大马力拖拉机的拖车气制动系统的散热方案研究

姚海波

摘要：拖拉机拖车气制动系统的可靠性关系到用户使用过程中的安全性和可靠性。依据拖车气制动系统主机的原理和流体力学理论，结合某机型的空间位置，设计了U型和S型散热管路的方案，经试验验证，有效解决了高温气体和油污对拖车气制动系统性能影响的问题。

Abstract： The reliability of the tractor's trailer air brake system is related to the safety and reliability of the user during use. According to the principle of the main engine of the trailer air brake system and the theory of fluid mechanics， combined with the spatial position of a certain model， this paper designs U-shaped and S-shaped cooling pipes， which has been verified by experiments to effectively solve the problem of the impact of high temperature gas and oil pollution on the performance of the trailer air brake system.

关键词：拖拉机;拖车气制动系统;散热管路

Key words： tractor;trailer air brake system;cooling pipe

0  引言

拖拉机的拖车气制动系统作为整机重要的气动力源控制系统，其关系到用户使用过程中的安全性和可靠性。我国针对拖拉机的拖车气制动系有一系列严格的标准要求，特别是对拖车气制动系统的系统压力、最大制动能效、供气量、系统协调时间等，有明确的参数标准。由于拖拉机气泵的排气温度较高，同时存在一定的窜油，对系统其他部件的可靠性有较大影响，因此如何改善系统温度是影响拖车气制动系统可靠性的关键之一。

目前对货车上拖车气制动系统降温、除油的相关研究很多，但大部分是采用增加空气干燥器来解决，缺少详细的结合拖拉机整机的实际使用情况进行方案研究。本文依据拖拉机的拖车气制动系统的主机原理和流体力学理论，将拖车气制动系统相关标准和规范相结合，针对某机型的整机布置状态，提出具体有效的改进措施。

1  主机系统原理

轮式拖拉机大多都采用双气路充气制动系统。其原理是空压机将压缩空气经卸荷阀进入储气筒，一路气源（简称黄路气源）由储气筒与充气制动阀相通，当有液压（或机械）外部操纵信号时，充气制动阀将开启，压缩气体从黄色快换接头一侧的管路进入拖车制动系统，形成拖车制动阀控制信号;一路气源（简称红路气源）由储气筒经红色快换接头一侧的管路直接连到拖车储气筒，为拖车储气筒提供气动力源。拖车气制动的主机系统原理如图1所示。

从系统原理上可以看出，卸荷阀作为离空压机最近的零部件，高温气体和油污对其影响很大，若不能有效的降温、除油，高温气体腐蚀易造成卸荷阀阀芯损坏;油污在卸荷阀内部积累，造成阀芯堵塞;气制动系统管路内部气体冷却形成水滴，造成管路生锈，生锈的水滴流入卸荷阀内部，堵塞卸荷阀。以上问题，会造成卸荷阀产生较高的故障率，存在安全隐患，同时影响整机气制动性能。

2  方案制定与设计

空压机的进气温度正常情况下为常温，但排气口处最高气体温度会接近200℃，并存在一定的窜油量。同时气制动系统压力为0.85MPa左右，并存在压力波动。目前常规采用多功能干燥器加装在卸荷阀前端，从而起到降温、吸油和吸水的作用，但其需要较大的布置空间，同时价格较高，还需要定期更换维护，故在拖拉机上极少使用。

①考虑到实用性和可靠性问题，制定如下两个方案：

方案一：更改卸荷阀布置位置。将卸荷阀布置于储气筒出气管路，通过储气筒内部空间冷却高温气体，并通过放水阀将油污和生锈的水排出，以解决高温气体、油污和生锈水对卸荷阀的影响。

缺点：卸荷阀后置，将无法截住储气筒压缩空气的回流，影响空压机的性能和使用寿命。

方案二：增加螺旋散热管路。在拖拉机前托架现有空间上，布置U型、S型结构的散热管路，以解决高温、油污和冷凝水对卸荷阀的影响，并在散热管路上增设放水、放气孔。

缺点：管路结构复杂，制造工艺性不好。

考虑到拖车气制动系统可靠性，决定选择方案二进行散热管路设计工作。

②依据流体力学理论和设计手册，进行管路设计。

根据计算结果，管道内径？啄设计为1.5mm。

3）管路长度L（m）。

如果装有排气卸荷阀，推荐空压机排气的金属管长度L≥2000mm，出气管路长度和管径尺寸见表3。

4）依据以上参数，结合整机空间位置，采用U型和S型双结构油管进行方案设计，绘制方案图纸，如图2和图3所示。

3  方案应用

依据设计的方案，进行了管路试制和验证工作（如图4所示），卸荷阀进口温度能降低到70℃以下，同时油污可根据需要定期通过打开接头进行排出，实现了拖拉机的拖车气制动系统散热和排污的需求。

4  结论

依据拖车气制动系统原理和流体力学理论，针对系统散热问题，制定了增加U型、S型结构散热管路的方案，通过理论计算进行了管路结构的设计，将散热管路在整机上试装，经试验验证，卸荷阀进口温度能降低到70℃以下，解决了高温气体和油污对拖车气制动系统性能影响的问题。

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