中鋼進(jìn)口挖掘機(jī)維修有限公司 電話(huà)：023-89236080 傳真：023-89236080 郵編：400036 網(wǎng)址：http://www.wjjwx.cn http://www.lnbon.com 地址：中國(guó)重慶市高新技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)華巖161號(hào) 中鋼集團(tuán)進(jìn)口挖掘機(jī)維修有限公司致力于工程機(jī)械技術(shù)研制開(kāi)發(fā)，及售后技術(shù)支持。依托于世界著名工程機(jī)械液壓制造商Rexrofh。是國(guó)內(nèi)最著名的進(jìn)口挖掘機(jī)修理企業(yè)之一，也是國(guó)內(nèi)最早從事工程機(jī)械疑難問(wèn)題研究的企業(yè)，客戶(hù)包括中鐵集團(tuán)，中交，中國(guó)水利水電四，七，八，十，十一局，中遂，重慶鋼鐵集團(tuán)，攀鋼等大型國(guó)有企業(yè)。分支機(jī)構(gòu)遍及北京，上海，重慶，沈陽(yáng)等地。對(duì)小松，卡特，日立，沃爾沃，現(xiàn)代，大宇，神鋼，住友，加藤，利勃海爾，凱斯，神剛，神崗，加滕，神岡，加騰，神綱Ingersoll-Rand等有著全面的技術(shù)系統(tǒng)支持。 小型液壓挖掘機(jī)冷卻系統(tǒng)的研究 資訊作者：網(wǎng)絡(luò)來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)摘字體： 閱讀權(quán)限：游客身份添加時(shí)間：2008-6-414:57:25提交會(huì)員：admin 技術(shù)摘要：通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)水箱溫度過(guò)高的原因分析，本文轉(zhuǎn)自[中國(guó)挖掘機(jī)商貿(mào)網(wǎng)]http://www.51-cn.com轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處.提出對(duì)冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)改進(jìn)從而冷卻系統(tǒng)的各部件得到合理匹配來(lái)提高冷卻效果。測(cè)試表明，改裝后成功解決了發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱的問(wèn)題，取得了良好效果。 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和現(xiàn)代化的建設(shè)速度加快，這幾年對(duì)小型液壓挖掘機(jī)的需求量快速增長(zhǎng)，小型挖掘機(jī)技術(shù)上也日臻成熟、完善，而挖掘機(jī)使用工況比較惡劣，由于工作時(shí)間長(zhǎng)、任務(wù)重、作業(yè)環(huán)境差、粉塵多、溫度高、維護(hù)保養(yǎng)不到位等原因，致使對(duì)挖掘機(jī)用柴油機(jī)的冷卻系統(tǒng)的要求越來(lái)越高。 挖掘機(jī)的冷卻系統(tǒng)的效能取決于其使用條件和各部件的設(shè)計(jì)與匹配。為了使冷卻系統(tǒng)和各部件得到合理匹配，本文分析了冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征，并從理倫上分析了水溫過(guò)高的原因，提出了冷卻系統(tǒng)的具體改造方案，通過(guò)對(duì)某小型挖掘機(jī)冷卻系統(tǒng)的改進(jìn)，并經(jīng)過(guò)試驗(yàn)證明方案的目標(biāo)，采用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法來(lái)對(duì)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行一定的改進(jìn)來(lái)達(dá)到系統(tǒng)的要求。 1、冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征 國(guó)產(chǎn)某小型液壓挖掘機(jī)總重量4680kg，標(biāo)準(zhǔn)斗容量0.18m3。該機(jī)搭載YANMAR發(fā)動(dòng)機(jī)，功率27.1kM，最大扭矩144Nm，排量2.19L。該挖掘機(jī)是21世紀(jì)初推出的新產(chǎn)品，具有動(dòng)力性好，生產(chǎn)效率高的特點(diǎn)，但測(cè)試實(shí)驗(yàn)中也偶爾出現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)水箱溫度偏高（俗稱(chēng)開(kāi)鍋）的現(xiàn)象，開(kāi)始以為是發(fā)動(dòng)機(jī)選型的問(wèn)題，但參考國(guó)外其他機(jī)型及該發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)資料，通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)該機(jī)型的冷卻系統(tǒng)散熱功率完全滿(mǎn)足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。 該機(jī)的冷卻系統(tǒng)由發(fā)動(dòng)機(jī)水套、水泵、水散熱、風(fēng)扇、液壓油散熱器，冷卻風(fēng)道及相應(yīng)的管路等組成，傳熱介質(zhì)由水泵驅(qū)動(dòng)，進(jìn)行強(qiáng)行循環(huán)流動(dòng)。冷卻水流所流過(guò)的部件|??水泵、發(fā)動(dòng)機(jī)水套、水散熱器、調(diào)溫器及管道等，構(gòu)成了系統(tǒng)的冷卻風(fēng)道，這是世界上應(yīng)用最廣泛的冷卻系統(tǒng)之一。 該機(jī)采用發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水散熱器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)水箱）與液壓油散熱器同軸使用一個(gè)吸風(fēng)式風(fēng)扇，并前置空調(diào)冷凝器。昆明挖掘機(jī)維修修理廠空氣在經(jīng)過(guò)后備箱的進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入挖掘機(jī)后，通過(guò)液壓油散熱器才進(jìn)入水箱，導(dǎo)致水箱器散熱器散熱表面與氣流的溫差減小；而兩個(gè)散熱器疊加在一起加大了空氣的流動(dòng)阻力，同時(shí)進(jìn)入水箱散熱器表面的空氣流量和流速都相應(yīng)的減少。 2、水溫過(guò)高的原因分析 影響挖掘機(jī)散熱性能的因素主要有散熱器的散熱面積、單位時(shí)間內(nèi)散熱器的通風(fēng)量和系統(tǒng)和水循環(huán)性能。由于風(fēng)扇、散熱器的散熱面積等部件都是固定不變，所以應(yīng)從改善系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成以減少風(fēng)阻、增大進(jìn)風(fēng)量等方面進(jìn)行改進(jìn)。 在挖掘機(jī)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，水箱散熱器的進(jìn)水溫度，即發(fā)動(dòng)機(jī)的最高出水溫tw1，發(fā)動(dòng)機(jī)出廠的隨機(jī)文件中都有明確規(guī)定，為已知量；散熱器的進(jìn)氣溫度，即環(huán)境氣溫的設(shè)計(jì)計(jì)算值ta1，在設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中，也有明確要求，也是已知量。由此，將散熱器空氣側(cè)的溫度效率　　ε定義為： ε=Δta/(tw1-ta1) 式中Δta為空氣通過(guò)散熱器的溫升，Δta=ta1-ta2。這樣，冷卻風(fēng)量的計(jì)算公式就可寫(xiě)成 Δta=Q/(3600pacpa) 式中Q??冷卻系統(tǒng)應(yīng)散走的總熱量，kJ/h； pa??空氣的密度，kg/m3； cpa??空氣定壓比熱容，kJ/(kg•℃)； tw1??進(jìn)入散熱器的水的溫度，℃； tw2??進(jìn)入散熱器的空氣溫度，℃。 通過(guò)對(duì)公司式（2）的觀察，在其他條件不變的情況下，如果能通過(guò)改變結(jié)構(gòu)的方法提 高冷卻風(fēng)量qva，這樣就能改變?chǔ)a。在進(jìn)氣溫度相同的情況下，隨著冷卻風(fēng)量qva的提高，通過(guò)液壓油散熱器后空氣溫度會(huì)降低。由此可見(jiàn)，只要進(jìn)入水箱的空氣溫度降低，在同樣的的條件下，就可以解決開(kāi)鍋問(wèn)題。 3、冷卻系統(tǒng)改造方案 散熱器是冷卻系統(tǒng)的重要部件，散熱器與風(fēng)扇的位置如圖1所示，在不改變發(fā)動(dòng)機(jī)、風(fēng)扇、水箱和液壓油散熱器的情況下，筆者考慮通過(guò)以下幾個(gè)方面來(lái)進(jìn)行改造。 1）調(diào)整風(fēng)扇葉與水箱之間的相對(duì)位置，相對(duì)位置的變化必然帶來(lái)進(jìn)入液壓油散熱器風(fēng)速的變化，通過(guò)對(duì)測(cè)點(diǎn)的風(fēng)速的測(cè)量，確定最合適的位置。 2）判斷液壓油散熱器與水箱之間是否允許有間隙。兩者之間如果有間隙，從間隙處必然會(huì)有空氣進(jìn)入，那么必然增大通過(guò)水箱的進(jìn)風(fēng)量。昆明挖掘機(jī)維修修理廠通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量測(cè)點(diǎn)的風(fēng)速，確定最合適的間隙的距離。 3）調(diào)整空調(diào)冷凝器的位置，將其向下調(diào)整或是向處移出一定的距離。由于散熱器主要作用面在散熱器的上部，將冷凝器下移或外移，必然會(huì)減少風(fēng)阻，提高進(jìn)入液壓油散熱器的冷卻風(fēng)量，對(duì)冷卻效果有一定的改善作用。通過(guò)實(shí)驗(yàn)量測(cè)量的風(fēng)速，確定冷凝的位置。 4）通過(guò)對(duì)冷卻系統(tǒng)的部件的改變，比如更換防護(hù)罩、風(fēng)扇葉、皮帶的帶輪，甚至是改變液壓油箱的大小、液壓油散熱器、水箱，這樣可以提高整個(gè)冷卻系統(tǒng)的冷卻能力，但也會(huì)使整機(jī)的成本提高。 當(dāng)然，我們也可以通過(guò)對(duì)散熱器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高它的換熱系數(shù)，降低散熱器的風(fēng)阻，對(duì)冷卻風(fēng)道進(jìn)行一定的改進(jìn)，比如改善挖掘機(jī)后備箱的布置，減少風(fēng)道的死區(qū)，避免風(fēng)扇附近出現(xiàn)熱風(fēng)回流的現(xiàn)象，對(duì)冷卻系統(tǒng)的散熱能力提高也有一定的效果。 4、試驗(yàn)檢驗(yàn) 試驗(yàn)在環(huán)境溫度30℃左右，發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速2325r/min下進(jìn)行。試驗(yàn)時(shí)拆下空調(diào)冷凝器，圖1右圖為液壓器的正面示意圖。風(fēng)速儀與液壓油散熱器端面的水平距離為15mm，M點(diǎn)為散熱器中心位置，N點(diǎn)為油散熱器內(nèi)側(cè)邊緣處，H點(diǎn)為油散熱器與水箱縫隙處，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。 通過(guò)表1的數(shù)據(jù)我們可以清楚地看出，通過(guò)對(duì)該機(jī)的結(jié)構(gòu)改造后，在測(cè)點(diǎn)M、N、H處的風(fēng)速得到了較大提高，說(shuō)明我們的改造取得了一定的效果。 圖2、3改進(jìn)前后水箱和液壓油散熱器的進(jìn)水（液壓油）溫度試驗(yàn)數(shù)據(jù)，由圖2、3可以看出，改進(jìn)后的新機(jī)型，在環(huán)境溫度30℃左右工作達(dá)到熱平衡時(shí)，水箱的進(jìn)水溫度為80℃，比原機(jī)降低9℃；液壓油散熱器的進(jìn)油溫度為80℃，比原機(jī)降低6℃。說(shuō)明通過(guò)對(duì)新機(jī)型結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，提高了整個(gè)冷卻系統(tǒng)的冷卻能力。在評(píng)價(jià)冷卻系統(tǒng)的散熱能力的時(shí)候，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家大多采用了ATB這個(gè)指標(biāo)衡量，在發(fā)動(dòng)機(jī)出廠的隨機(jī)文件中都有ATB的明確標(biāo)識(shí)。所以本文也引用了ATB作為衡量指標(biāo)，通過(guò)查閱該挖掘機(jī)型的發(fā)動(dòng)機(jī)資料，ATB》=50℃。 ATB計(jì)算公式為 ATB=（A-B）+C 式中A為理論上冷卻液的沸騰溫度（A的取值與散熱器水箱蓋允許壓力有關(guān)）；B為發(fā)動(dòng)機(jī)水箱的進(jìn)水溫度（在節(jié)溫器全開(kāi)的情況下）；C為在測(cè)試時(shí)準(zhǔn)確的環(huán)境溫度。 該挖掘機(jī)的水箱壓力蓋允許壓力為0.7atm，此時(shí)取A=105℃。從圖2中可以知道，原機(jī)的ATB=105-89+30=46℃；改造后的ATB=105-80+31=56℃。 改造后冷卻系統(tǒng)的ATB地值增大了10℃；這就等效于在同樣的環(huán)境溫度下，配備新冷卻系統(tǒng)的機(jī)型其發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度峰值比原機(jī)型降低10℃。通過(guò)調(diào)整風(fēng)扇葉與水箱的相對(duì)位置、液壓油散熱器與水箱之間的間隙、空調(diào)冷凝器的位置以及更換皮帶的帶輪改進(jìn)方案的使用，提高了冷卻qva，昆明挖掘機(jī)維修修理廠成功的解決了發(fā)動(dòng)機(jī)水箱溫度過(guò)高的問(wèn)題。