随着我(wǒ)國經(jīng)濟的(de)發展(zhǎn)和(hé)現(xiàn)代化的建(jiàn)設速度加(jiā)快(kuài)，這幾年(nián)對小(xiǎo)型液(yè)壓挖掘(jué)機的需(xū)求量(liàng)快速增長(zhǎng)，小型挖掘(jué)機技(jì)術上(shàng)也日臻(zhēn)成(chéng)熟、完善，而使用工況比較(jiào)惡劣(liè)，由于(yú)工作時間(jiān)長、任務(wù)重、作業(yè)環境差、粉(fěn)塵多(duō)、溫度高、維護保(bǎo)養不到位(wèi)等原(yuán)因，緻使對挖掘(jué)機用(yòng)柴油(yóu)機的(de)冷卻系(xì)統的要(yào)求越來越高。液壓油缸廠家

挖(wā)掘機(jī)的(de)冷卻系(xì)統的效能取決(jué)于其(qí)使用條件(jiàn)和各部件的設計與匹配(pèi)。為了使冷(lěng)卻(què)系統和(hé)各部(bù)件得(dé)到合(hé)理匹配，本文分(fèn)析了(le)冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征，并(bìng)從理倫上分析(xī)了水溫(wēn)過高的(de)原因，提出了(le)冷卻系(xì)統的(de)具體改造方案，通過(guò)對某(mǒu)小型(xíng)挖掘(jué)機冷卻系(xì)統的(de)改進，并經過試驗證(zhèng)明方(fāng)案的(de)目标，采用現場測試方法來對(duì)冷卻系統進行(háng)一定的改(gǎi)進來達到系統的要(yào)求。

1、冷(lěng)卻系統的(de)結構(gòu)特征(zhēng)

國産(chǎn)某小型液壓挖(wā)掘機總重量4680kg，标(biāo)準鬥容(róng)量(liàng)0.18m3。該機(jī)搭載(zǎi)yanmar發動(dòng)機，功(gōng)率27.1km，扭矩144nm，排量2.19l。該(gāi)挖(wā)掘機是21世紀(jì)初推出的(de)新(xīn)産(chǎn)品，具(jù)有(yǒu)動力性好，生産效率高(gāo)的特(tè)點(diǎn)，但測試(shì)實驗中也偶爾(ěr)出現了發動機(jī)水箱溫度(dù)偏高(俗稱開鍋)的現(xiàn)象，開始以為是(shì)發動機選型的(de)問題(tí)，但參考國外其(qí)他機(jī)型及(jí)該發(fā)動(dòng)機的技術資料，通過計(jì)算發現該機型(xíng)的冷(lěng)卻(què)系統散熱功率完(wán)全滿(mǎn)足系統的設計(jì)要求(qiú)。

該(gāi)機的冷(lěng)卻系統由發動(dòng)機水套、水(shuǐ)泵(bèng)、水(shuǐ)散熱、風扇、液壓(yā)油散熱器，冷卻風道及相應的(de)管路等組成，傳熱介質(zhì)由水泵(bèng)驅動(dòng)，進(jìn)行強行循環(huán)流動。冷卻(què)水流(liú)所流過的部(bù)件|——水泵、發動(dòng)機水套、水散熱(rè)器、調溫器(qì)及管(guǎn)道等，構成了系(xì)統的冷卻風道(dào)，這是(shì)世界(jiè)上應(yīng)用最廣(guǎng)泛的冷(lěng)卻系統之(zhī)一。

該機采(cǎi)用發(fā)動(dòng)機冷卻(què)水散熱器(qì)(以(yǐ)下(xià)簡稱水(shuǐ)箱)與液(yè)壓油散熱器同軸使用一個吸(xī)風式(shì)風扇(shàn)，并前(qián)置空(kōng)調冷凝器(qì)。空氣在經過後備箱的進風口(kǒu)進入(rù)挖掘(jué)機後，通(tōng)過(guò)液壓油散(sàn)熱器(qì)才進入水箱，導(dǎo)緻(zhì)水(shuǐ)箱器(qì)散熱器散(sàn)熱表面與(yǔ)氣(qì)流的溫差減小；而(ér)兩個(gè)散熱器(qì)疊(dié)加(jiā)在(zài)一起加大(dà)了空(kōng)氣的流動阻力(lì)，同時(shí)進入(rù)水箱(xiāng)散熱(rè)器(qì)表(biǎo)面的(de)空氣流量(liàng)和(hé)流速都(dōu)相應(yīng)的減(jiǎn)少。

2、水溫(wēn)過(guò)高的(de)原因(yīn)分析

影響挖掘(jué)機散(sàn)熱性(xìng)能的因素(sù)主(zhǔ)要(yào)有散熱器(qì)的散(sàn)熱面積(jī)、單(dān)位時(shí)間内(nèi)散熱器的(de)通(tōng)風量和系統(tǒng)和水循環性能(néng)。由于(yú)風扇(shàn)、散熱(rè)器的散(sàn)熱面積等部(bù)件(jiàn)都(dōu)是固(gù)定不變，所以應(yīng)從改(gǎi)善系統的(de)結構組成(chéng)以減少風阻、增大進(jìn)風量(liàng)等(děng)方面進行改進。

在挖掘(jué)機冷(lěng)卻系(xì)統設計時，水箱(xiāng)散熱(rè)器的進(jìn)水溫度(dù)，即發(fā)動機(jī)的出(chū)水溫(wēn)tw1，發動機出(chū)廠的(de)随(suí)機文件(jiàn)中都有明确規(guī)定，為(wéi)已知量；散(sàn)熱器的(de)進氣溫度，即(jí)環境氣溫(wēn)的設計計(jì)算值ta1，在設計任務書(shū)中，也有(yǒu)明(míng)确要求，也是已知量(liàng)。由(yóu)此(cǐ)，将散(sàn)熱器空氣側的溫度(dù)效率　　ε定義(yì)為：

ε=Δta/( tw1 -ta1)

式(shì)中Δta為(wéi)空(kōng)氣通過(guò)散熱器(qì)的(de)溫升，Δta= ta1- ta2。這樣(yàng)，冷卻風量(liàng)的計算公(gōng)式就(jiù)可寫(xiě)成

Δta=q/(3600pacp,a)

式(shì)中q——冷(lěng)卻系(xì)統應(yīng)散走(zǒu)的總(zǒng)熱(rè)量，kj/h；

pa——空氣(qì)的密(mì)度，kg/m3；

cp,a——空氣定(dìng)壓比熱容，kj/(kg•℃)；

tw1——進入(rù)散熱(rè)器的(de)水的(de)溫度(dù)，℃；

tw2——進入散熱(rè)器的空氣溫度，℃。

通過(guò)對公司式(shì)(2)的觀察，在(zài)其他(tā)條件不變的情(qíng)況下，如果(guǒ)能通(tōng)過改(gǎi)變(biàn)結構的(de)方法提高(gāo)冷卻(què)風量qv,a，這樣就能(néng)改變Δta。在進(jìn)氣溫度相同(tóng)的情況下，随(suí)着冷卻風(fēng)量(liàng)qv,a的提高，通過(guò)液壓油(yóu)散(sàn)熱器(qì)後空(kōng)氣溫(wēn)度會(huì)降低。由此(cǐ)可見(jiàn)，隻要進入(rù)水箱(xiāng)的空氣溫(wēn)度降低，在同(tóng)樣(yàng)的的條件下，就(jiù)可以(yǐ)解決開(kāi)鍋問題(tí)。

3、冷卻系統(tǒng)改造(zào)方案(àn)

散熱器是(shì)冷卻系統的(de)重要部件，散(sàn)熱器(qì)與風扇(shàn)的(de)位置如圖(tú)1所示，在不(bú)改變發(fā)動機、風(fēng)扇、水箱和液壓(yā)油散熱器的情(qíng)況下(xià)，筆者考慮(lǜ)通過以下幾個(gè)方面來進行改(gǎi)造。

1)調整風扇葉(yè)與水(shuǐ)箱(xiāng)之間的(de)相對位置(zhì)，相對位置(zhì)的變(biàn)化必(bì)然帶(dài)來(lái)進入液(yè)壓油散(sàn)熱(rè)器風(fēng)速的變(biàn)化(huà)，通過(guò)對測(cè)點的(de)風速的測(cè)量，确定最(zuì)合(hé)适(shì)的(de)位(wèi)置。

2)判(pàn)斷液壓油(yóu)散(sàn)熱(rè)器與(yǔ)水箱(xiāng)之間是否允許有間(jiān)隙。兩(liǎng)者之間如(rú)果有間(jiān)隙，從間隙處(chù)必然(rán)會(huì)有(yǒu)空氣(qì)進入，那麼必然(rán)增(zēng)大通過(guò)水箱的進風量。通過(guò)實(shí)驗測量(liàng)測點(diǎn)的風速，确(què)定最合(hé)适的間(jiān)隙的(de)距(jù)離。

3)調整(zhěng)空調(diào)冷凝器的(de)位置，将其(qí)向下調整或是向處(chù)移出(chū)一定的距離。由于散熱器(qì)主要作用面在散熱(rè)器的上部(bù)，将冷凝器(qì)下移或外移，必然會(huì)減少(shǎo)風(fēng)阻(zǔ)，提高進入(rù)液壓油散(sàn)熱器的冷卻風量，對冷(lěng)卻(què)效果有一定的改善作用(yòng)。通過實驗(yàn)量測量的(de)風速(sù)，确定冷凝(níng)的位(wèi)置。

4)通過對冷卻系統的部件的(de)改變，比如(rú)更換防護罩、風扇葉(yè)、皮(pí)帶的帶(dài)輪，甚(shèn)至是(shì)改變液壓(yā)油箱的大(dà)小、液壓油(yóu)散熱(rè)器、水(shuǐ)箱，這樣可(kě)以提高整個(gè)冷卻系(xì)統的冷卻能力(lì)，但也會(huì)使(shǐ)整機的成本提高。

當(dāng)然，我(wǒ)們也可以通過對散熱器(qì)進行優(yōu)化設計，提高它的(de)換熱系數(shù)，降低散熱器的(de)風(fēng)阻，對冷(lěng)卻風道進行一(yī)定的改進，比(bǐ)如改善挖掘(jué)機後(hòu)備箱的布置，減(jiǎn)少風(fēng)道的死區(qū)，避(bì)免風(fēng)扇(shàn)附近(jìn)出現(xiàn)熱風回流(liú)的現象，對(duì)冷卻(què)系統(tǒng)的(de)散熱能(néng)力提高也有一定的效果。

4、試驗(yàn)檢驗(yàn)

試驗(yàn)在環境溫(wēn)度(dù)30℃左右，發(fā)動機轉速2325r/min下進行。試(shì)驗時拆下空調冷(lěng)凝(níng)器，圖1右圖為液壓器(qì)的正面(miàn)示(shì)意圖(tú)。風速儀(yí)與液壓(yā)油散(sàn)熱器(qì)端面的水平(píng)距離為(wéi)15mm，m點為散熱器(qì)中(zhōng)心位置，n點(diǎn)為油(yóu)散熱器内側邊(biān)緣處(chù)，h點為油散熱器與水(shuǐ)箱縫(féng)隙處。

通過數據我們可以(yǐ)清楚(chǔ)地看出，通(tōng)過對(duì)該機的結(jié)構改(gǎi)造(zào)後，在測點m、n、h處(chù)的風速得到了(le)較大提高，說明(míng)我們的(de)改造取(qǔ)得了(le)一定的效(xiào)果。

改(gǎi)進前(qián)後水(shuǐ)箱和液壓油散(sàn)熱器的進(jìn)水(液壓油)溫(wēn)度(dù)試驗(yàn)數據，由圖(tú)2、3可以(yǐ)看出，改(gǎi)進後的(de)新機型(xíng)，在環境(jìng)溫度30℃左右工作(zuò)達到熱平衡時(shí)，水箱(xiāng)的進水溫(wēn)度為80℃，比原機降(jiàng)低9℃；液壓油散熱(rè)器的進油溫度(dù)為80℃，比原機(jī)降低(dī)6℃。說明通過對新(xīn)機型(xíng)結構上的(de)改進，提高(gāo)了(le)整(zhěng)個冷卻(què)系統的(de)冷卻能力(lì)。在評(píng)價冷(lěng)卻系統的(de)散(sàn)熱能力的時候，國外發達國(guó)家大(dà)多采用了(le)atb這個指标衡量(liàng)，在發(fā)動機出廠(chǎng)的(de)随機文件中(zhōng)都有atb的明确标(biāo)識。所以(yǐ)本(běn)文也(yě)引用了atb作(zuò)為衡量指标，通過查(chá)閱(yuè)該挖掘(jué)機型(xíng)的發(fā)動機資料(liào)，atb》=50℃。

atb計算公式(shì)為

atb=(a-b)+c

式中a為(wéi)理論上冷(lěng)卻液(yè)的(de)沸騰溫(wēn)度(a的(de)取值與散(sàn)熱器(qì)水(shuǐ)箱(xiāng)蓋允許壓力(lì)有關)；b為(wéi)發動機水箱的進水(shuǐ)溫(wēn)度(在節溫器全開(kāi)的情況下)；c為在測試(shì)時準确的(de)環境(jìng)溫度。

該挖掘機的水箱壓(yā)力蓋允許壓力為0.7atm，此(cǐ)時取a=105℃。原機的atb=105-89+30=46℃；改造後(hòu)的atb=105-80+31=56℃。

改造後(hòu)冷卻系統的atb地(dì)值增(zēng)大了10℃；這就等效于在(zài)同樣(yàng)的環境溫度下(xià)，配備新冷卻系(xì)統的機(jī)型其發(fā)動機(jī)工(gōng)作溫度(dù)峰值比(bǐ)原機型(xíng)降低(dī)10℃。通過調整風扇(shàn)葉與水箱(xiāng)的相(xiàng)對(duì)位置、液(yè)壓油(yóu)散熱器與(yǔ)水箱之(zhī)間(jiān)的間(jiān)隙、空調冷凝器(qì)的位置以及更換皮(pí)帶(dài)的(de)帶輪(lún)改進方案(àn)的使用，提高了冷卻(què)qv,a，成功(gōng)的解(jiě)決(jué)了(le)發動(dòng)機水箱溫度過高的(de)問題。