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)車牽引隨之直行或轉(zhuǎn)彎。其行駛系是參照汽車行駛系并結(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)。輪式汽車的行駛系一般由車橋、車輪、懸架和車架構(gòu)成。3.1車橋汽車車橋又稱車軸，車橋通過懸架與車架相連，其兩端裝車輪，車橋的功用在于承受車架與車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)汽車的轉(zhuǎn)向。各種車型轉(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)，鍥形鎖銷將主銷固定在前軸拳形端上，主銷孔內(nèi)固定銅套與主銷活動(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)輪轂至車輪，壓在路面上，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)扳動(dòng)轉(zhuǎn)向節(jié)，可使車輪繞主銷偏轉(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的直線行駛和轉(zhuǎn)向輕便，并減少汽車行駛中輪胎和轉(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。反映在主銷和前輪的相對(duì)安裝關(guān)系上稱前輪定位，包括主銷內(nèi)傾，主銷后傾，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主銷內(nèi)傾主銷在前軸上安裝時(shí)，在汽車橫向平面內(nèi)，其上端略向內(nèi)傾斜一個(gè)角度，稱為主銷內(nèi)傾角。主銷內(nèi)傾角的作用是為保證汽車直線行駛的穩(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)，車輪的最低點(diǎn)將陷入路面以下，但實(shí)際上車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)汽車前部向上抬起之作用力，這樣，由于汽車本身重量而使前輪回復(fù)到原來中間

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，主銷內(nèi)傾還使得主銷軸線與路面交點(diǎn)到車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上的沖擊力。主銷內(nèi)傾角不宜過大，c值不宜過小，否則在轉(zhuǎn)向時(shí)車輪主銷偏轉(zhuǎn)過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。一般主銷內(nèi)傾角在5°8&#

5、176;之間，c值約為4060mm。不同汽車主銷內(nèi)傾角不同，轉(zhuǎn)向節(jié)系專用件，其上下耳的主銷孔已按予先設(shè)定的主銷內(nèi)傾角制成，其大小不能調(diào)整。b主銷后傾在前軸與鋼板彈簧、車架安裝時(shí)，使主銷上端沿汽車縱向平面內(nèi)向后傾斜，主銷軸線與前輪中心垂線之間的夾角稱主銷后傾角。其功能亦是為保持汽車直線行駛的穩(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)代汽車輪胎彈性增加，使穩(wěn)定力矩增加，主銷后傾角不宜過大，否則穩(wěn)定力矩過大轉(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，使車輪靠緊尺寸較大的輪轂內(nèi)側(cè)軸承。如果空車時(shí)車輪的安裝正好垂直于路面，則滿載時(shí)車軸因承載變形和各部間隙增大，而可能出現(xiàn)車輪內(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，在安裝前車輪時(shí)予先使前輪有一定的外傾角，以防止

7、車輪內(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前輪前束汽車的兩個(gè)前輪的旋轉(zhuǎn)平面不平行，前端略向內(nèi)束稱之為前輪前束。前輪前束的作用在于消除汽車行駛過程中，因車輪外傾所帶來的前輪前端向外張開的不利影響，由于車輪有了外傾角后，在滾動(dòng)時(shí)，左右輪有類似于滾珠那樣，有各自向外滾開的趨勢(shì)。由于轉(zhuǎn)向橫拉桿和車橋的約束不可能向外滾開，車輪將在路面上出現(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。前輪前束可通過改變轉(zhuǎn)向橫拉桿的長(zhǎng)度來調(diào)整。一般汽車前束值都小于810mm。雖然柴動(dòng)空壓機(jī)系由機(jī)動(dòng)車牽引被動(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)橋汽車驅(qū)動(dòng)橋的功能是將傳動(dòng)軸傳來的扭矩增大并改變方向后驅(qū)動(dòng)后車輪，其承受汽車后部的自重力、載荷、反力及有關(guān)力矩，確保兩側(cè)后車輪根據(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)二后輪差速問題，后軸僅需一根剛性十足的光軸即可。3.2車輪和輪胎汽車車輪一般由輪輞和輪轂組成。3.2.1輪輞(也稱鋼圈)載重汽車采用的是輻板式輪輞，其外圈套輪胎，用擋圈和開口鎖環(huán)固定，其輻板中心孔與輪轂大端連接通過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、平式兩種類型，前者用于小轎車，后者

10、用于貨車。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輪轂汽車輪轂分前輪轂、后輪轂，各車型前后輪轂形狀尺寸各異，系各車型的專用件，前輪轂與轉(zhuǎn)向節(jié)按車型配套，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的前輪轂，前后輪之差別在于后車輪無(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：汽車左右車輪鏡像對(duì)稱，車輪滾動(dòng)時(shí)輻板對(duì)輪胎螺母的旋緊方向作用力方向相反，必須是左車輪用左螺紋，右車輪用右螺紋，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汽車懸架汽車懸架是將車軸與車架連接起來的彈性元件，其主要作用是傳遞作用在車輪與車架之間的一切力和力矩，并緩和由不平路面?zhèn)鬟f給車架的沖擊載荷，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動(dòng)，以保證汽車平順行駛。按汽車兩側(cè)車輪運(yùn)動(dòng)是否關(guān)聯(lián)，汽車懸架可分為獨(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)車輪各自獨(dú)立地與車架彈性連接，兩側(cè)車輪可單獨(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、舒適性高的小轎車上。非獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩側(cè)車輪裝在一根整體式的車橋上，車橋與車架通過彈簧連接，當(dāng)一側(cè)車輪因道路不平而變位時(shí)，將使另

15、一側(cè)車輪也隨之變位，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)用于貨車上。其彈性元件有：a鋼板彈簧一般汽車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。 前端卷耳通過鋼板彈簧銷及前支架與車架連接，形成固定的鉸鏈支點(diǎn)，后端卷耳通過吊耳銷、吊耳及吊耳支架與車架相連，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)稱的，即兩端支架到軸的距離相等，亦有不對(duì)稱的，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，減小汽車在轉(zhuǎn)彎或傾斜路面上時(shí)車身產(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，一端固定在車架上，另一端固定在懸架的擺臂上，擺臂與車輪相連。當(dāng)車輪上下跳動(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，多用于小轎車上。3.4車架汽車車架是跨接在前后車橋上的橋梁式結(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。車架既承受靜載荷，還承受行駛過程中產(chǎn)生的各種動(dòng)載荷的作用。因此還需滿足如下各點(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)生過大的變形影響整體各部的相對(duì)位置，但剛度又不宜過強(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邊梁式車架邊梁式車架是由位于兩側(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。貨車大多用此種車架;b中梁式車架由一根位于車身對(duì)稱線上的縱向較粗鋼管及若干橫向托架組成，用于重載貨車上。(略)c綜合式車架前為中梁式后為邊梁式的綜合式車架，用于轎車上(略)迄今柴動(dòng)空壓機(jī)之車架大多采用厚重的槽鋼焊成框架式結(jié)構(gòu)，較之汽車車架既原始又笨重，急需向汽車學(xué)習(xí)

19、。3.5與行駛系相關(guān)聯(lián)的參數(shù)3.5.1通過性參數(shù)a最小離地間隙滿載情況下汽車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接近角自車架前下端向前車輪外圓引出之切線與水平面夾角稱接近角。途徑障礙物若在此角范圍內(nèi)，可確保汽車前輪不離路面，以滾動(dòng)方式平順通過;c離去角自車架后下端向后車輪外圓引出切線與水平面夾角稱離去角，途徑障礙物若在此角范圍內(nèi)可確保汽車后輪不離路面以滾動(dòng)方式平順通過。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，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及行駛條件相近的越野汽車相關(guān)參數(shù)如下： 柴動(dòng)空壓機(jī)可參照貨車與越野車二者之間的

20、參數(shù)酌情選擇。3.5.2汽車機(jī)動(dòng)性指標(biāo)最小轉(zhuǎn)彎半徑系汽車機(jī)動(dòng)性的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)，是指：方向盤轉(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)在汽車設(shè)計(jì)中，轉(zhuǎn)彎時(shí)使各車輪的軸線延長(zhǎng)線相交于一點(diǎn)，則在轉(zhuǎn)彎過程中各車輪可在路面上實(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后分別為前后車輪之內(nèi)側(cè)車輪的轉(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，兩者之差稱前后

21、輪內(nèi)輪差。汽車轉(zhuǎn)彎過程中前后輪的軌跡不同，轉(zhuǎn)彎半徑小的后輪掃過的區(qū)域總是偏位于前輪掃過區(qū)域的內(nèi)側(cè)，行人或障礙物如處于前后輪掃過區(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)彎汽車內(nèi)測(cè)時(shí)，須與車之內(nèi)側(cè)留有一定的距離，既要避開前輪，又要加上前后輪內(nèi)輪差掃過的區(qū)域，才能不碰后輪，汽車司機(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，加之不同汽車的軸距各不相同，前后輪內(nèi)輪差掃過的區(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)還要顧及汽車車廂前后兩端頭超出前后輪，汽車內(nèi)側(cè)面后端掃過的區(qū)域比后輪掃過的區(qū)域更大，人車距離尚須再予加

22、大，按交通專家提示，與車保有1.5m的距離則可保平安。對(duì)于柴動(dòng)空壓機(jī)而言，前起牽引車后至柴動(dòng)空壓機(jī)車尾，兩車長(zhǎng)度遠(yuǎn)超汽車，內(nèi)輪差掃過的區(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)，鑒于此類潛在危險(xiǎn)常不為人知，設(shè)計(jì)者應(yīng)在使用說明書中予以警示，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。在水電部門的用戶經(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)于本案來說，為盡量少設(shè)計(jì)專用件，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)者來說是輕車熟路，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)開啟和完全關(guān)閉。在任何情況下彈簧力都不應(yīng)超過氣流頂推力的前提下，彈簧力過強(qiáng)氣閥延遲開啟并提前關(guān)閉，影響進(jìn)氣量，彈簧力過弱氣閥延遲關(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車架兼儲(chǔ)氣罐的設(shè)計(jì)一直以來柴動(dòng)活塞機(jī)的車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，生怕車架不結(jié)實(shí)，總是想方設(shè)法予以加固，致使車架復(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，原始落伍的車架設(shè)計(jì)與現(xiàn)代汽車先進(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，沒有機(jī)動(dòng)靈活性，無(wú)人樂于接受。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