【壓縮機(jī)網(wǎng)】柴驅(qū)風(fēng)冷移動(dòng)式空氣壓縮機(jī)設(shè)計(jì)知識(shí)
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　　4.9懸架及前后軸
　　迄今，無論是單軸還是雙軸結(jié)構(gòu)的柴動(dòng)活塞機(jī)，其懸架多采用鋼板彈簧。
　　鋼板彈簧經(jīng)前耳支架和后吊耳支架與車架連接，前、后軸均通過U型螺栓固定于鋼板彈簧之下，承載后，弓型鋼板彈簧弓高降低，弦長隨之加大時(shí)推后吊耳向后擺動(dòng)，后支點(diǎn)后移，以適應(yīng)弦長之增大。
　　各型鋼板彈簧在不同載荷下均有弓高變形量及z*大允許載荷之?dāng)?shù)據(jù)，選鋼板彈簧不但要考慮靜載荷，還要顧及不平路面所造成的沖擊載荷，z*好選擇惡劣路面實(shí)測(cè)z*大變形量。任何情況下，弓形都不應(yīng)被壓平直。
　　筆者在使用鋼板彈簧過程中感到弓形鋼板弓高尺寸本來就大，再加上前支架，后吊耳支架，總高更大，致使機(jī)組重心高，穩(wěn)定性差?？紤]到在重載運(yùn)行中，路面不平顛簸時(shí)雖然鋼板彈簧弓高會(huì)降低，但在鋼板彈簧與車架之間仍有相當(dāng)距離，如將車軸由鋼板彈簧之下移至鋼板之上，可使重心降低鋼板各疊片厚度及軸徑之和的高度。注意在車軸上緣至車架下平面須留有足夠的安全距離，防止軸碰車架。筆者曾在不同機(jī)型試用過，效果甚好。
　　柴動(dòng)活塞機(jī)z*大規(guī)格18m3/min，其機(jī)組“噸位”相當(dāng)于130型2-3噸輕型貨車，選用鋼板彈簧時(shí)存在如下問題：
　　汽車懸架除用鋼板彈簧外，還輔以減震器，而柴動(dòng)活塞機(jī)卻僅采用鋼板彈簧。如果僅是選用130車之鋼板彈簧則彈力不足；如采用中型貨車的鋼板彈簧，承載能力雖不成問題，但該類鋼板彈簧前后耳距離z*小1400mm以上，比130汽車鋼板弦長至少大200mm，用于軸距較小的柴動(dòng)空壓機(jī)上，弦長大的前后鋼板彈簧將互碰。雖可向?qū)I(yè)廠家訂制大彈力小弦長的專用彈簧，但批量小，價(jià)格高且供貨進(jìn)度難以保證。
　　18m3/min柴動(dòng)活塞機(jī)沒有采用傳統(tǒng)的鋼板彈簧，而參照汽車扭桿彈簧結(jié)合自身特點(diǎn)，改為疊片扭簧。

　　4.9.1具體結(jié)構(gòu)
　　a鑒于實(shí)心扭桿彈簧，如果截面大，強(qiáng)度高，但扭轉(zhuǎn)剛度過強(qiáng)，若截面小扭轉(zhuǎn)剛度可以，但強(qiáng)度不足，不適于柴動(dòng)活塞機(jī)這種既要承受較重載荷，又要高彈性之需求，為此，將實(shí)心改成多片薄鋼板疊合為接近方形截面的組合，獲得強(qiáng)度彈性俱佳的疊片扭簧；
　　b前后軸采用無縫管，將內(nèi)方外圓之固定環(huán)焊于鋼管孔內(nèi)中部，使疊片扭簧貫穿空心軸筒，與固定環(huán)方孔緊配合，懸于固定環(huán)兩端外之疊片扭簧則可各自獨(dú)立扭轉(zhuǎn)變形；
　　c前彎臂有方孔的一端與懸伸出軸筒之外的疊片扭簧緊配合，方孔之外圓伸進(jìn)軸筒與軸筒內(nèi)孔的襯套活動(dòng)配合。前彎臂另一端形狀與汽車前軸的拳形端頭相同，伸進(jìn)轉(zhuǎn)向節(jié)的上下耳之間，裝上主銷后構(gòu)成鉸鏈機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)向節(jié)的軸伸端經(jīng)內(nèi)外滾錐軸承連接前輪轂及其上的輪輞輪胎。左右前彎臂鏡像對(duì)稱，分置于空心軸筒之兩端；
　　d各彈簧片兩端均鉆有螺栓孔，疊片扭簧伸出彎臂方孔之外，疊片外側(cè)各置擋片后用螺栓螺母將擋片及彈簧片緊固成一體，則彎臂被擋在軸端與擋片之間，只能繞軸中心擺動(dòng)而不能軸向竄動(dòng)；
　　e軸筒上焊左右軸座，經(jīng)螺柱螺母固定于車架下平面。軸座與疊片彈簧沿周向的方位應(yīng)形成彎臂向車行方向的后斜下方傾斜，與水平方向形成約18°-20°的夾角。
　　f后輪軸與前輪軸差別僅是無轉(zhuǎn)彎功能，后彎臂上端與前臂彎相同，其斜下方一端是錐孔，后輪仍用前輪轂，以一直軸取代轉(zhuǎn)向節(jié)，一端與前輪轂鏈接，另一端與彎臂錐孔緊配合。
　　車架及其上之所有重物經(jīng)前后彎臂壓在支承于路面上的前后車輪上，疊片扭簧受力后產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)彈性變形，實(shí)施緩沖減振之功能。
　　4.9.2設(shè)計(jì)要點(diǎn)
　　a疊片扭簧之單片彈簧鋼板的長×寬×厚及片數(shù)均影響其扭轉(zhuǎn)彈性，選材時(shí)力爭使多片彈簧疊合成的截面接近正方形。在周長相等的情況下正方形比矩形截面面積大，可獲相對(duì)大之強(qiáng)度和彈性，且正方形的外接圓相對(duì)矩形為小，固定環(huán)方孔的外接圓亦小，則空心軸內(nèi)徑隨之而小，從而可使空心軸筒外徑不致過大；
　　疊片扭簧單片彈簧選用彈簧鋼帶截成所需長度。經(jīng)查彈簧鋼帶國標(biāo)：寬×厚尺寸規(guī)格有50×8規(guī)格，6片可疊合成50×48接近正方形的截面，正好與95×7無縫管前后軸筒匹配，適用于18m3/min柴動(dòng)活塞機(jī)。如排量再大者，可選用63×60截面之疊片扭簧。
　　一種規(guī)格疊片扭簧通用于多種機(jī)型，其扭轉(zhuǎn)彈力對(duì)某些機(jī)型可能存在扭轉(zhuǎn)彈力過強(qiáng)或過弱的情況，對(duì)此，可通過加長或縮短固定環(huán)長度，改變疊片扭簧在固定環(huán)兩端面以外懸伸長度的辦法改變扭轉(zhuǎn)彈力，以適應(yīng)不同機(jī)型之需求。如果所需固定環(huán)過長，可采用2段短固定環(huán)，使兩者拉開距離至所需長度焊于軸筒內(nèi)，其與整體長固定環(huán)作用相同；
　　b疊片扭簧與固定環(huán)及彎臂方孔的配合
　　對(duì)于任何方形孔配合，均是只需一個(gè)方向配合，而相差90°的另一方向配合無實(shí)用價(jià)值，預(yù)留一定間隙即可。對(duì)于疊片扭簧與固定環(huán)及彎臂方孔的配合亦同此理。配合的方向按彈簧鋼板厚的方向，鋼帶國標(biāo)對(duì)厚度尺寸公差規(guī)定不嚴(yán)，多片疊合后的配合尺寸公差更大，同時(shí)還須考慮鋼帶不平，疊合后不能完全貼合，也影響配合。另外，此固定環(huán)尚須顧及疊片彈簧裝配時(shí)超過其長度的1/2須貫穿其方孔，亦影響配合，經(jīng)試驗(yàn)，預(yù)留1.0-1.3間隙，既能裝得進(jìn)去，又能使相互保持一定的緊度，避免車輪對(duì)軸筒相對(duì)松曠。
　　彎臂與疊片扭簧的配合長度短，且位于軸筒兩端之外，影響因素少，易裝配，一般預(yù)留0.8-1.0間隙，可獲得比固定環(huán)處更緊的配合，確保長期振動(dòng)沖擊下不松曠。
　　對(duì)于無須配合的鋼板寬度方向，預(yù)留1.4-1.6便可保裝后尚有間隙，本來此方向間隙再大亦可，之所以不令間隙過大，意在不使方孔外接圓過大，免得固定環(huán)外圓無謂增大。須知無縫 鋼管的外徑及壁厚規(guī)格分檔，檔與檔之間尺寸相差較大，有的尺寸雖有很小的增加便可能使所選鋼管落入大一檔規(guī)格，造成不必要的批量性浪費(fèi)。
　　鑒于鋼帶厚度尺寸公差較大，為避免發(fā)生厚片與厚片或薄片與薄片鋼板疊成一個(gè)組合，造成各組合總厚度相差很大，將產(chǎn)生或過緊或過松的不良配合。用分組選配的方式將厚片與薄片相互搭配，可使各組合的疊合厚度相近，鑒于同一卷鋼帶厚度一致，而不同卷厚度不一定相同，由供貨單位展平切段后分組選配較簡便，分組后用鐵絲穿過二端螺栓孔筒，易捆扎便于管理。
　　為避免疊合鋼板對(duì)不齊裝不進(jìn)，彎臂方孔，特別是位于軸筒中部的固定環(huán)方孔，裝入端須有較大倒角，從而保證裝配順利；
　　c前彎臂與前輪的連接
　　前彎臂斜下端的形狀尺寸應(yīng)與所用轉(zhuǎn)向節(jié)配套的汽車前軸拳形端形狀尺寸相同，用主銷將彎臂下端與轉(zhuǎn)向節(jié)的上下耳連接成鉸鏈機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)前輪轉(zhuǎn)向。
　　前彎臂下端主銷孔的內(nèi)傾角度應(yīng)按所選轉(zhuǎn)向節(jié)的既定內(nèi)傾角定，比如BJ130轉(zhuǎn)向節(jié)，其主銷孔與垂直面夾角8.5°，其中有1°是預(yù)留前輪外傾的，8.5-1=7.5°即是主銷內(nèi)傾角，故前彎臂下端的主銷孔與垂面夾角應(yīng)是7.5°，總裝后形成主銷內(nèi)傾為7.5°，前輪外傾為1°；
　　d疊片扭簧之扭轉(zhuǎn)變形量的設(shè)定
　　筆者對(duì)疊片扭簧尚無可用之計(jì)算公式，僅憑經(jīng)驗(yàn)設(shè)定，就18m3/min柴動(dòng)活塞機(jī)而言，前后彎臂向后斜下方傾斜與水平夾角約20°左右，總裝后重載之下疊片扭簧產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，彎臂與水平夾角約降至8°-10°，在有沖擊的凹凸不平的砂石土路上試車，彎臂與水平夾角至少應(yīng)有4°-5°夾角，筆者認(rèn)為在任何情況下該夾角不應(yīng)低于3°。
　　疊片扭簧較之鋼板彈簧結(jié)構(gòu)簡單、外形尺寸小，可有效降低機(jī)組重心高，制造簡單，成本低。特別是：雖然左右車輪位于同一根軸上，但疊片扭簧經(jīng)固定環(huán)從中間分成左右兩懸臂，裝于兩端的左右車輪，可以單獨(dú)運(yùn)動(dòng)，互不干擾，從而具備獨(dú)立懸架之優(yōu)勢(shì)，減少車架在不平路面行駛時(shí)的振動(dòng)，有助于消除轉(zhuǎn)向輪不斷偏擺的不良現(xiàn)象，從而獲得提高運(yùn)行速度之利。須知，只有轎車這種高檔汽車才舍得采用獨(dú)立懸架這種貴重結(jié)構(gòu)形式，而簡單的疊片扭簧卻可兼得獨(dú)立懸架和非獨(dú)立懸架之雙優(yōu)勢(shì)。
　　4.10轉(zhuǎn)向節(jié)及前后輪
　　轉(zhuǎn)向節(jié)是實(shí)現(xiàn)前輪轉(zhuǎn)向的關(guān)鍵零件，承受汽車運(yùn)行中的各種沖擊載荷，強(qiáng)度剛性要求高，系由專業(yè)廠家制造的40Cr模鍛件。
　　18m3/min柴動(dòng)活塞機(jī)之“噸位”與130系列汽車相近，采用1030汽車的轉(zhuǎn)向節(jié)，配以1030汽車之前輪轂，按GB516配套6.50-16輪胎，10層級(jí)，載荷975kg，5.5F-16輪輞，偏距102，輪胎螺絲孔分布圓φ190，輪轂安裝定位孔φ140，以及主銷及其配套件，汽配市場(chǎng)有主銷修理包，內(nèi)含主銷、端面軸承、銅套、楔形鎖銷、調(diào)整墊及蓋帽等系列配件，無需自己操心配套。
　　4.11牽引轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
　　汽車轉(zhuǎn)向是由司機(jī)操縱方向盤，經(jīng)一系列連桿機(jī)構(gòu)使前輪偏轉(zhuǎn)一定角度，實(shí)現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)彎。而柴動(dòng)活塞機(jī)則是機(jī)動(dòng)車拖拉柴動(dòng)空壓機(jī)，轉(zhuǎn)彎時(shí)，由牽引桿撥動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)柴動(dòng)空壓機(jī)之前輪轉(zhuǎn)向。
　　汽車轉(zhuǎn)向操縱系統(tǒng)由簡單的連桿機(jī)構(gòu)組成，而柴動(dòng)活塞機(jī)之牽引轉(zhuǎn)向系統(tǒng)又較汽車操縱機(jī)構(gòu)更加簡單（這對(duì)活塞機(jī)設(shè)計(jì)者不值詳述，略）。
　　僅提及兩件值得關(guān)注的問題：
　　a常見各種柴動(dòng)活塞機(jī)的牽引桿不是彎曲變形就是被補(bǔ)焊的傷痕累累，筆者先前也曾一再被要求將牽引桿加固加長，唯恐不結(jié)實(shí)。
　　筆者對(duì)此有不同看法：
　　所謂牽引桿，意在拖拉而非“橫別”，縱觀牽引桿的破損均系扭曲彎折而非拉斷，關(guān)鍵是前輪轉(zhuǎn)向角太小所致。諸位不妨統(tǒng)計(jì)一下，各型柴動(dòng)空壓機(jī)的前輪轉(zhuǎn)向角有多少超過25°的？反觀機(jī)動(dòng)車的前輪轉(zhuǎn)向角有多少是小于30°的？
　　柴動(dòng)空壓機(jī)經(jīng)常途經(jīng)各種惡劣路面，如果機(jī)動(dòng)車以較大前輪轉(zhuǎn)向角轉(zhuǎn)彎時(shí)，被牽引的柴動(dòng)空壓機(jī)之前輪轉(zhuǎn)向角小于機(jī)動(dòng)車前輪轉(zhuǎn)向角，則柴動(dòng)空壓機(jī)之前輪將被側(cè)向拖滑，牽引桿此時(shí)受到的不是拉力，而是橫向彎矩。倘若路面不平或車輪陷入軟土路面，側(cè)向拖滑阻力劇增，牽引桿所承受的彎曲應(yīng)力隨之劇增，而牽引機(jī)動(dòng)車仍在拖拉轉(zhuǎn)彎，牽引桿能不損壞嗎？牽引桿越長越易別彎或別斷。
　　筆者淺見，柴動(dòng)空壓機(jī)前輪轉(zhuǎn)向角至少應(yīng)大于30°，牽引桿長度1.6米足以確保牽引車與柴動(dòng)空壓機(jī)在轉(zhuǎn)彎時(shí)互不相碰，再長則有害無益。
　　疊片扭簧雖有諸多優(yōu)勢(shì)，但存在前輪轉(zhuǎn)向角不易增大的不足：
　　采用疊片扭簧其前輪至軸端距離較小，在轉(zhuǎn)彎時(shí)前輪輪輞與前彎臂上端z*先接觸，這猶如單側(cè)剎車的接觸將導(dǎo)致翻車事故。為此設(shè)計(jì)時(shí)須保證在前輪轉(zhuǎn)向角達(dá)z*大時(shí)，兩者不準(zhǔn)相碰，在適當(dāng)位置設(shè)可調(diào)止動(dòng)螺絲或擋塊限位，防止發(fā)生此危險(xiǎn)的接觸。
　　加大輪輞與前彎臂上端距離的途徑：
　　a加大前彎臂上下兩端之軸向距離
　　前彎臂類似一端固定的懸臂件，既承受交變載荷又承受巨大的沖擊，須有足夠的強(qiáng)度及剛性，上下兩端軸向距離宜小不宜大，不到萬不得已，z*好別增大；
　　b采用大規(guī)格輪胎
　　通常采用6.50-16輪胎，配套5.5F-16輪輞足以適用，為增大，前輪轉(zhuǎn)向角，可采用7.00-16輪胎及相應(yīng)輪輞，此可使彎臂上端與輪輞沿徑向距離加大則前輪轉(zhuǎn)向角隨之加大。
　　大于7.00-16輪胎雖能使前輪轉(zhuǎn)向角更大，但輪胎過大不宜選用；
　　c選用大規(guī)格轉(zhuǎn)向節(jié)
　　轉(zhuǎn)向節(jié)主銷孔中心線與其軸伸端軸心延長線的交點(diǎn)至內(nèi)軸承端面的距離影響輪胎至軸端距離，比如1030汽車之轉(zhuǎn)向節(jié)該尺寸是50，1041汽車轉(zhuǎn)向節(jié)是58，距離加大58-50=8mm前輪轉(zhuǎn)向角約可增大5°。
　　若經(jīng)改用7.00-16輪胎及1041轉(zhuǎn)向節(jié)后，前輪轉(zhuǎn)向角還達(dá)不到30°的話，方可適當(dāng)增大彎臂上下端軸向距離。

　　5、柴動(dòng)螺桿機(jī)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問題
　　18m3/min以上中低壓柴動(dòng)螺桿機(jī)需求日漸旺盛，現(xiàn)以22m3/min，排氣壓力1.3MPa柴動(dòng)螺桿機(jī)為例探討幾個(gè)設(shè)計(jì)問題。
　　5.1柴油機(jī)的選擇
　　常見宣傳柴動(dòng)螺桿機(jī)采用進(jìn)口柴油機(jī)的廣告，筆者也知道國外有幾種品牌柴油機(jī)名聲顯赫，不過在調(diào)研中也獲知國內(nèi)幾種型號(hào)柴油機(jī)無論性能、排放水平以及可靠性等均可滿足柴動(dòng)螺桿機(jī)的需求，價(jià)格適中，特別是售前售后服務(wù)更具優(yōu)勢(shì)，何必舍近求遠(yuǎn)去國外燒錢呢？
　　GB19153頒發(fā)之后對(duì)空壓機(jī)節(jié)能要求越來越嚴(yán)格，據(jù)節(jié)能形勢(shì)，主機(jī)能效按2級(jí)設(shè)定較為穩(wěn)妥，為使驅(qū)動(dòng)功率留有余地，軸功率按輸入比功率2級(jí)至3級(jí)之間的數(shù)據(jù)，以10kW/（m3/min）計(jì)算所需軸功率：10×22=220 kW，據(jù)此選擇柴油機(jī)，經(jīng)查XX廠增壓中冷柴油機(jī)工程型標(biāo)定功率/轉(zhuǎn)速為277 kW /2200r，12h凈功率為277×0.9×0.9=224.4 kW，廠家答稱無須另加儲(chǔ)備功率，可以滿足220 kW軸功率之需。排放等級(jí)國Ⅲ符合環(huán)保要求。
　　5.2螺桿機(jī)與柴油機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的匹配
　　柴油機(jī)旋向除特殊需求，全國統(tǒng)一，而螺桿機(jī)的旋向卻是既有右旋又有左旋，鑒于尚未見到頭尾雙軸伸之螺桿機(jī)，也沒有哪個(gè)廠家可以接受改變旋向的訂貨，因此有相當(dāng)數(shù)量螺桿機(jī)的旋向與柴油機(jī)相反。無奈之下螺桿機(jī)廠家采取附加增速齒輪改變軸伸旋向的下策，去適應(yīng)柴油機(jī)之旋向。
　　此法存在：
　　a齒輪傳動(dòng)效率97-98%，僅此一項(xiàng)便使功耗無謂增加2-3%；
　　b增速齒輪裝置使主機(jī)售價(jià)至少增加萬元以上，盡管并不需要增速，比如有的“增速”齒輪速比0.947:1還有點(diǎn)減速，被蒙在鼓里的用戶卻為此掏錢買單；
　　c螺桿機(jī)只有螺桿機(jī)油，其強(qiáng)項(xiàng)是耐高溫、抗氧化和高閃點(diǎn)，而非高速旋轉(zhuǎn)的增速齒輪z*需要的潤滑性能。在加載工況因油分壓力高、油壓高，尚可彌補(bǔ)潤滑性能低的缺憾，但在卸載工況油分壓力低，為彌補(bǔ)油壓低之不足，人為提高油分壓力以提高油壓，致使能耗因之增高；
　　d螺桿機(jī)為防止起動(dòng)電流大沖擊電網(wǎng)和本電動(dòng)機(jī)，而采用常閉型進(jìn)氣閥，起動(dòng)時(shí)油壓建立滯后，高速齒輪因之受損。帶有增速齒輪裝置的螺桿機(jī)齒輪易損這不爭的事實(shí)，使螺桿機(jī)可靠性高的賣點(diǎn)無端蒙羞；
　　e增速齒輪箱使螺桿機(jī)外形尺寸和重量增大，使螺桿機(jī)尺寸小重量輕的優(yōu)勢(shì)失真。
　　當(dāng)初螺桿機(jī)的旋向是如何設(shè)定的？螺桿機(jī)在柴油機(jī)誕生42年后才問世，且其初衷是用于柴油機(jī)增壓，對(duì)柴油機(jī)的旋向是早就知道的，恐怕也能預(yù)知將存在柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的前景，怎么還能出現(xiàn)與柴油機(jī)旋向相反的尷尬呢？當(dāng)今螺桿機(jī)設(shè)計(jì)和制造技術(shù)早已駕輕就熟，不知是否有改變旋向的計(jì)劃。
　　為數(shù)不少的組裝企業(yè)，面對(duì)國內(nèi)外多少性能優(yōu)異、旋向適配的螺桿機(jī)于不顧，偏要選那存在諸多不足之增速比為1:1的高價(jià)螺桿機(jī)頭呢？
　　5.3柴油機(jī)的怠速需適當(dāng)提高
　　怠速是柴油機(jī)對(duì)外無功率輸出，保持穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的z*低轉(zhuǎn)速，僅適用于起動(dòng)暖車，停機(jī)前均勻散熱之用，宜低不宜高。
　　鑒于螺桿機(jī)與柴油機(jī)之間系通過聯(lián)軸器直聯(lián)，雖然螺桿機(jī)及聯(lián)軸器的起動(dòng)慣性不大，轉(zhuǎn)動(dòng)阻力矩較小，但這畢竟是柴油機(jī)調(diào)定怠速時(shí)沒顧及的負(fù)荷。若按原怠速的話，恐怕影響怠速之穩(wěn)定且怠速排氣冒黑煙，筆者淺見，將怠速提高至800r/min為宜。雖然從理論上講怠速提高油耗將有所提高，低溫運(yùn)轉(zhuǎn)磨損亦有加重趨勢(shì)，但轉(zhuǎn)速增量有限，負(fù)面影響可忽略不計(jì)。
　　5.4螺桿機(jī)的冷卻需柴油機(jī)代勞
　　螺桿機(jī)軸伸與柴油機(jī)直聯(lián)，沒有多余的軸伸傳動(dòng)冷卻風(fēng)扇，電動(dòng)螺桿機(jī)是用單獨(dú)小電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇，而柴動(dòng)螺桿機(jī)無電，無小電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇，均是將螺桿機(jī)的油散熱器與柴油機(jī)之水散熱器并列，共用柴油機(jī)風(fēng)扇扇風(fēng)冷卻。對(duì)于增壓中冷型柴油機(jī)的油散熱器則是與水散熱器及中冷散熱三者并列，三合一散熱器較之二合一散熱器所需之冷卻風(fēng)扇散熱能力要大得多，如下僅對(duì)三合一散熱器結(jié)構(gòu)形式，技術(shù)要求如何設(shè)定及改換冷卻能力大的新風(fēng)扇等的相關(guān)問題加以探討。
　　a三合一散熱器的結(jié)構(gòu)形式
　　柴油機(jī)原有之水散熱器，中冷散熱器及原有水、空氣管路已不適用。
　　三種散熱器各有不小的外形尺寸，共有6條粗細(xì)不等的進(jìn)出管路如何排列布局，將涉及各介質(zhì)的流程、裝拆維護(hù)乃至機(jī)組的布局及外形尺寸。
　　筆者見到的三合一散熱器均是各散熱器豎置左中右并列，各自的進(jìn)出口分接于上下部，左右兩側(cè)之散熱器的進(jìn)出管路分別擠在同名散熱器之側(cè)，中間的散熱器進(jìn)出管不是向左便是向右橫移后與相關(guān)部位連接。此種布局的三合一散熱器橫向尺寸甚大，至少超過2m，6條管路顯得松散凌亂特別是中冷散熱器進(jìn)出管直徑至少中φ70以上，位于一側(cè)轉(zhuǎn)彎不易。
　　考慮到：
　　增壓器位于柴油機(jī)排氣側(cè)上方，其進(jìn)出口均位于柴油機(jī)之上部；
　　水泵進(jìn)口位在柴油機(jī)中部，節(jié)溫器位在另一側(cè)之中上部；
　　螺桿機(jī)油散熱器進(jìn)出油管位于主機(jī)之下部。
　　據(jù)此，將三合一散熱器設(shè)計(jì)成橫置上中下并列，位于上部的中冷散熱器之進(jìn)口與增壓器出口水平相連，另一側(cè)的出口與同側(cè)的柴油機(jī)進(jìn)氣口水平相連，粗大的進(jìn)出氣口接頭位于方形三合一散熱器與圓形風(fēng)扇罩相交上方的左右角的空檔處，互不干擾；
　　位于三合一散熱器中部的水散熱器φ50/φ45的進(jìn)出水管接頭分別與兩側(cè)中上部的水泵及節(jié)溫器連接；
　　位于三合一散熱器下部的油散熱器之進(jìn)出口經(jīng)細(xì)長的進(jìn)出油管與螺桿機(jī)下部相連。
　　看似簡單的轉(zhuǎn)90°，使各散熱器之進(jìn)出管路分上中下三層有序排列，使令人頭疼的中冷散熱器粗大管路不易排列的難點(diǎn)迎刃而解。
　　b三合一散熱器的設(shè)計(jì)與制造
　　迄今，螺桿機(jī)散熱器均是由專業(yè)的鋁翅片散熱器廠家按螺桿機(jī)廠提供的初步結(jié)構(gòu)設(shè)想，及柴油機(jī)的標(biāo)定功率、水泵流量、增壓器的流量、出口溫度及壓力、螺桿機(jī)的容積流量、排氣壓力、軸功率以及三合一散熱器的水、空氣、油的進(jìn)出口要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。
　　考慮到柴動(dòng)空壓機(jī)用柴油機(jī)與車用柴油機(jī)工作有所不同，汽車除加速、爬坡外，多在經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，水溫常在80℃-90℃，而柴動(dòng)空壓機(jī)約75%的時(shí)間在額定狀態(tài)運(yùn)行，約25%的卸載狀態(tài)下既頻繁又短暫，水溫多在85℃-95℃，炎熱時(shí)也有95℃-97℃，若超過98℃則屬設(shè)計(jì)失當(dāng)。
　　具體要求如下：

　　初始階段還須提出三合一散熱器高×寬的尺寸要求，其目的在于：
　　常見20m3/min以上中低壓柴動(dòng)螺桿機(jī)高×寬尺寸多在2200×2100，個(gè)別品牌樣本自稱其高度2450。試想柴動(dòng)螺桿機(jī)用戶工地是在野外山地，途徑路面崎嶇、路窄、彎急、土埂壕溝是家常便飯，這樣龐然大物的通過性和穩(wěn)定性恐怕值得再考慮。
　　考慮到：柴動(dòng)螺桿機(jī)組寬度尺寸取決于三合一散熱器的寬度尺寸及油分在機(jī)上的布置，好在適當(dāng)加長車架可有效減小油分橫向占位，故三合一散熱器的寬度尺寸便成為決定性因素。機(jī)組高度尺寸受制于三合一散熱器和增壓器的高度尺寸，鑒于增壓器有降低高度的對(duì)策（見后文），三合一散熱器亦成決定因素，如能將其高×寬大約控制在1750×1650，則機(jī)組的高×寬便可約束在2000×1900，這就達(dá)到了良好的瘦身效果。
　　散熱器廠據(jù)此計(jì)算提出s*輪設(shè)計(jì)方案，經(jīng)與螺桿機(jī)廠非止一次的協(xié)調(diào)修正后，散熱器廠家提出的三合一散熱器所需之風(fēng)量、風(fēng)壓及功耗的新風(fēng)扇還須等待能否尋得適用的商品風(fēng)扇，以及交柴油機(jī)廠審核確定能否接受新風(fēng)扇這兩道關(guān)卡。
　　5.5尋求新風(fēng)扇是個(gè)麻煩事
　　冷卻風(fēng)扇和三合一散熱器二者對(duì)于冷卻相輔相成缺一不可。
　　三合一散熱器所需之風(fēng)量、風(fēng)壓，柴油機(jī)原冷卻風(fēng)扇能力不足，須改換大風(fēng)扇。
　　風(fēng)扇看似簡單，其實(shí)不然，當(dāng)今風(fēng)扇雖有成熟設(shè)計(jì)計(jì)算程序，但計(jì)算公式中的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)不是w*值，而是一個(gè)范圍，這取決于設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)，計(jì)算結(jié)果往往尚需試驗(yàn)驗(yàn)證并予修正方能獲得正果。
　　國內(nèi)軸流風(fēng)扇品種眾多市場(chǎng)巨大，汽車工業(yè)所用的風(fēng)扇也有龐大的產(chǎn)供銷產(chǎn)業(yè)，但卻罕有適用者。按需搜索結(jié)果，大多是合資或外資廠家才有相近風(fēng)扇可供選擇。
　　考慮到風(fēng)扇外徑大、葉片長對(duì)強(qiáng)度剛性要求高，可靠性難保不出問題，且功耗亦相對(duì)較高，一般外徑φ850-φ900較為適用。
　　初選之風(fēng)扇須交柴油機(jī)廠審核認(rèn)可，這是因?yàn)椴裼蜋C(jī)原風(fēng)扇的功耗肯定沒有新風(fēng)扇功耗大，哪怕其有儲(chǔ)備功率，但是否能滿足新風(fēng)扇的功耗，以及傳動(dòng)皮帶能否驅(qū)動(dòng)增大后的功率，只有柴油機(jī)廠家才能說得明白。另外，新風(fēng)扇與原風(fēng)扇連接法蘭的連接也須驗(yàn)證是否可行，這需由空壓機(jī)廠居中協(xié)調(diào)。如果風(fēng)量風(fēng)壓相差不大，請(qǐng)散熱器廠研究是否予以認(rèn)可，反正設(shè)計(jì)不是1+1=2那么不可變動(dòng)。如散熱器廠不認(rèn)可，則需另尋風(fēng)扇，一般z*多經(jīng)二個(gè)回合的整改都能圓滿解決，至于連接不合之事，柴油機(jī)廠可增設(shè)轉(zhuǎn)接座多能解決。
　　設(shè)計(jì)人員對(duì)此類反復(fù)整改，事先應(yīng)有一定的思想準(zhǔn)備，這不像買白菜隨便挑幾顆那么簡單。
　　5.6增壓器在機(jī)上的位置
　　柴油機(jī)的增壓器通常有兩種位置，常見的是位于各缸中部排氣管上方，另一種是位于飛輪殼上方空擋處，有專用的排氣管連接，柴油機(jī)用戶可按所需，在二種位置中任選其一。
　　筆者淺見，柴動(dòng)螺桿機(jī)的高度大多取決于增壓器的高度，增壓器位于飛輪殼上方相對(duì)在機(jī)身上方至少低250~300。因有次高的散熱器，雖不一定等量降低此數(shù)，卻可使機(jī)組的高度按次高的散熱器而定，預(yù)期約可降低200~230，這對(duì)降低機(jī)組高度意義重大。比如斯太爾汽車之增壓器便是位于飛輪殼上方，坐落在柴油機(jī)上方的平頭駕駛室的高度因之而降低。
　　5.7柴油機(jī)對(duì)空濾的要求更甚于空壓機(jī)
　　柴油機(jī)在高溫高壓下運(yùn)行，工況遠(yuǎn)比空壓機(jī)惡劣，對(duì)空濾的要求比空壓機(jī)更高（注意勿將此相對(duì)而言的說法誤解為空壓機(jī)空濾的要求可以放松）。
　　筆者當(dāng)年調(diào)研時(shí)，曾見某型柴動(dòng)空壓機(jī)運(yùn)行中柴油機(jī)排氣不但冒黑煙，而且煙中夾雜有目視可見之黑色塊狀物，隨風(fēng)漂游，柴油機(jī)排故者一上來就懷疑空濾可能有問題。當(dāng)檢視柴油機(jī)之雙級(jí)空濾堵塞報(bào)警器的綠色標(biāo)志并未由綠轉(zhuǎn)變成紅色，外觀未見破損，隨之將排故目光轉(zhuǎn)向機(jī)油濾清器。當(dāng)將離心式機(jī)油濾清器拆開后，見到殼內(nèi)壁附有很厚的沉積物，細(xì)看后確認(rèn)是油和粉塵之混合物。聽空壓機(jī)司機(jī)講，該機(jī)開機(jī)不過數(shù)月，哪來這么多粉塵？柴油機(jī)排故者立馬回過頭來拆檢雙級(jí)空濾，發(fā)現(xiàn)其紙濾芯稍有破損，這不但不使流動(dòng)阻力增加，反而是更加通暢，堵塞報(bào)警器當(dāng)然不會(huì)由綠轉(zhuǎn)紅報(bào)警。
　　此故障幸好發(fā)現(xiàn)及時(shí)，沒造成嚴(yán)重后果，但卻給人以啟示：單靠司機(jī)自覺經(jīng)常檢視難?？諡V正常功能。老實(shí)講，這還是在城郊基建工地，對(duì)于大量運(yùn)行于野外山地風(fēng)向多變的鉆機(jī)、風(fēng)鎬等作業(yè)工地上，工作時(shí)產(chǎn)生的大量粉塵經(jīng)常隨變向之風(fēng)漫天飛揚(yáng)，無法按常規(guī)那樣避風(fēng)防塵，在如此惡劣環(huán)境下柴油機(jī)傳統(tǒng)的雙級(jí)空濾除需防濾芯破損之外，尚需進(jìn)一步提高濾清效果。
　　現(xiàn)代高速柴油機(jī)已在雙級(jí)空濾的基礎(chǔ)上發(fā)展成三級(jí)空濾，比如常見之“排氣引射式預(yù)先過濾裝置”前置于雙級(jí)空濾之前，為減輕二級(jí)空濾之負(fù)擔(dān)，獲得相當(dāng)滿意之預(yù)濾效果，還有沙漠型、離心型前置濾清器等亦都見于實(shí)際應(yīng)用。
　　考慮到排氣引射預(yù)過濾裝置自柴油機(jī)排氣管口始向上高至少650，對(duì)于用在有駕駛室的如裝載機(jī)之類的設(shè)備，該裝置位于駕駛室旁，并不顯大。但對(duì)柴動(dòng)螺桿機(jī)而言，這就太高了，效果雖好卻不能選用。有種離心式前置濾清器，利用簡單的離心機(jī)構(gòu)可有效預(yù)先濾掉甚多塵沙，其圓柱形外形雖很大，因其濾后出口可用軟管轉(zhuǎn)彎接入二級(jí)空濾，而柴動(dòng)螺桿機(jī)罩殼很大，其空閑空間亦大，如將空閑空間上方之罩殼頂部下沉上大下小之圓臺(tái)形凹坑，將離心式前置濾清器沉降在凹坑內(nèi)，則可避免機(jī)組高度增高，可為柴油機(jī)延壽做出一定貢獻(xiàn)。
　　5.8前后輪之間無論何物，不可距路面過近
　　常見柴動(dòng)螺桿機(jī)前后輪之間，置柴油箱或其他雜物，距路面甚近，有如機(jī)場(chǎng)接送客大轎車前后輪之間擋板緊貼路面一樣。須知機(jī)場(chǎng)路面平直無物可碰，而柴動(dòng)螺桿機(jī)常通過崎嶇不平土埂壕溝砂石土路，遇有土埂或車輪陷入土坑，則前后兩輪之間距路面過近，必碰無疑。如是柴油箱觸碰路面，輕者油箱變形，重者破損漏油，山地野外無備件可換，為防爆炸又不可補(bǔ)焊，奈何！
　　可參照與柴動(dòng)螺桿機(jī)“噸位”相近的載重汽車及越野車的z*小離地間隙在240-300之間酌選，以策安全。
　　5.9柴動(dòng)螺桿機(jī)亦如柴動(dòng)活塞機(jī)一樣不設(shè)柴油箱
　　量大面廣的18m3/min以上中低壓柴動(dòng)螺桿機(jī)標(biāo)定功率至少超過200kW接近300kW，按全負(fù)荷z*低油耗220g/kW?h計(jì)其8h所需多少柴油？碩大無朋的柴油箱置于何處？不如從機(jī)旁必備的大油桶直接吸油來得簡單實(shí)用，設(shè)計(jì)者不必為布置柴油箱犯愁，且罩殼內(nèi)寬綽，維護(hù)空間大，也為司機(jī)免去經(jīng)常上油之苦，何樂而不為？
　　5.10柴動(dòng)螺桿機(jī)的底盤可與柴動(dòng)活塞機(jī)底盤通用。
　　5.11柴動(dòng)螺桿機(jī)的容調(diào)
　　筆者對(duì)柴動(dòng)螺桿機(jī)由當(dāng)初之節(jié)流容調(diào)轉(zhuǎn)而廣泛采用經(jīng)濟(jì)性上佳的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)方式贊嘆不已，期望電動(dòng)螺桿機(jī)早日實(shí)現(xiàn)滑（轉(zhuǎn)）閥轉(zhuǎn)速容調(diào)取代高能耗的節(jié)流容調(diào)。

　　6、柴動(dòng)活塞機(jī)的氣量調(diào)節(jié)
　　我國柴動(dòng)活塞機(jī)量大面廣，在長期使用過程中，對(duì)現(xiàn)有的兩種不同調(diào)節(jié)方式，不但業(yè)內(nèi)互有爭議，就連用戶也介入其中，竟以調(diào)節(jié)方式判定空壓機(jī)之優(yōu)劣，據(jù)以決定采購意向。對(duì)此有必要予以深入探討。
　　柴動(dòng)活塞機(jī)現(xiàn)有兩種調(diào)節(jié)方式并存：
　　一種調(diào)節(jié)方式是：活塞機(jī)與柴油機(jī)經(jīng)離心離合器連接，每當(dāng)用氣量小于供氣量時(shí)，系統(tǒng)氣壓隨之升高，超壓空氣壓開調(diào)節(jié)閥進(jìn)入轉(zhuǎn)速控制器，將柴油機(jī)油門由z*大拉至z*低，柴油機(jī)由額定轉(zhuǎn)速直降至怠速，降速過程中離心離合器自動(dòng)分離，活塞機(jī)停轉(zhuǎn)，吸氣與排氣隨之停止，系統(tǒng)氣壓便停止升高，隨著繼續(xù)用氣，氣壓開始下降，約至0.55MPa時(shí)，調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，轉(zhuǎn)速控制器失去超壓空氣作用，將油門由z*小推至z*大，柴油機(jī)則由怠速直升至額定轉(zhuǎn)速，升速過程中離心離合器自動(dòng)接合，活塞機(jī)在柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)下恢復(fù)正常進(jìn)氣和排氣。
　　另一種調(diào)節(jié)方式是：每當(dāng)用氣量小于供氣量時(shí)，系統(tǒng)氣壓隨之升高，超壓空氣壓開調(diào)節(jié)閥進(jìn)入減荷閥，將活塞機(jī)進(jìn)氣口關(guān)閉，吸氣和排氣隨之停止，系統(tǒng)氣壓便停止升高，柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)空轉(zhuǎn)的活塞機(jī)，轉(zhuǎn)速由額定轉(zhuǎn)速升至z*高空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速。隨著繼續(xù)用氣，系統(tǒng)壓力逐漸下降，約至0.55MPa，調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，減荷閥失去超壓空氣作用后，吸氣口開啟，活塞機(jī)恢復(fù)正常吸氣和排氣，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速則由z*高空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速降至額定轉(zhuǎn)速。
　　兩者的區(qū)別是：卸載時(shí)，前者柴油機(jī)由額定轉(zhuǎn)速降至怠速，后者是柴油機(jī)由額定轉(zhuǎn)速升至z*高空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速。爭議的焦點(diǎn)是：轉(zhuǎn)速低磨損輕，可靠性高，油耗低節(jié)能；后者轉(zhuǎn)速高磨損重，可靠性低，油耗高，不節(jié)能。
　　擁戴第一種調(diào)節(jié)方式的是多數(shù)派，尤其是用戶幾乎100%強(qiáng)調(diào)節(jié)能說。
　　筆者看好第二種調(diào)節(jié)方式，具體分析如下：
　　6.1油耗低之說僅憑表象，存在片面性。
　　筆者為此請(qǐng)XX柴油機(jī)廠對(duì)用量z*大的6135柴油機(jī)實(shí)測(cè)怠速與z*高空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速兩工況油耗，結(jié)果是后者油耗是前者的3.8倍，這是靜態(tài)數(shù)據(jù)。但在實(shí)際動(dòng)態(tài)運(yùn)行中，每次調(diào)節(jié)，柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速均是在額定轉(zhuǎn)速與怠速兩個(gè)極端急降快升，有如轟油門，突突突冒出一股股濃煙，這濃煙是燃油沒完全燃燒的產(chǎn)物，這也是能源浪費(fèi)，將此損失計(jì)入油耗的話，天平將向哪方傾斜？
　　6.2怠速不宜頻繁發(fā)生，持續(xù)時(shí)間不應(yīng)超過3-5min
　　國人選購空壓機(jī)普遍偏大，運(yùn)行中常因供氣量大于用氣量而頻繁的由加載工況轉(zhuǎn)入卸載工況，即額定轉(zhuǎn)速經(jīng)常轉(zhuǎn)換成怠速，而卸載持續(xù)時(shí)間超過3-5min更不少見，螺桿機(jī)使用說明書中均有卸載時(shí)間超過15-30min，由PLC控制自動(dòng)停機(jī)的內(nèi)容，從旁證實(shí)長時(shí)間卸載的客觀存在。
　　頻繁加卸載變換，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速急降快升，內(nèi)部燃燒質(zhì)量因反復(fù)突變而惡化，離心離合器頻繁分離接合沖擊不止，使柴油機(jī)和活塞機(jī)均不停的遭受額外損傷，較之怠速節(jié)油之說孰輕孰重？
　　6.3轉(zhuǎn)速高可靠性差之說是個(gè)偽命題
　　a活塞機(jī)人士對(duì)高轉(zhuǎn)速的恐懼心理殃及柴油機(jī)
　　v型活塞機(jī)歷來采用同步轉(zhuǎn)速1000r/min的6極異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，上世紀(jì)八十年代由國外傳入以同步轉(zhuǎn)速1500r/min之4極異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的高速短行程設(shè)計(jì)理念，一些企業(yè)匆忙跟進(jìn)開發(fā)，在遇到一些沒預(yù)料到的問題后，又悄然退出，從此在眾多企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)人員中產(chǎn)生排斥高轉(zhuǎn)速的心理，以至對(duì)柴油機(jī)高轉(zhuǎn)速也難以接受（高速短行程是非成敗非拙文議題，蓋因高速之說而被順便提及）。
　　b柴油機(jī)z*佳狀態(tài)在標(biāo)定轉(zhuǎn)速
　　當(dāng)今柴油機(jī)車用型2900r/min，工程型2100-2400r/min早已不在話下。
　　高速柴油機(jī)之熱動(dòng)力計(jì)算、轉(zhuǎn)動(dòng)件之動(dòng)平衡、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、材料、熱表面處理、制造精度、裝配間隙乃至潤滑、冷卻等均按高轉(zhuǎn)速設(shè)定，在標(biāo)定轉(zhuǎn)速及相近轉(zhuǎn)速下性能、可靠性俱佳，而在低轉(zhuǎn)速下，因燃燒不充分，自潔能力下降、積炭加重，低溫低速下潤滑不良，燃燒惡化、油耗升高、性能降低、轉(zhuǎn)動(dòng)件因不在z*佳平衡狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)振動(dòng)大、內(nèi)部負(fù)荷分配不佳、磨損加劇，而且怠速僅能維持不對(duì)外輸出功率的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，不能超過3-5min。
　　相對(duì)于第一種調(diào)節(jié)方式，第二種調(diào)節(jié)方式卸載時(shí)柴油機(jī)由標(biāo)定轉(zhuǎn)速升高至z*高空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，其大小取決于調(diào)速器的穩(wěn)定調(diào)速率，工程型的穩(wěn)定調(diào)速率為8-12%，即z*高空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速z*高不大于標(biāo)定轉(zhuǎn)速的12%，此亦接近z*佳狀態(tài)轉(zhuǎn)速范圍。
　　筆者就兩種不同調(diào)節(jié)方式曾向多家柴油機(jī)廠請(qǐng)教，對(duì)方從柴油機(jī)角度看，無一例外的認(rèn)為第二種調(diào)節(jié)方式優(yōu)于第一種調(diào)節(jié)方式。
　　c空壓機(jī)的z*佳狀態(tài)亦在額定轉(zhuǎn)速
　　空壓機(jī)亦同柴油機(jī)一樣，是按特定的技術(shù)條件設(shè)計(jì)的，偏離額定工況越多，越趨不利。第一種調(diào)節(jié)方式每一次調(diào)節(jié)均經(jīng)歷由額定轉(zhuǎn)速急降至零速，再快升至額定轉(zhuǎn)速，這反反復(fù)復(fù)的轉(zhuǎn)停交變對(duì)啟動(dòng)慣性力大，摩擦阻力大的活塞機(jī)之潛在損傷與怠速節(jié)油孰輕孰重？用戶對(duì)空壓機(jī)的s*要需求是可靠性，而活塞機(jī)頻繁的啟動(dòng)、停車過程中所增加的高值高頻沖擊應(yīng)力，易造成閥片及彈簧早期損壞，沒有穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)談何怠速節(jié)能？
　　第二種調(diào)節(jié)方式每一次調(diào)節(jié)，其轉(zhuǎn)速的變動(dòng)量z*大不過12%，且是在z*佳轉(zhuǎn)速左近運(yùn)行，其優(yōu)勢(shì)不言而喻。

　　后記
　　筆者多處引用金銀先生主編《汽車使用維修大全》中諸位專家的精辟圖文，使本人早年有限所學(xué)得以復(fù)蘇并提高，也為拙文增值頗多，受益匪淺。在此深表謝意！
　　<連載完！>

 

來源：孫景昌