(jī)的磨損，防止發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)情況下出現(xiàn)安全隱患，減少試驗(yàn)成本。

[1] 姜文雍,黃增陽,許中琛.空壓機(jī)非正常運(yùn)行狀態(tài)研究與分析[J].農(nóng)機(jī)使用與維修,2018(10):15-16.

[2] 劉利.車用空壓機(jī)故障模式分析與改進(jìn)[D].長春:吉林大學(xué),2006.

Feasibility Study on Canceling Air Compressor Assembly in the Test Stage

ZHANG Yang, LI Dan

( Weichai Power Co., Ltd., Engine Technology Research Institute, Shandong Weifang 261061 )

During the engine development process, a large number of performance tests are required to calibrate the relevant configurations of the engine. However, in the ordinary performance test, only the gear and gear train meshes, and no work is done. In addition, the structure of the air compressor is responsible for tedious work process. In terms of physical structure, it also includes the return circuit system such as gas and cooling water, etc., which can easily produce abnormal conditions that cannot be easily found in the working process, resulting in the air compressor. With the increase of operation time, serious safety accidents can sometimes be caused[1].In normal tests, canceling the assembly of the air compressor can reduce the assembly of the air compressor and related pipelines, and eliminate the cost consumption caused by the wear of the air compressor.

Testing of Engine; Efficiency promotion

A

1671-7988(2021)22-119-04

U464

A

1671-7988(2021)22-119-04

CLC NO.: U464

張陽（1990—），男，工程師，就職于濰柴動(dòng)力股份有限公司發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)研究院。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.022.030