工程车辆油气悬挂系统防进气装置研究

姜海++赵海山

摘要：防止工程车辆存放时空气进入其液控系统，致使液压执行机构动作不规则或过慢，只能采用定期人工排气来恢复系统工况的问题，拟采用由单向阀组、蓄能器等组成的外挂式防进气装置，在工程车辆存放时，将该装置接于进、回油路两通接口，确保系统始终充满油液，防止空气进入，在工程车辆启动时解除该装置，保持系统的工作性能，提高系统可靠性，降低故障率，减少维修次数。

关键词：工程车辆油气悬挂系统；防进气装置

中图分类号： U463 文献标识码：A 文章编号1672-3791（2016）11（a）-0000-00

1问题的提出

油气悬挂系统采用可调式弹性结构，即利用油液传递压力，氮气作为弹性介质的油气弹性悬挂。其作用是使工程车辆在陆上行驶时，缓和地面冲击和吸收振动，提高工程车辆行驶平稳性和使用可靠性。

装有液控系统的工程车辆停放一段时间后，其液控系统中会进入空气，这将严重影响系统的正常工作。系统中的液压泵进气，会使液压泵吸油不良，系统液压油流量不足，导致液压执行机构动作过慢；液压油液中混有空气，会使液压系统压力不稳定，导致执行机构动作不规则。另外，在液压系统使用过程中不可避免的会出现气穴和气蚀现象，液压油中混入空气无疑会加剧气穴和气蚀现象。气穴和气蚀会产生噪声污染和振动，并且气蚀不仅会使元件表面腐蚀、局部金属疲劳，造成系统内泄漏过大，还会使油液污染和变性，影响系统工作性能[1]。对于上述问题，现工程车辆不具备预防措施和手段，系统排气只能采用人工定期排气，且人工排气无法从根本上解决系统进气的问题。本文研制的装置，在工程车辆停放时外挂到原车液压系统中，保持系统始终充满油液，使空气无法进入系统，在工程车辆启动前解除该装置，减缓系统运行时产生的气穴和气蚀现象，从而保证工程车辆性能状态，提高系统可靠性，降低故障率，延长液压元件使用寿命，减少维修次数。并对系统还可起到降噪和减振的作用，对保障工程车辆完好率具有重要意义。

2预防措施

近年来，液压系统进气对液压系统工作的影响越来越受到国内外从事液压系统工作的研究人员的重视。解决的方法有：①合理设计油箱。如水平截面积大于油液深度，设置隔板以延长油在油箱内的停留时间，进出油口尽量设置得远些，以及体积要大。②合理选用工作液。采用消泡性好的工作油液，或在油液中加入消泡剂，使油箱中的气泡很快上浮而消失。③用正确的配管方法，尽量减少液压泵的吸油高度，液压泵吸油管路连接处严格密封。④防止节流气穴，使阀口前后压力比满足P1/P2<3.5的要求。⑤确保液压泵吸油口有足够的进口压力。⑥对于垂直（或倾斜）安装，主要靠负载和活塞自重下行的液压缸，设计下行回路时应考虑对上腔适当加压（如0.5MPa），以保证上腔始终充满油液防止液压缸内发生气穴。⑦在系统设计时注意把液体中的最低压力限制在空气分离压以下，这样既可以防止混入空气，也可以防止液体汽化形成气泡。⑧大惯性的执行元件在运动中因突然停止或换向时，会在进油腔形成空穴，为防止形成空穴，应设置补油回路。⑨可在油箱吸油侧的底部从中间隔板至箱壁间蒙上一层60～100目的金属网，把排回油箱中油液气体分离出来。⑩在维修安装中，必须排除元件及管路中的空气，并将吸油管及泵体灌满油液，保持油管密封良好[2]。

3解决方案

以某型工程车辆的油气悬挂装置为例，制定用“外挂式防进气装置”来解决其液控系统进气问题 [3]。根据故障现象和系统原理分析，在控制元件和执行元件之间，设置单向阀组和蓄能器，组成防进气装置。该装置始终保持向低压油腔补充油液，使系统充满油液，空气无法进入系统。在阀和液压缸之间，安装的防进气装置的原理图如图1所示。

图中粗实线绘制的是防进气装置的外挂部分，虚线框里绘制的是辅助装置。辅助装置的功能是为蓄能器注入油液，注油后关闭截止阀，并将其拆卸下来。此时蓄能器内已经注入了一定量的油液，达到要求的压力，通过连接在进、回油路上的两个单向阀，始终保持为低压油腔注油，这样就能使系统充满油液，空气无法进入系统。工程车辆存放时，该装置在油气悬挂控制系统上的接入位置如图2中粗实线所示。

控制系统中的接入位置

这两条粗实线分别是油气弹簧的进、回油路。防进气装置外挂接口可以选在这两条油路的任意位置。为了不在系统上增加新的故障点，利用这两条油路上原有的两通接口接入该系统。防进气装置的接入端为三通的形式，在工程车辆启用前解除该装置，回复工程车辆原状。防进气装置的功能和原理对于不同的液控系统是相同的，只是选取元件型号时依据其液控系统的参数不同而有所区别。

4结论

1、“外挂式防进气装置”基本参数：防空气进入>99% ，安装拆除时间<20min，使用寿命≥3年，采用220V交流市电电源，总重量≤45kg。

2、該“外挂式防进气装置”采用的元件便于选购，成本低，操作非常方便。

3、工程车辆液控系统进气是不可避免的。采用液控系统防进气装置可以取消人工排气操作，保持系统停放时不进气，防止因进气而引发的系统故障，从而提高系统可靠性，延长液压元件使用寿命。因此，具有很大的推广应用前景。

参考文献

[1] 成大先.机械设计手册.第五卷-5版[M].北京：化学工业出版社，2008.3.

[2] 荣延藻.液压系统故障诊断与排除100例[M].北京：机械工业出版社，2001.

[3] 李 闪.特种工程车辆液压传动与控制系统故障诊断及排除.[M]北京：国防工业出版社，2009.5.