摘要：空气滤清器是我们常说的“三滤”之一，主要作用是为机械设备提供清洁的空气，防止其在工作中吸入带有杂质颗粒的空气而增加磨损和损坏的几率，对设备（特别是发动机）的使用寿命造成极大地影响。现有的空气滤清器已经不能满足高效率的空气过滤要求，频繁吹洗、更换滤芯，既增加了生产正本，也降低了设备利用率。本文讲述了一种利用漩涡离心原理改造的空气滤清器在正面吊的应用。
关键词:集装箱；正面吊；空气滤清器；滤芯
1 引言
集装箱正面起重机，简称正面起重机，俗称集装箱正面吊或正面吊，主要用于集装箱的堆叠和码头、堆厂内的水平运输，与叉车相比，它具有机动灵活，操作方便，稳定性好，轮压较底，堆码层数高，堆场利用率高等优点，可进行跨箱作业，特别适用于中小港口，铁路中转站和公路中转站的集装箱装卸，也可在大型集装箱码头作为辅助设备来使用。
在正面吊的众多零部件中，空气滤清器是一个不起眼的部件，因为它不直接关系到设备的技术性能，但在设备的实际使用中，它直接对设备的“心脏”-发动机提供洁净的空气。空气滤清器安装在发动机进气系统前段，主要作用是滤除进入发动机进气系统空气中的杂质，保护发动机正常的磨损速度、活塞及活塞环等运动摩擦副不受杂质影响，保证发动机正常磨损速度。它的主要组成部分是滤芯和机壳，其中机壳是为滤芯提供必要保护的外部结构，而滤芯是主要的过滤部分，承担着气体的过滤工作。在使用过程中，如果长时间不给予维护保养，空气滤清器的滤芯就会沾满空气中的灰尘，这不但使其过滤能力下降，而且还会妨碍空气的流通，使发动机进气量下降，导致混合空气过浓而使发动机工作不正常。
现有正面吊空气滤清器使用周期短、维保耗时长的问题尤为突出，因此亟需一种新型空气滤清器来改变现状。
2设计方案及效果
2.1现有空气滤清器缺陷
日照港集装箱发展有限公司现有正面吊11台，正面吊正常使用期间，空气滤清器滤芯的使用周期为1.5个月，维保周期为每3天一次，每次维保时间约20分钟。每年春季的4、5月份，空气中絮状物较多，滤芯维保最为频繁，为每2天一次。经统计，每月每台正面吊空气滤清器维保需要的时间为240分钟，每年需要大量的时间对空气滤清器进行维护保养，既增加了公司的生产、维护成本，也降低了设备利用率。
现有正面吊空气滤清器如图1所示，空气通过进气管道直接进入空气滤清器的滤芯，完全依靠滤芯的过滤功能，是造成空气滤清器使用周期短的关键原因。要解决这个问题必须要对进入滤芯的空气进行初次过滤，而传统的滤网式过滤效果不佳且需频繁清洗，若滤网堵塞会严重影响发动机使用寿命，故需要采用一种新型的空气滤清器来满足需求。
2.2改进思路
离心力是一种虚拟力或称惯性力，它能够使旋转的物体远离它的旋转中心，在现实中得到广泛的应用（如离心机）。离心机是利用离心力对混合物（含有固形物）进行分离和沉降的专用仪器，其利用高速回旋的方式使离心管中各个质点得到一个加速度，又基于密度不同，使之进行分离。如果能充分利用离心原理，新型空气滤清器就能够兼并环保、高效的优点。我们利用漩涡离心原理(如图2)对空气滤清器的进气管道进行改造,让空气在漩涡气室中进行漩涡离心运动，使灰尘下沉到下方的灰尘收集器，净化完的空气从上方出气口排出，进入滤芯，这样可以大大的提高进气洁净度，降低滤芯的工作强度，提高使用寿命。
2.3模型方案及检测报告
新型空气滤清器采用漩涡离心灰尘自动脱落原理，在空气进入滤清器后先行利用漩涡分离大部分颗粒状、纤维状杂质，空气中的杂质会自动落入下方灰尘收集器内。经检测，新型空气滤清器A2类粉尘过滤率达到99.3%以上，可使空气洁净度达到97%以上。过滤后的空气通过滤芯过滤后再进入发动机，空气洁净度大幅提升，定额空气流量体积下，过滤效率不低于99.8%，减少滤芯工作强度的同时大幅延长滤芯的使用寿命，真正做到了免清洗、免吹芯。漩涡式的进气方式能适量增加进气量，使发动机燃烧充分，增大马力减少耗油量。保养时只需将底部灰尘收集室抽出，将灰尘倒掉即可，操作简单。
2.4设计方案
新型空气滤清器进气箱顶部与滤芯相连，箱体内安装12个漩涡气室可以为发动机提供充足的空气。空气通过百叶窗进入箱体的漩涡气室（如图3）进行绕壁旋转，利用旋涡离心原理，灰尘自动脱落到下方的灰尘收集室，过滤后的空气从旋涡气室上方的出气口进入滤芯。灰尘收集室为抽屉式，用锁扣固定，方便拆卸清理。
2.5经济效益
改造后的空气滤清器滤芯更换周期从1.5月延长至6月，滤芯的成本价格为每个1200元，每年每台滤芯更换数量由8个降到2个，每年成本节省6×1200×11=79200元。改造前每月正面吊空气滤清器的维保时间为240×11=2640min=44h，改造后的维保时间为48×11=528min=8.8h，每年为公司减少了（44-8.8）×12=422.4h的维保时间,按现在20T/h生产效率和单价75元装卸费用计算，每年可为单位创收422.4×20×75=633600元。
3结语
新型空气滤清器做到了环保、高效，增加了进气量，有利于发动机燃料充分燃烧，增大马力的同时减少了耗油量，延长了发动机使用寿命。改造后的正面吊在降低维修费用、节省大量维修时间的同时，提高了设备的可靠性和利用率，为公司生产增量提供了可靠保障。
参考文献
[1]彭传圣，苏国萃.集装箱正面吊运机的应用与发展.中国知网.2001
[2]宋常伟.装载机空气滤清器的应用设计与可靠性开发. 中国知网.2017
[3]王晨旭.近壁面圆柱绕流的漩涡脱落及水动力特性研究.中国知网.2016
[4]王永生.离心压气机气动设计程序开发及应用.中国知网.2014
论文作者:李业鑫, 金军昌,曲健
论文发表刊物:《中国电业》2019年第11期
论文发表时间:2019/9/29
标签：空气滤清器论文; 滤芯论文; 空气论文; 发动机论文; 漩涡论文; 集装箱论文; 灰尘论文; 《中国电业》2019年第11期论文;