柴驅(qū)風(fēng)冷移動(dòng)式空氣壓縮機(jī)關(guān)設(shè)計(jì)知識(shí)

1、 柴驅(qū)風(fēng)冷移動(dòng)式空氣壓縮機(jī)設(shè)計(jì)知識(shí)(2)柴驅(qū)風(fēng)冷移動(dòng)式空氣壓縮機(jī)設(shè)計(jì)知識(shí)（1）后續(xù)內(nèi)容3、柴動(dòng)空壓機(jī)所需借鑒的汽車(chē)行駛系之基礎(chǔ)知識(shí)柴動(dòng)空壓機(jī)自身無(wú)行駛動(dòng)力，工作時(shí)是停駐在工地運(yùn)轉(zhuǎn)、供氣，需轉(zhuǎn)移場(chǎng)地時(shí)，由機(jī)動(dòng)車(chē)牽引隨之直行或轉(zhuǎn)彎。其行駛系是參照汽車(chē)行駛系并結(jié)合柴動(dòng)空壓機(jī)之特點(diǎn)，經(jīng)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)而成。為此引用如下相關(guān)知識(shí)。輪式汽車(chē)的行駛系一般由車(chē)橋、車(chē)輪、懸架和車(chē)架構(gòu)成。3.1車(chē)橋汽車(chē)車(chē)橋又稱(chēng)車(chē)軸，車(chē)橋通過(guò)懸架與車(chē)架相連，其兩端裝車(chē)輪，車(chē)橋的功用在于承受車(chē)架與車(chē)輪間的各方向作用力和反作用力，并承受這些力所產(chǎn)生彎矩和扭矩。一般汽車(chē)以前橋?yàn)檗D(zhuǎn)向橋，而以后橋?yàn)轵?qū)動(dòng)橋。3.1.1轉(zhuǎn)向橋轉(zhuǎn)向橋的功用在于利用其轉(zhuǎn)向

2、節(jié)形成的鉸鏈機(jī)構(gòu)使前輪可偏轉(zhuǎn)一定角度，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的轉(zhuǎn)向。各種車(chē)型轉(zhuǎn)向橋結(jié)構(gòu)基本相同，都是由前軸、轉(zhuǎn)向節(jié)和輪轂組成。轉(zhuǎn)向節(jié)一端為軸伸狀，通過(guò)內(nèi)外滾錐軸承與輪轂連接，另一端為叉板狀的上下耳，其上有主銷(xiāo)孔，前軸兩端拳形端頭伸進(jìn)上下耳之間，下耳與拳形端之間夾有推力軸承，主銷(xiāo)與前軸拳形端及轉(zhuǎn)向節(jié)上下耳構(gòu)成鉸鏈機(jī)構(gòu)，鍥形鎖銷(xiāo)將主銷(xiāo)固定在前軸拳形端上，主銷(xiāo)孔內(nèi)固定銅套與主銷(xiāo)活動(dòng)配合，前軸承載的負(fù)荷經(jīng)內(nèi)外錐滾軸承加在轉(zhuǎn)向節(jié)上，經(jīng)輪轂至車(chē)輪，壓在路面上，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)扳動(dòng)轉(zhuǎn)向節(jié)，可使車(chē)輪繞主銷(xiāo)偏轉(zhuǎn)一定角度，從而實(shí)現(xiàn)前輪轉(zhuǎn)向。 3.1.2前輪定位為保持汽車(chē)的直線行駛和轉(zhuǎn)向輕便，并減少汽車(chē)行駛中輪胎和轉(zhuǎn)向機(jī)件的磨損，前輪、

3、轉(zhuǎn)向節(jié)和前軸三者之間需保持一定的相對(duì)位置。反映在主銷(xiāo)和前輪的相對(duì)安裝關(guān)系上稱(chēng)前輪定位，包括主銷(xiāo)內(nèi)傾，主銷(xiāo)后傾，前輪外傾和前輪前束四項(xiàng)內(nèi)容，各項(xiàng)既有各自的作用，又有相互的聯(lián)系和制約。a主銷(xiāo)內(nèi)傾主銷(xiāo)在前軸上安裝時(shí)，在汽車(chē)橫向平面內(nèi)，其上端略向內(nèi)傾斜一個(gè)角度，稱(chēng)為主銷(xiāo)內(nèi)傾角。主銷(xiāo)內(nèi)傾角的作用是為保證汽車(chē)直線行駛的穩(wěn)定性，并且使轉(zhuǎn)向操縱輕便。 工作原理：由于主銷(xiāo)內(nèi)傾的存在，當(dāng)前輪因轉(zhuǎn)向或受其他外力作用，由中間位置偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度。如圖中所示的位置時(shí)，車(chē)輪的最低點(diǎn)將陷入路面以下，但實(shí)際上車(chē)輪下緣是不可能陷入路面以下的，而是有將前輪連同整個(gè)汽車(chē)前部向上抬起之作用力，這樣，由于汽車(chē)本身重量而使前輪回復(fù)到原來(lái)中間

4、位置的傾向，該傾向促使了轉(zhuǎn)向時(shí)的自動(dòng)回正和保持了直線行駛的穩(wěn)定性。內(nèi)傾角越大或前輪的轉(zhuǎn)向角越大，則汽車(chē)前部抬起就越高，前輪自動(dòng)回正作用就越強(qiáng)烈，但轉(zhuǎn)向時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)就越費(fèi)力，前輪的輪胎磨損便增加。反之，自動(dòng)回正作用就越弱。此外，主銷(xiāo)內(nèi)傾還使得主銷(xiāo)軸線與路面交點(diǎn)到車(chē)輪中心平面與路面交線的距離c減少，從而可以減少轉(zhuǎn)向時(shí)司機(jī)加在方向盤(pán)上的力，使轉(zhuǎn)向操縱輕便，同時(shí)也可以減少前輪傳到方向盤(pán)上的沖擊力。主銷(xiāo)內(nèi)傾角不宜過(guò)大，c值不宜過(guò)小，否則在轉(zhuǎn)向時(shí)車(chē)輪主銷(xiāo)偏轉(zhuǎn)過(guò)程中輪胎與路面將產(chǎn)生較大的滑動(dòng)，因而增加了輪胎與路面之間的摩擦阻力，這不僅使轉(zhuǎn)向變得沉重，而且加速了輪胎的磨損。一般主銷(xiāo)內(nèi)傾角在5°8&#

5、176;之間，c值約為4060mm。不同汽車(chē)主銷(xiāo)內(nèi)傾角不同，轉(zhuǎn)向節(jié)系專(zhuān)用件，其上下耳的主銷(xiāo)孔已按予先設(shè)定的主銷(xiāo)內(nèi)傾角制成，其大小不能調(diào)整。b主銷(xiāo)后傾在前軸與鋼板彈簧、車(chē)架安裝時(shí)，使主銷(xiāo)上端沿汽車(chē)縱向平面內(nèi)向后傾斜，主銷(xiāo)軸線與前輪中心垂線之間的夾角稱(chēng)主銷(xiāo)后傾角。其功能亦是為保持汽車(chē)直線行駛的穩(wěn)定性，并當(dāng)轉(zhuǎn)向后或當(dāng)轉(zhuǎn)向偶遇路面石塊、凸起的作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)，有使前輪自動(dòng)回正的作用。鑒于現(xiàn)代汽車(chē)輪胎彈性增加，使穩(wěn)定力矩增加，主銷(xiāo)后傾角不宜過(guò)大，否則穩(wěn)定力矩過(guò)大轉(zhuǎn)向操縱吃力，一般2°3°即可。運(yùn)行中鋼板彈簧變形可使后傾角縮小，則本來(lái)就小的后傾角更小甚至為零，故柴動(dòng)空壓機(jī)可不設(shè)主銷(xiāo)后傾。

6、c前輪外傾前輪安裝在前軸上時(shí)，其旋轉(zhuǎn)平面上方略向外傾斜，此謂前輪外傾，前輪旋轉(zhuǎn)平面與縱向垂直平面之間的夾角稱(chēng)前輪外傾角，其作用是使路面垂直反力能產(chǎn)生一個(gè)沿轉(zhuǎn)向節(jié)軸頸的軸線向內(nèi)的分力，使車(chē)輪靠緊尺寸較大的輪轂內(nèi)側(cè)軸承。如果空車(chē)時(shí)車(chē)輪的安裝正好垂直于路面，則滿(mǎn)載時(shí)車(chē)軸因承載變形和各部間隙增大，而可能出現(xiàn)車(chē)輪內(nèi)傾，內(nèi)傾的后果是一方面可加速輪胎的磨損，另一方面，路面對(duì)車(chē)輪的垂直反作用力將沿轉(zhuǎn)向節(jié)軸頸軸線的軸向分力將會(huì)向外，使輪轂壓向輪轂外端的小軸承，這就加重了小軸承及輪轂端緊固螺母的負(fù)荷，從而降低了它們的使用壽命。為了使輪胎磨損均勻和減輕輪轂外軸承的負(fù)荷，在安裝前車(chē)輪時(shí)予先使前輪有一定的外傾角，以防止

7、車(chē)輪內(nèi)傾，同時(shí)，有了前輪外傾角，也可以與拱形路面相適應(yīng)。但外傾角也不宜過(guò)大，否則將會(huì)使輪胎偏磨。一般前輪外傾角為1°左右，前輪外傾角是由轉(zhuǎn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)確定的，當(dāng)轉(zhuǎn)向節(jié)安裝到前軸上后，其轉(zhuǎn)向節(jié)軸相對(duì)于水平面向外下方傾斜，從而使前輪安裝后出現(xiàn)外傾，前輪外傾亦不能調(diào)節(jié)。d前輪前束汽車(chē)的兩個(gè)前輪的旋轉(zhuǎn)平面不平行，前端略向內(nèi)束稱(chēng)之為前輪前束。前輪前束的作用在于消除汽車(chē)行駛過(guò)程中，因車(chē)輪外傾所帶來(lái)的前輪前端向外張開(kāi)的不利影響，由于車(chē)輪有了外傾角后，在滾動(dòng)時(shí)，左右輪有類(lèi)似于滾珠那樣，有各自向外滾開(kāi)的趨勢(shì)。由于轉(zhuǎn)向橫拉桿和車(chē)橋的約束不可能向外滾開(kāi)，車(chē)輪將在路面上出現(xiàn)邊滾邊滑的現(xiàn)象，從而增加輪胎的磨損。

8、在前輪外傾和前輪前束的共同作用下，可使車(chē)輪在每一瞬時(shí)滾動(dòng)方向接近于向著正前方，從而在很大程度上減輕和消除由于前輪外傾而產(chǎn)生不良后果。前輪前束可通過(guò)改變轉(zhuǎn)向橫拉桿的長(zhǎng)度來(lái)調(diào)整。一般汽車(chē)前束值都小于810mm。雖然柴動(dòng)空壓機(jī)系由機(jī)動(dòng)車(chē)牽引被動(dòng)行駛，但在不規(guī)則的凸凹路面的作用下，產(chǎn)生或左或右的意外偏轉(zhuǎn)，在不良路面上，頻繁的意外擺尾，將危及行車(chē)安全，故柴動(dòng)空壓機(jī)之前輪定位亦不應(yīng)小覷。3.1.3驅(qū)動(dòng)橋汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋的功能是將傳動(dòng)軸傳來(lái)的扭矩增大并改變方向后驅(qū)動(dòng)后車(chē)輪，其承受汽車(chē)后部的自重力、載荷、反力及有關(guān)力矩，確保兩側(cè)后車(chē)輪根據(jù)行駛條件的變化，既可等速，亦可差速運(yùn)轉(zhuǎn)。由主減速器，差速器、半軸和驅(qū)動(dòng)橋殼組成

9、(詳情略)。鑒于柴動(dòng)空壓機(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)系被牽引拖行，且不經(jīng)常發(fā)生，可忽略轉(zhuǎn)彎時(shí)二后輪差速問(wèn)題，后軸僅需一根剛性十足的光軸即可。3.2車(chē)輪和輪胎汽車(chē)車(chē)輪一般由輪輞和輪轂組成。3.2.1輪輞(也稱(chēng)鋼圈)載重汽車(chē)采用的是輻板式輪輞，其外圈套輪胎，用擋圈和開(kāi)口鎖環(huán)固定，其輻板中心孔與輪轂大端連接通過(guò)輪胎螺絲將二者緊固。如下各項(xiàng)是輪輞與輪胎、輪轂的配套參數(shù)：a偏距自輪輞與輪轂安裝臺(tái)肩始，至輪胎中心平面的距離稱(chēng)偏距，偏距反映路面對(duì)輪胎的反力至輪轂大端的距離;b分布圓連接輪輞與輪轂的輪胎螺絲通過(guò)孔沿周分布圓的直徑;c中心孔輪輞輻板與輪轂的安裝定位孔。按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，輪輞可分為深式、平式兩種類(lèi)型，前者用于小轎車(chē)，后者

10、用于貨車(chē)。國(guó)產(chǎn)輪輞規(guī)格的表示方法：輪輞規(guī)格用輪輞斷面寬度和名義直徑(尺寸以英寸為單位)，以及輪緣高度(用拉丁字母為代號(hào))，在標(biāo)準(zhǔn)中可查得，如 bj130汽車(chē)前輪輞為5.5f×16，其中f表示輪緣高度22.23mm，“×”表示一件式，換成“一”則表示該輪輞由兩件或兩件以上組成的。車(chē)輪與輪胎的配套有國(guó)標(biāo)規(guī)定，在輪輞或輪胎廠家的產(chǎn)品樣本上亦可查得各種配套組合。3.2.2輪轂汽車(chē)輪轂分前輪轂、后輪轂，各車(chē)型前后輪轂形狀尺寸各異，系各車(chē)型的專(zhuān)用件，前輪轂與轉(zhuǎn)向節(jié)按車(chē)型配套，為球墨鑄鐵件，可承受巨大的沖擊載荷。柴動(dòng)空壓機(jī)前后輪均用輕型汽車(chē)的前輪轂，前后輪之差別在于后車(chē)輪無(wú)轉(zhuǎn)向節(jié)，以一直

11、軸替代轉(zhuǎn)向節(jié)將輪轂及后軸連接。3.2.3輪胎螺絲輪胎螺絲用于連接并緊固輪輞與輪轂用，各種車(chē)型輪胎螺絲尺寸形狀各異，這里僅介紹柴動(dòng)空壓機(jī)用之輕型汽車(chē)前輪的輪胎螺絲。輪胎螺絲由螺栓和螺母組成，螺栓由輪轂小頭向大頭方向經(jīng)分布圓上的各螺栓孔中穿出，螺栓與孔過(guò)盈配合，螺栓頭削扁，被輪轂內(nèi)端面2凸起環(huán)帶卡住不能轉(zhuǎn)動(dòng)，旋緊螺母將輪輞的輻板緊壓在輪轂外端面上。注意：汽車(chē)左右車(chē)輪鏡像對(duì)稱(chēng)，車(chē)輪滾動(dòng)時(shí)輻板對(duì)輪胎螺母的旋緊方向作用力方向相反，必須是左車(chē)輪用左螺紋，右車(chē)輪用右螺紋，方能越轉(zhuǎn)越緊，否則將發(fā)生輪胎螺絲羅母松脫掉車(chē)輪的嚴(yán)重后果。左右螺紋以不同顏色鍍層或標(biāo)記予以區(qū)分。3.2.4輪胎現(xiàn)代汽車(chē)絕大多數(shù)采用有內(nèi)胎的

12、充氣輪胎，由外胎、內(nèi)胎和墊帶組成。按胎內(nèi)充氣壓力的大小，可分為高壓胎、低壓胎和超低壓胎。當(dāng)今客貨汽車(chē)均采用彈性好、斷面寬、與道路接觸面大、壁薄散熱性能好的低壓胎，從而不同程度提高了車(chē)輛轉(zhuǎn)向操縱穩(wěn)定性和形駛平順性。外胎由胎圈、緩沖層、胎面、簾布層組成，簾布層為外胎的骨架，其主要作用為保持外胎的形狀和尺寸，簾布層數(shù)愈多強(qiáng)度愈大，但彈性降低。簾布由縱向強(qiáng)韌的經(jīng)線和放在各經(jīng)線之間的緯線織成，簾線可以是棉線、人造絲線、尼龍線或鋼絲。采用人造絲可以使同樣尺寸的輪胎增加其載荷量，尼龍線又比人造絲線好，耐用性高。當(dāng)采用人造絲、尼龍線或鋼絲簾線時(shí)，在輪胎的承載能力相同的情況下，簾布層數(shù)可以減少，此時(shí)在外胎表面上

13、標(biāo)注的是層級(jí)(相當(dāng)于棉線簾布的層數(shù)，而不是實(shí)際的簾布層數(shù))，輪胎上的漢語(yǔ)拼音字母各有其代表意義，m表示棉簾布輪胎，r表示人造絲簾布輪胎，n表示尼龍簾布輪胎，g表示鋼絲簾布輪胎，表示層級(jí)可用漢語(yǔ)“層級(jí)”或字母“pr”表示，如10pr即10層級(jí)。低壓輪胎的尺寸標(biāo)記用b-d表示：b表示輪胎斷面寬度，d表示輪輞直徑，單位為英寸，如7.00-16表示輪胎斷面寬度為7英寸，輪輞直徑16英寸。輪胎的編號(hào)數(shù)字：一般前幾個(gè)數(shù)字表示該輪胎生產(chǎn)的年和月，后面的幾個(gè)數(shù)字表示該輪胎的生產(chǎn)序號(hào)，例如920209463表示該輪胎式92年2月生產(chǎn)出廠的第09463號(hào)產(chǎn)品。對(duì)于每種尺寸的輪胎，根據(jù)其內(nèi)壓力和外胎簾布層級(jí)，制造廠

14、家提供其容許載荷，以保證規(guī)定的壽命，這在輪胎標(biāo)準(zhǔn)中有具體的規(guī)定。不同國(guó)家的規(guī)定與中國(guó)有所不同(略)3.3汽車(chē)懸架汽車(chē)懸架是將車(chē)軸與車(chē)架連接起來(lái)的彈性元件，其主要作用是傳遞作用在車(chē)輪與車(chē)架之間的一切力和力矩，并緩和由不平路面?zhèn)鬟f給車(chē)架的沖擊載荷，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動(dòng)，以保證汽車(chē)平順行駛。按汽車(chē)兩側(cè)車(chē)輪運(yùn)動(dòng)是否關(guān)聯(lián)，汽車(chē)懸架可分為獨(dú)立懸架和非獨(dú)立懸架。獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩側(cè)車(chē)輪各自獨(dú)立地與車(chē)架彈性連接，兩側(cè)車(chē)輪可單獨(dú)運(yùn)動(dòng)而互不干擾，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，適用于要求振動(dòng)低、舒適性高的小轎車(chē)上。非獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩側(cè)車(chē)輪裝在一根整體式的車(chē)橋上，車(chē)橋與車(chē)架通過(guò)彈簧連接，當(dāng)一側(cè)車(chē)輪因道路不平而變位時(shí)，將使另

15、一側(cè)車(chē)輪也隨之變位，兩側(cè)互相影響，振動(dòng)相對(duì)大，因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，廣泛應(yīng)用于貨車(chē)上。其彈性元件有：a鋼板彈簧一般汽車(chē)均采用鋼板彈簧并輔以減震器。鋼板彈簧由若干片長(zhǎng)度不等、曲率半徑不同，寬度一致，厚度相等或不等的彈簧鋼板疊合而成，整體上似一根等剛度的彈性架。 前端卷耳通過(guò)鋼板彈簧銷(xiāo)及前支架與車(chē)架連接，形成固定的鉸鏈支點(diǎn)，后端卷耳通過(guò)吊耳銷(xiāo)、吊耳及吊耳支架與車(chē)架相連，形成擺動(dòng)的鉸鏈支點(diǎn)，此結(jié)構(gòu)可在弓形鋼板彈簧受壓后弓高降低弦長(zhǎng)加大時(shí)推動(dòng)吊耳向外擺動(dòng)，以解決前后固定支架，不能隨弦長(zhǎng)加大的問(wèn)題。鋼板彈簧后端亦有不是卷耳而是滑板式支承，代替吊耳擺動(dòng)的鉸鏈支點(diǎn)，鋼板彈簧變形時(shí)主片表面在后支架的弧形表面滑動(dòng)，以適應(yīng)

16、受力變形后弦長(zhǎng)的變化。由于鋼板接觸點(diǎn)是變動(dòng)的，使彈簧的工作長(zhǎng)度有所變動(dòng)，因而剛度略有變化，第二片的直角彎邊可以防止鋼板從支架中脫出，避免發(fā)生事故。后端兩種不同結(jié)構(gòu)各有優(yōu)缺點(diǎn)，后者優(yōu)勢(shì)較大，各有廣泛應(yīng)用。注意：無(wú)論哪種結(jié)構(gòu)形式，車(chē)行前端的鉸鏈必須是固定鉸鏈。大多數(shù)彈簧鋼板是前后對(duì)稱(chēng)的，即兩端支架到軸的距離相等，亦有不對(duì)稱(chēng)的，即前傳力端卷耳到軸中心定位點(diǎn)的距離較后端距離小，此可增加橫向抗扭能力，減小汽車(chē)在轉(zhuǎn)彎或傾斜路面上時(shí)車(chē)身產(chǎn)生橫向傾斜。迄今，柴動(dòng)空壓機(jī)無(wú)論是單軸還是雙軸結(jié)構(gòu)型式，其懸架絕大多數(shù)采用鋼板彈簧。b扭桿彈簧扭桿彈簧是利用鋼桿的撓性和縱向扭轉(zhuǎn)彈性對(duì)車(chē)輪因路面不平上下顛簸振動(dòng)施加彈力作用

17、，達(dá)到緩沖減振的作用。扭桿系斷面為圓或矩形實(shí)心彈簧鋼桿，一端固定在車(chē)架上，另一端固定在懸架的擺臂上，擺臂與車(chē)輪相連。當(dāng)車(chē)輪上下跳動(dòng)時(shí)，擺臂將繞扭桿軸線擺動(dòng)，使扭桿發(fā)生扭轉(zhuǎn)彈性變形，其扭轉(zhuǎn)彈簧的作用可吸收路面的震動(dòng)，減緩車(chē)輪之顛簸。扭桿斷面尺寸形狀及長(zhǎng)度均影響扭轉(zhuǎn)彈力。與鋼板彈簧相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，無(wú)須潤(rùn)滑，多用于小轎車(chē)上。3.4車(chē)架汽車(chē)車(chē)架是跨接在前后車(chē)橋上的橋梁式結(jié)構(gòu)，其上布置絕大多數(shù)部件總成，確保它們的相對(duì)位置。車(chē)架既承受靜載荷，還承受行駛過(guò)程中產(chǎn)生的各種動(dòng)載荷的作用。因此還需滿(mǎn)足如下各點(diǎn)：總體布局有序，相對(duì)位置不變，保證行駛平順;足夠的強(qiáng)度;合適的剛性，既需一定的剛度，不致在崎嶇道路

18、上發(fā)生過(guò)大的變形影響整體各部的相對(duì)位置，但剛度又不宜過(guò)強(qiáng)，允許產(chǎn)生柔韌性的輕度變形，以適應(yīng)不平路面的沖擊震動(dòng);結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于安裝和維修;盡可能降低重心，并獲得較大的前輪轉(zhuǎn)向角。結(jié)構(gòu)形式有如下三種：a邊梁式車(chē)架邊梁式車(chē)架是由位于兩側(cè)厚約45mm的鋼板沖制成槽型、z型或箱型斷面之縱梁，為安裝各組成件而設(shè)多處橫梁，焊或鉚成一體的剛性構(gòu)架。貨車(chē)大多用此種車(chē)架;b中梁式車(chē)架由一根位于車(chē)身對(duì)稱(chēng)線上的縱向較粗鋼管及若干橫向托架組成，用于重載貨車(chē)上。(略)c綜合式車(chē)架前為中梁式后為邊梁式的綜合式車(chē)架，用于轎車(chē)上(略)迄今柴動(dòng)空壓機(jī)之車(chē)架大多采用厚重的槽鋼焊成框架式結(jié)構(gòu)，較之汽車(chē)車(chē)架既原始又笨重，急需向汽車(chē)學(xué)習(xí)

19、。3.5與行駛系相關(guān)聯(lián)的參數(shù)3.5.1通過(guò)性參數(shù)a最小離地間隙滿(mǎn)載情況下汽車(chē)前后橋下緣距地面的距離，此可確保不與路面局部凸起、石塊或土埂碰撞;b接近角自車(chē)架前下端向前車(chē)輪外圓引出之切線與水平面夾角稱(chēng)接近角。途徑障礙物若在此角范圍內(nèi)，可確保汽車(chē)前輪不離路面，以滾動(dòng)方式平順通過(guò);c離去角自車(chē)架后下端向后車(chē)輪外圓引出切線與水平面夾角稱(chēng)離去角，途徑障礙物若在此角范圍內(nèi)可確保汽車(chē)后輪不離路面以滾動(dòng)方式平順通過(guò)。柴動(dòng)空壓機(jī)常在崎嶇不平壞路甚至無(wú)路、陡坡、側(cè)坡、壕溝、臺(tái)階等地通過(guò)，此三項(xiàng)參數(shù)尤為重要。與柴動(dòng)空壓機(jī)重量相近的輕型貨車(chē)及行駛條件相近的越野汽車(chē)相關(guān)參數(shù)如下： 柴動(dòng)空壓機(jī)可參照貨車(chē)與越野車(chē)二者之間的

20、參數(shù)酌情選擇。3.5.2汽車(chē)機(jī)動(dòng)性指標(biāo)最小轉(zhuǎn)彎半徑系汽車(chē)機(jī)動(dòng)性的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)，是指：方向盤(pán)轉(zhuǎn)至極限位置時(shí)，從轉(zhuǎn)向中心到前外輪接地中心的距離。與柴動(dòng)空壓機(jī)相近的輕型貨車(chē)的轉(zhuǎn)彎半徑約在5-7m范圍。3.5.3前后輪內(nèi)輪差在轉(zhuǎn)彎時(shí)的潛在危險(xiǎn)在汽車(chē)設(shè)計(jì)中，轉(zhuǎn)彎時(shí)使各車(chē)輪的軸線延長(zhǎng)線相交于一點(diǎn)，則在轉(zhuǎn)彎過(guò)程中各車(chē)輪可在路面上實(shí)現(xiàn)純滾動(dòng)，可避免輪胎產(chǎn)生側(cè)滑而額外磨損。圖為量大面廣的雙軸汽車(chē)轉(zhuǎn)彎示意圖 0點(diǎn)為各軸線延長(zhǎng)線交點(diǎn)，r前r后分別為前后車(chē)輪之內(nèi)側(cè)車(chē)輪的轉(zhuǎn)彎半徑，隨司機(jī)操縱前輪轉(zhuǎn)向角的不同變化，r前r后隨之變化，0點(diǎn)亦相應(yīng)變化，故0點(diǎn)稱(chēng)之為瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心，只要有前輪轉(zhuǎn)向角，r前恒大于r后，兩者之差稱(chēng)前后

21、輪內(nèi)輪差。汽車(chē)轉(zhuǎn)彎過(guò)程中前后輪的軌跡不同，轉(zhuǎn)彎半徑小的后輪掃過(guò)的區(qū)域總是偏位于前輪掃過(guò)區(qū)域的內(nèi)側(cè)，行人或障礙物如處于前后輪掃過(guò)區(qū)域之間(陰影線部位)的任一處，即使不被前輪碰到，但肯定會(huì)被后輪碰到。故行人位于轉(zhuǎn)彎汽車(chē)內(nèi)測(cè)時(shí)，須與車(chē)之內(nèi)側(cè)留有一定的距離，既要避開(kāi)前輪，又要加上前后輪內(nèi)輪差掃過(guò)的區(qū)域，才能不碰后輪，汽車(chē)司機(jī)亦須按同理避讓行人或障礙物。鑒于司機(jī)操縱前輪轉(zhuǎn)向角并非規(guī)律，加之不同汽車(chē)的軸距各不相同，前后輪內(nèi)輪差掃過(guò)的區(qū)域大小亦不同，行人以及司機(jī)在瞬間無(wú)法準(zhǔn)確判斷前后輪內(nèi)輪差區(qū)域的大小，同時(shí)還要顧及汽車(chē)車(chē)廂前后兩端頭超出前后輪，汽車(chē)內(nèi)側(cè)面后端掃過(guò)的區(qū)域比后輪掃過(guò)的區(qū)域更大，人車(chē)距離尚須再予加

22、大，按交通專(zhuān)家提示，與車(chē)保有1.5m的距離則可保平安。對(duì)于柴動(dòng)空壓機(jī)而言，前起牽引車(chē)后至柴動(dòng)空壓機(jī)車(chē)尾，兩車(chē)長(zhǎng)度遠(yuǎn)超汽車(chē)，內(nèi)輪差掃過(guò)的區(qū)域更大，加之經(jīng)常途徑山地窄路、急彎、陡坡甚至無(wú)路之地。通常需要人在車(chē)旁引導(dǎo)服務(wù)，轉(zhuǎn)彎時(shí)尤需注意前后輪內(nèi)輪差造成的危險(xiǎn)。最好人應(yīng)站于轉(zhuǎn)彎外側(cè)規(guī)避危險(xiǎn)，鑒于此類(lèi)潛在危險(xiǎn)常不為人知，設(shè)計(jì)者應(yīng)在使用說(shuō)明書(shū)中予以警示，以策安全。4、柴動(dòng)活塞機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)當(dāng)今，螺桿機(jī)正在逐漸取代中低壓活塞機(jī)，但量大面廣的柴動(dòng)活塞機(jī)仍有一定市場(chǎng)，其中18m³/min柴動(dòng)活塞機(jī)不拘泥于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路可對(duì)相關(guān)設(shè)計(jì)具有些許啟示。4.1 18m³/min容積流量的設(shè)定上世紀(jì)末，柴

23、動(dòng)活塞機(jī)的最大規(guī)格為12m³/min，那時(shí)耗氣量在15-17m³/min的氣動(dòng)鉆探、采掘設(shè)備，以及隧道作業(yè)等用氣量大的工程因無(wú)適用柴動(dòng)活塞機(jī)，無(wú)奈之下采用20m³/min甚至40m³/min水冷活塞機(jī)組建空壓機(jī)站，集中產(chǎn)氣，分散供氣。其廠房、供水系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、長(zhǎng)距離輸氣管路等基建投資巨大，工期長(zhǎng)，后期維護(hù)費(fèi)用高昂，長(zhǎng)距離管道輸氣阻力大，跑、冒、漏損失嚴(yán)重。因用氣不均衡，或多機(jī)或少機(jī)無(wú)規(guī)律變換運(yùn)行，設(shè)備利用率低下且不易管理，有的工程工地?zé)o水還需用水車(chē)遠(yuǎn)程拉水，負(fù)擔(dān)甚是沉重。如果有17m3/min以上柴動(dòng)空壓機(jī)，則可省去上述一切費(fèi)用，機(jī)動(dòng)靈活就近供氣，可獲

24、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益雙佳。當(dāng)年國(guó)內(nèi)柴動(dòng)螺桿機(jī)亦在12m³/min以下，面對(duì)富有用戶(hù)花高價(jià)進(jìn)口柴動(dòng)螺桿機(jī)，只能自嘆無(wú)能為力。筆者所在單位據(jù)此決定開(kāi)發(fā)18m³/min柴動(dòng)活塞機(jī)?？紤]到國(guó)內(nèi)外尚無(wú)大于12m³/min之風(fēng)冷活塞機(jī)，如全新研制，在無(wú)先例可借鑒的情況下風(fēng)險(xiǎn)高、難度大，預(yù)計(jì)在短時(shí)間內(nèi)難獲佳績(jī)，擬在現(xiàn)有條件下對(duì)老機(jī)進(jìn)行挖潛改造，謀求出路。本單位參與的全國(guó)聯(lián)合設(shè)計(jì)風(fēng)冷9m³/min活塞機(jī)批量生產(chǎn)，氣量9.1-9.2m³/min，比功率5.75-5.9kw/(m³/min) 性能優(yōu)異，可靠性高。先前各廠家經(jīng)加大行程，提高轉(zhuǎn)速等措施而獲之1

25、2m³/min，性能和可靠性尚可，但排氣溫度偏高，看來(lái)提速增加行程之路已到盡頭。如欲在9m³/min上有進(jìn)一步突破，則需另辟蹊徑?，F(xiàn)有9m3/min是國(guó)內(nèi)最大風(fēng)冷活塞機(jī)的基本型，一二級(jí)缸徑2×260 / 2×160對(duì)風(fēng)冷型而言已是相當(dāng)大，若加大缸徑涉及面太廣，那是全新設(shè)計(jì)了。就在日思夜想之中突然靈光乍現(xiàn)，把v型改成w型氣量不就增至1.5倍了嗎? 加上轉(zhuǎn)速由電動(dòng)機(jī)的980r/min增大到柴油機(jī)的1350r/min，則氣量又提高1350/980 =1.38倍，再將行程由110增至118，氣量又可增大118/110=1.073倍，氣量約為：9×3/2

26、×1350/980×118 /110=19.95m³/min?？紤]到改w型散熱效果相對(duì)低于原v型，預(yù)計(jì)氣量約折損5%，因轉(zhuǎn)速提高，氣閥平均馬赫數(shù)加大，流動(dòng)阻力損失增加，預(yù)計(jì)氣量約折損5%，最終氣量約可達(dá)：19.95×(1-0.05-0.05)=17.96m³/min4.2柴油機(jī)的選配9m3/min批量生產(chǎn)比功率為5.75-5.9kw/(m³/min)改w型，預(yù)計(jì)比功率將有所提高，暫按6.1kw/(m³/min)計(jì)算軸功率：6.1×17.96=109.36kw，據(jù)此查得xx柴油機(jī)廠的6135azk-2型柴油機(jī)與本機(jī)需

27、求相近，廠方承諾在此型基礎(chǔ)上將額定功率提至 130kw/1350r，無(wú)需儲(chǔ)備功率。經(jīng)樣機(jī)測(cè)試，容積流量18.1m³/min，比功率6.06kw/(m³/min)，軸功率：6.06×18.1=109.69kw。批量生產(chǎn)容積流量在17.5-18.1m³/min范圍，比功率在5.92-6.06kw/(m³/min)范圍。在水電部門(mén)的用戶(hù)經(jīng)常出現(xiàn)每星期連續(xù)運(yùn)行六天的考驗(yàn)下，柴油機(jī)及活塞機(jī)均運(yùn)轉(zhuǎn)正常。4.3w型氣缸夾角的設(shè)定18m³/minw型氣缸的布局是：2×260雙一級(jí)氣缸與2×160雙二級(jí)氣缸分置于w型左右兩側(cè)，210

28、單一級(jí)氣缸及160單二級(jí)氣缸置于上部，一前一后排列。眾所周知，w型氣缸夾角60°且各列質(zhì)量相等時(shí)，一階慣性力的合力為定值，方向隨曲柄一起旋轉(zhuǎn)，可加平衡配重獲完全平衡。這本應(yīng)是最佳選擇，但對(duì)于本案來(lái)說(shuō)，為盡量少設(shè)計(jì)專(zhuān)用件，盡可能多的借用9m3/min的現(xiàn)有件，特別是一二級(jí)氣缸、氣缸頭、連桿等結(jié)構(gòu)復(fù)雜用量大的關(guān)鍵件。如夾角按60°的話，上部單一級(jí)氣缸與側(cè)面雙一級(jí)氣缸的安裝法蘭及鏡面均相互干涉，經(jīng)幾何計(jì)算，夾角70°時(shí)相互不接觸，但從理論上講，70°夾角一階慣性力不能完全平衡，這是不容忽視的問(wèn)題。經(jīng)動(dòng)力計(jì)算，還好不平衡量不大，可以忽略不計(jì)，故決定夾角設(shè)定為70

29、°。經(jīng)樣機(jī)驗(yàn)證本案運(yùn)行平穩(wěn)，振動(dòng)不大。v型改w型僅需設(shè)計(jì)曲軸箱，單一、二級(jí)氣缸頭，并將一二級(jí)氣缸微量加高(不必?fù)Q鑄造木模)，以極少數(shù)專(zhuān)用件，大量借用現(xiàn)有件，便將9m³/min一舉增大至18m³/min，成果顯著。4.4氣閥壓蓋通氣的辦法破解單一二級(jí)管路不能與雙一二級(jí)同名總管有序連接的難題傳統(tǒng)的w型空壓機(jī)的進(jìn)排氣管路布局對(duì)空壓機(jī)設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)是輕車(chē)熟路，而本案與傳統(tǒng)w型有所不同：?jiǎn)我患?jí)排氣和單二級(jí)吸氣應(yīng)分別與雙一級(jí)排氣總管、雙二級(jí)吸氣總管相連，但在具體布管時(shí)卻出現(xiàn)粗大的各管相互交叉，無(wú)法避讓的難題，因無(wú)良策，設(shè)計(jì)因之停滯。直致研究出單一級(jí)排氣閥壓蓋和單二級(jí)吸氣閥壓蓋與相

30、關(guān)管路通氣連接的方案后，方使難題迎刃而解(這對(duì)空壓機(jī)設(shè)計(jì)師而言是捅破窗紙的事，詳情略)。眾所周知，活塞機(jī)吸排氣閥需半月檢查一次，壓蓋裝拆必須簡(jiǎn)便，本案單一級(jí)排氣和單二級(jí)吸氣二處壓蓋通氣并與其它管路聯(lián)通勢(shì)必影響該二處氣閥的拆裝。為此將此處壓蓋與管路之間設(shè)中間轉(zhuǎn)接件，連接法蘭設(shè)計(jì)成快換接頭，法蘭與管相互配焊組裝，如此則既可快速拆卸，又能準(zhǔn)確復(fù)原安裝(樣機(jī)驗(yàn)證，此改進(jìn)對(duì)氣閥半月拆檢的影響甚微)。4.5 1300r/min進(jìn)排氣閥眾所周知，氣閥是活塞機(jī)的重要部件，其優(yōu)劣影響氣量、功耗及可靠性?；钊麢C(jī)氣閥系自動(dòng)閥，其開(kāi)啟和關(guān)閉依靠閥片兩側(cè)不同氣體力形成的動(dòng)壓差，對(duì)閥片產(chǎn)生之氣流頂推力與氣閥彈簧力相互匹配

31、，實(shí)現(xiàn)及時(shí)開(kāi)啟和完全關(guān)閉。在任何情況下彈簧力都不應(yīng)超過(guò)氣流頂推力的前提下，彈簧力過(guò)強(qiáng)氣閥延遲開(kāi)啟并提前關(guān)閉，影響進(jìn)氣量，彈簧力過(guò)弱氣閥延遲關(guān)閉導(dǎo)致進(jìn)氣倒流，不但降低進(jìn)氣量，也使排氣溫度升高，氣流頂推力與彈簧力匹配是氣閥正常工作的關(guān)鍵。氣閥通道遠(yuǎn)小于氣缸或管路通道，氣體流經(jīng)氣閥有如流經(jīng)節(jié)流元件，產(chǎn)生流動(dòng)阻力損失。對(duì)于同一氣閥僅轉(zhuǎn)速提高，而其他不變，則活塞速度成平方比例變化，流動(dòng)阻力損失，更是以四次方關(guān)系劇增，故對(duì)高速氣閥更應(yīng)予以重視。據(jù)前人推導(dǎo)出的壓差最大時(shí)氣流頂力fg計(jì)算公式： 式中： 為閥隙平均流速，cm=sn/30故cv隨cm即轉(zhuǎn)速增高而增大。 cs= ,為閥隙狀態(tài)下氣流音速，t隨轉(zhuǎn)速n增

32、高而增高，即cs隨轉(zhuǎn)速增高而增大。 v隨轉(zhuǎn)速升高而升高的速率大于cs的升高速率，則轉(zhuǎn)速升高使 升高，即fg隨轉(zhuǎn)速升高而增大，故與fg相匹配的彈簧力隨轉(zhuǎn)速升高而增大。據(jù)教科書(shū)中的氣閥計(jì)算公式，對(duì)980r/min 之氣閥彈簧力按1300r/min予以修正，經(jīng)樣機(jī)驗(yàn)證效果良好。其間對(duì)xx高速空壓機(jī)采用的980r/min氣閥提出增大氣閥彈力的建議亦獲氣量明顯增大的效果。不料此舉竟被誤解成：“以后氣量不夠的話，把氣閥彈簧力加大點(diǎn)就行”的說(shuō)法。須知，氣閥彈簧力是據(jù)具體條件，按計(jì)算而定，并非越大越好。比如 3.6m³/min活塞機(jī)各進(jìn)排氣閥中，有幾處彈簧力偏大，如能按計(jì)算結(jié)果稍加降低，當(dāng)可獲有益效

33、果。4.6車(chē)架兼儲(chǔ)氣罐的設(shè)計(jì)一直以來(lái)柴動(dòng)活塞機(jī)的車(chē)架多是沿用固定式空壓機(jī)底架的結(jié)構(gòu)形式，包括筆者在內(nèi)的大多設(shè)計(jì)者，生怕車(chē)架不結(jié)實(shí)，總是想方設(shè)法予以加固，致使車(chē)架復(fù)雜笨重，剛性超強(qiáng)，雖可保各構(gòu)件相對(duì)位置紋絲不變，但卻缺乏不致造成構(gòu)件錯(cuò)位的柔韌性的輕度變形，以適應(yīng)不平路況下的顛簸，而這正是柴動(dòng)空壓機(jī)之短板，原始落伍的車(chē)架設(shè)計(jì)與現(xiàn)代汽車(chē)先進(jìn)設(shè)計(jì)理念相去甚遠(yuǎn)。柴動(dòng)活塞機(jī)的活塞機(jī)與柴油機(jī)尾對(duì)尾經(jīng)離合器直聯(lián)，各自的散熱器分置兩端，熱而粗笨的儲(chǔ)氣罐和大而怕熱的柴油箱置于何處，成為柴動(dòng)活塞機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)難點(diǎn)。通常的做法是將柴油箱置于柴油機(jī)散熱器及冷卻風(fēng)扇上方，致使機(jī)組高度因此而增大，儲(chǔ)氣罐置于主機(jī)散熱器正前方，鑒

34、于主機(jī)冷風(fēng)扇是吸風(fēng)式冷卻，為防止被儲(chǔ)氣罐加熱的空氣吸入散熱器，儲(chǔ)氣罐被迫遠(yuǎn)離散熱器，機(jī)組長(zhǎng)度因此而加長(zhǎng)。18m³/min柴動(dòng)活塞機(jī)的車(chē)架未按傳統(tǒng)形式，而是用2根245×6.3無(wú)縫 鋼管做主梁，兩端頭焊接橢圓封頭，沿縱向焊3根123×4無(wú)縫管做連通管，其上之主機(jī)、中冷器、柴油機(jī)、散熱器的支座下各有小支架焊于245管上，構(gòu)成車(chē)架且兼儲(chǔ)氣罐，一舉兩得，既解決了儲(chǔ)氣罐難以安置的難點(diǎn)，又令結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，并使機(jī)組長(zhǎng)度縮短?；钊麢C(jī)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定儲(chǔ)氣罐的容積須為排氣量的1/10，一是通過(guò)較大容積儲(chǔ)氣罐消減壓力脈動(dòng)，二是應(yīng)對(duì)瞬時(shí)大氣量供氣之需，這對(duì)固定機(jī)組是可以理解和易于辦到的，但多年來(lái)各柴動(dòng)活塞機(jī)并未執(zhí)行此規(guī)定，主管單位也從未對(duì)此有異議。老實(shí)講，移動(dòng)空壓機(jī)如裝上1/10排量的儲(chǔ)氣罐的話，外形尤如巨無(wú)霸，沒(méi)有機(jī)動(dòng)靈活性，無(wú)人樂(lè)于接受。鑒于以壓縮空氣為動(dòng)力的風(fēng)動(dòng)工具、噴漿機(jī)、采掘設(shè)備等，對(duì)于壓縮空氣壓力脈動(dòng)并不敏感，而且也沒(méi)有瞬時(shí)大氣量供氣之需，儲(chǔ)氣罐無(wú)須太大，其容積約為排氣量的0.3/10左右即可。關(guān)于柴油箱，業(yè)內(nèi)多認(rèn)為必備。其