中鋼進口挖掘機維修有限公司 電話：023-89236080 傳真：023-89236080 郵編：400036 網(wǎng)址：http://www.wjjwx.cn http://www.lnbon.com 地址：中國重慶市高新技術(shù)開發(fā)區(qū)華巖161號 中鋼集團進口挖掘機維修有限公司致力于工程機械技術(shù)研制開發(fā)，及售后技術(shù)支持。依托于世界著名工程機械液壓制造商Rexrofh。是國內(nèi)最著名的進口挖掘機修理企業(yè)之一，也是國內(nèi)最早從事工程機械疑難問題研究的企業(yè)，客戶包括中鐵集團，中交，中國水利水電四，七，八，十，十一局，中遂，重慶鋼鐵集團，攀鋼等大型國有企業(yè)。分支機構(gòu)遍及北京，上海，重慶，沈陽等地。對小松，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。 小型液壓挖掘機冷卻系統(tǒng)的研究 資訊作者：網(wǎng)絡(luò)來源：網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)摘字體： 閱讀權(quán)限：游客身份添加時間：2008-6-414:57:25提交會員：admin 技術(shù)摘要：通過對發(fā)動機水箱溫度過高的原因分析，本文轉(zhuǎn)自[中國挖掘機商貿(mào)網(wǎng)]http://www.51-cn.com轉(zhuǎn)載請注明出處.提出對冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)改進從而冷卻系統(tǒng)的各部件得到合理匹配來提高冷卻效果。測試表明，改裝后成功解決了發(fā)動機過熱的問題，取得了良好效果。 隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和現(xiàn)代化的建設(shè)速度加快，這幾年對小型液壓挖掘機的需求量快速增長，小型挖掘機技術(shù)上也日臻成熟、完善，而挖掘機使用工況比較惡劣，由于工作時間長、任務(wù)重、作業(yè)環(huán)境差、粉塵多、溫度高、維護保養(yǎng)不到位等原因，致使對挖掘機用柴油機的冷卻系統(tǒng)的要求越來越高。 挖掘機的冷卻系統(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高的原因，提出了冷卻系統(tǒng)的具體改造方案，通過對某小型挖掘機冷卻系統(tǒng)的改進，并經(jīng)過試驗證明方案的目標，采用現(xiàn)場測試方法來對冷卻系統(tǒng)進行一定的改進來達到系統(tǒng)的要求。 1、冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征 國產(chǎn)某小型液壓挖掘機總重量4680kg，標準斗容量0.18m3。該機搭載YANMAR發(fā)動機，功率27.1kM，最大扭矩144Nm，排量2.19L。該挖掘機是21世紀初推出的新產(chǎn)品，具有動力性好，生產(chǎn)效率高的特點，但測試實驗中也偶爾出現(xiàn)了發(fā)動機水箱溫度偏高（俗稱開鍋）的現(xiàn)象，開始以為是發(fā)動機選型的問題，但參考國外其他機型及該發(fā)動機的技術(shù)資料，通過計算發(fā)現(xiàn)該機型的冷卻系統(tǒng)散熱功率完全滿足系統(tǒng)的設(shè)計要求。 該機的冷卻系統(tǒng)由發(fā)動機水套、水泵、水散熱、風扇、液壓油散熱器，冷卻風道及相應(yīng)的管路等組成，傳熱介質(zhì)由水泵驅(qū)動，進行強行循環(huán)流動。冷卻水流所流過的部件|??水泵、發(fā)動機水套、水散熱器、調(diào)溫器及管道等，構(gòu)成了系統(tǒng)的冷卻風道，這是世界上應(yīng)用最廣泛的冷卻系統(tǒng)之一。 該機采用發(fā)動機冷卻水散熱器（以下簡稱水箱）與液壓油散熱器同軸使用一個吸風式風扇，并前置空調(diào)冷凝器。昆明挖掘機維修修理廠空氣在經(jīng)過后備箱的進風口進入挖掘機后，通過液壓油散熱器才進入水箱，導(dǎo)致水箱器散熱器散熱表面與氣流的溫差減??；而兩個散熱器疊加在一起加大了空氣的流動阻力，同時進入水箱散熱器表面的空氣流量和流速都相應(yīng)的減少。 2、水溫過高的原因分析 影響挖掘機散熱性能的因素主要有散熱器的散熱面積、單位時間內(nèi)散熱器的通風量和系統(tǒng)和水循環(huán)性能。由于風扇、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)組成以減少風阻、增大進風量等方面進行改進。 在挖掘機冷卻系統(tǒng)設(shè)計時，水箱散熱器的進水溫度，即發(fā)動機的最高出水溫tw1，發(fā)動機出廠的隨機文件中都有明確規(guī)定，為已知量；散熱器的進氣溫度，即環(huán)境氣溫的設(shè)計計算值ta1，在設(shè)計任務(wù)書中，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為空氣通過散熱器的溫升，Δta=ta1-ta2。這樣，冷卻風量的計算公式就可寫成 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??進入散熱器的水的溫度，℃； tw2??進入散熱器的空氣溫度，℃。 通過對公司式（2）的觀察，在其他條件不變的情況下，如果能通過改變結(jié)構(gòu)的方法提 高冷卻風量qva，這樣就能改變Δta。在進氣溫度相同的情況下，隨著冷卻風量qva的提高，通過液壓油散熱器后空氣溫度會降低。由此可見，只要進入水箱的空氣溫度降低，在同樣的的條件下，就可以解決開鍋問題。 3、冷卻系統(tǒng)改造方案 散熱器是冷卻系統(tǒng)的重要部件，散熱器與風扇的位置如圖1所示，在不改變發(fā)動機、風扇、水箱和液壓油散熱器的情況下，筆者考慮通過以下幾個方面來進行改造。 1）調(diào)整風扇葉與水箱之間的相對位置，相對位置的變化必然帶來進入液壓油散熱器風速的變化，通過對測點的風速的測量，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，從間隙處必然會有空氣進入，那么必然增大通過水箱的進風量。昆明挖掘機維修修理廠通過實驗測量測點的風速，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，必然會減少風阻，提高進入液壓油散熱器的冷卻風量，對冷卻效果有一定的改善作用。通過實驗量測量的風速，確定冷凝的位置。 4）通過對冷卻系統(tǒng)的部件的改變，比如更換防護罩、風扇葉、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，這樣可以提高整個冷卻系統(tǒng)的冷卻能力，但也會使整機的成本提高。 當然，我們也可以通過對散熱器進行優(yōu)化設(shè)計，提高它的換熱系數(shù)，降低散熱器的風阻，對冷卻風道進行一定的改進，比如改善挖掘機后備箱的布置，減少風道的死區(qū)，避免風扇附近出現(xiàn)熱風回流的現(xiàn)象，對冷卻系統(tǒng)的散熱能力提高也有一定的效果。 4、試驗檢驗 試驗在環(huán)境溫度30℃左右，發(fā)動機最高轉(zhuǎn)速2325r/min下進行。試驗時拆下空調(diào)冷凝器，圖1右圖為液壓器的正面示意圖。風速儀與液壓油散熱器端面的水平距離為15mm，M點為散熱器中心位置，N點為油散熱器內(nèi)側(cè)邊緣處，H點為油散熱器與水箱縫隙處，試驗數(shù)據(jù)見表1。 通過表1的數(shù)據(jù)我們可以清楚地看出，通過對該機的結(jié)構(gòu)改造后，在測點M、N、H處的風速得到了較大提高，說明我們的改造取得了一定的效果。 圖2、3改進前后水箱和液壓油散熱器的進水（液壓油）溫度試驗數(shù)據(jù)，由圖2、3可以看出，改進后的新機型，在環(huán)境溫度30℃左右工作達到熱平衡時，水箱的進水溫度為80℃，比原機降低9℃；液壓油散熱器的進油溫度為80℃，比原機降低6℃。說明通過對新機型結(jié)構(gòu)上的改進，提高了整個冷卻系統(tǒng)的冷卻能力。在評價冷卻系統(tǒng)的散熱能力的時候，國外發(fā)達國家大多采用了ATB這個指標衡量，在發(fā)動機出廠的隨機文件中都有ATB的明確標識。所以本文也引用了ATB作為衡量指標，通過查閱該挖掘機型的發(fā)動機資料，ATB》=50℃。 ATB計算公式為 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)動機水箱的進水溫度（在節(jié)溫器全開的情況下）；C為在測試時準確的環(huán)境溫度。 該挖掘機的水箱壓力蓋允許壓力為0.7atm，此時取A=105℃。從圖2中可以知道，原機的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)的機型其發(fā)動機工作溫度峰值比原機型降低10℃。通過調(diào)整風扇葉與水箱的相對位置、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方案的使用，提高了冷卻qva，昆明挖掘機維修修理廠成功的解決了發(fā)動機水箱溫度過高的問題。