随着我(wo)國經濟的(de)發展和現(xiàn)代化的建(jian)設速度加(jia)快，這幾年(nián)對小型液(yè)壓挖掘機(jī)的需求量(liang)快速增長(zhǎng)，小型挖掘(jue)機技術🔆上(shang)也㊙️日臻成(cheng)熟、完善，而(ér)使用工況(kuang)比較惡劣(lie)🐕，由于工🔞作(zuo)時間長、任(ren)務重、作業(ye)環境差、粉(fěn)塵多、溫度(dù)高、維護保(bǎo)養不到位(wei)等原因，緻(zhì)使對挖掘(jue)機✌️用柴油(yóu)機的冷卻(que)系統的要(yao)求越來越(yue)高。液壓油(you)缸廠家

挖(wā)掘機的冷(lěng)卻系統的(de)效能取決(jué)于其使用(yòng)條件和各(ge)部件的設(shè)計與匹配(pèi)。為了使冷(leng)卻系統和(hé)各部件得(dé)到合理匹(pǐ)配，本文分(fèn)析了冷卻(què)系統的結(jie)構特征，并(bing)從理倫上(shàng)分析了水(shui)溫過高的(de)原因，提出(chu)了冷卻系(xì)統的具體(tǐ)改造方案(àn)，通過對某(mou)小型挖掘(jué)機冷卻🌈系(xì)統的改進(jin)，并經過試(shi)驗證明方(fang)案的目标(biāo)，采用現場(chǎng)測試方法(fǎ)來對冷卻(què)系統進行(hang)一定的改(gai)進來達到(dao)系統的要(yào)求。

1、冷卻系(xì)統的結構(gou)特征

國産(chan)某小型液(ye)壓挖掘機(ji)總重量4680kg，标(biao)準鬥容量(liang)0.18m3。該機搭載(zai)YANMAR發動機🤟，功(gōng)率27.1kM，扭矩144Nm，排(pai)量2.19L。該挖掘(jué)機是21世紀(ji)初推出的(de)新産品，具(jù)有動⛱️力性(xìng)好，生産效(xiào)率高的特(te)點，但測試(shì)實驗中也(ye)偶爾出現(xiàn)了發動機(ji)水箱溫度(du)偏高(俗稱(cheng)開鍋)的現(xian)象，開✔️始以(yi)為是發動(dong)機選型的(de)問題🌍，但參(cān)考國外其(qi)他機型及(ji)該發動機(jī)的技術資(zī)料，通過計(jì)算發現該(gai)機型的冷(leng)卻系統散(san)熱功率完(wán)全滿足系(xì)統的設計(jì)要🔴求。

該機(jī)的冷卻系(xì)統由發動(dòng)機水套、水(shui)泵、水散熱(re)、風扇㊙️、液壓(ya)❄️油散熱🏃‍♂️器(qi)，冷卻風道(dao)及相應的(de)管路等組(zǔ)成，傳熱介(jie)質由水泵(beng)驅動，進行(háng)強行循環(huán)流動。冷卻(què)水流所流(liú)過的部件(jiàn)|——水泵、發動(dong)機水🤩套、水(shui)散熱器、調(diao)溫器及管(guan)道等，構成(chéng)了系統的(de)冷卻風道(dào)，這是世界(jiè)上應用最(zuì)廣泛的冷(lěng)卻系統之(zhi)一。

該(gāi)機采用發(fā)動機冷卻(què)水散熱器(qi)(以下簡稱(chēng)水箱)與♉液(ye)壓油散熱(re)器同軸使(shǐ)用一個吸(xi)風式風扇(shan)，并前置空(kong)調冷凝器(qi)。空💞氣在經(jīng)過後備箱(xiang)的進風口(kou)進入挖掘(jue)機後🌈，通過(guò)液壓油散(san)熱器才進(jin)入水箱，導(dǎo)緻水箱⁉️器(qi)散熱器散(sàn)熱表面與(yu)氣流的溫(wen)差減小；而(er)兩個散熱(re)器疊加在(zài)一起加大(da)了空氣的(de)流動阻力(li)，同時進入(rù)水箱散熱(re)器表面的(de)空氣流💰量(liàng)和流速都(dou)相應的減(jian)少。

2、水溫過(guo)高的原因(yin)分析

影響(xiang)挖掘機散(sàn)熱性能的(de)因素主要(yào)有散熱器(qì)的散熱面(miàn)積、單位時(shí)間内散熱(rè)器的通風(feng)量和系統(tong)和水循環(huan)性能。由于(yu)風扇、散熱(re)器的散熱(rè)面積等部(bu)件都是固(gu)定不變，所(suǒ)❄️以應從🧑🏾‍🤝‍🧑🏼改(gai)善系統的(de)結🍉構組成(cheng)以減少風(feng)阻、增大進(jin)風量等方(fang)面進行改(gǎi)進。

在挖掘(jué)機冷卻系(xi)統設計時(shi)，水箱散熱(rè)器的進水(shui)溫度，即發(fā)動機的出(chu)水溫tw1，發動(dong)機出廠的(de)随機文件(jiàn)中都有明(ming)确規定，為(wei)已知量；散(sàn)熱器的進(jin)氣溫度，即(ji)環境氣溫(wen)的設計計(ji)算值ta1，在設(she)計任務書(shu)中，也有明(ming)确要求，也(yě)是💛已知量(liàng)。由此，将散(san)熱器空氣(qi)側的溫度(dù)效率　　ε定義(yi)為：

ε=Δta/( tw1 -ta1)

式中Δta為(wei)空氣通過(guo)散熱器的(de)溫升，Δta= ta1- ta2。這樣(yàng)，冷卻風量(liàng)的計✉️算公(gong)式就可寫(xie)成

Δta=Q/(3600pacp,a)

式中Q——冷(leng)卻系統應(ying)散走的總(zong)熱量，kJ/h；

pa——空氣(qi)的密度，kg/m3；

cp,a——空(kōng)氣定壓比(bi)熱容，kJ/(kg•℃)；

tw1——進入(ru)散熱器的(de)水的溫度(du)，℃；

tw2——進入散熱(re)器的空氣(qi)溫度，℃。

通過(guo)對公司式(shi)(2)的觀察，在(zài)其他條件(jian)不變的情(qing)況下✌️，如果(guǒ)能🈲通過改(gai)變結構的(de)方法提高(gāo)冷卻風量(liàng)qv,a，這樣就能(néng)改變Δta。在進(jin)氣溫度相(xiang)同的情況(kuàng)下，随着冷(lěng)卻風量qv,a的(de)提高，通過(guò)液壓油散(sàn)熱器後空(kong)氣溫度會(huì)降低。由此(cǐ)可見，隻要(yào)進入水箱(xiang)的空氣溫(wēn)度降低，在(zai)同樣♈的的(de)條件下，就(jiu)可以解決(jué)開鍋問題(tí)。

3、冷卻系統(tong)改造方案(àn)

散熱器是(shì)冷卻系統(tong)的重要部(bu)件，散熱器(qi)與風扇的(de)位置如圖(tu)1所示，在不(bú)改變發動(dong)機、風扇、水(shui)箱和液壓(ya)油散熱器(qi)的情況下(xia)，筆者考慮(lü)通過以下(xia)幾個方面(miàn)來進行📐改(gǎi)造。

1)調整風(fēng)扇葉與水(shui)箱之間的(de)相對位置(zhi)，相對位置(zhì)的變化必(bi)然帶來進(jin)入液壓油(yóu)散熱器風(feng)速的變化(hua)，通過對測(cè)點💛的風速(sù)的測量，确(què)定最合适(shì)的位置。

2)判(pan)斷液壓油(you)散熱器與(yu)水箱之間(jian)是否允許(xǔ)有間隙。兩(liang)者之間如(rú)果有間隙(xì)，從間隙處(chù)必然會有(you)空氣進入(rù)，那麼必然(ran)增大通過(guo)水箱的進(jin)風量。通過(guo)實驗測量(liang)測點的風(feng)速，确定最(zui)合适的間(jian)隙的距離(li)。

3)調整空調(diao)冷凝器的(de)位置，将其(qí)向下調整(zhěng)或是向處(chù)移出一定(ding)的距離。由(yóu)于散熱器(qi)主要作用(yong)面在散熱(rè)器的上部(bù)，将冷凝器(qi)下移或外(wai)移，必然會(hui)減少風阻(zu)，提高進入(ru)液壓油散(sàn)熱❓器的冷(lěng)💚卻風量，對(duì)冷卻效果(guo)有一定的(de)改善作用(yong)📧。通過實驗(yàn)量測量的(de)風速，确定(dìng)🔅冷凝的位(wei)置。

4)通過對(duì)冷卻系統(tǒng)的部件的(de)改變，比如(rú)更換防護(hù)罩、風扇葉(ye)、皮帶㊙️的帶(dài)輪，甚至是(shi)改變液壓(ya)油箱的大(dà)小、液壓♊油(yóu)散熱器💜、水(shuǐ)箱，這樣可(kě)以提高整(zhěng)個冷卻系(xì)統的冷卻(què)🈲能力，但也(yě)會使🌈整機(jī)的成本提(ti)高。

當然，我(wǒ)們也可以(yǐ)通過對散(san)熱器進行(háng)優化設計(jì)，提高💛它的(de)換熱系數(shù)，降低散熱(re)器的風阻(zu)，對冷卻風(feng)道進行一(yī)定🔞的改進(jin)，比🌈如改善(shàn)挖掘機後(hou)備箱的布(bu)置，減少風(feng)道的死💚區(qu)，避免🆚風扇(shan)附近出現(xian)熱風回流(liu)的現象，對(duì)冷㊙️卻系統(tǒng)的散熱能(néng)力提高也(yě)有一定的(de)效果。

4、試驗(yan)檢驗

試驗(yàn)在環境溫(wēn)度30℃左右，發(fa)動機轉速(sù)2325r/min下進行。試(shì)驗時💛拆下(xia)空調冷凝(níng)器，圖1右圖(tú)為液壓器(qì)的正面示(shi)意圖🧡。風速(su)儀與‼️液壓(ya)油散✂️熱器(qì)端面的水(shuǐ)平距離為(wéi)15mm，M點為散熱(re)器👅中心位(wèi)⁉️置，N點為油(yóu)散熱器内(nei)側邊緣處(chù)，H點為油散(sàn)熱器與水(shui)箱縫🔞隙處(chù)。

通過數據(jù)我們可以(yǐ)清楚地看(kan)出，通過對(duì)該機的結(jié)構改造㊙️後(hòu)，在⭐測點M、N、H處(chu)的風速得(de)到了較大(dà)提高，說明(ming)我們的改(gǎi)造取🌍得了(le)一定的效(xiao)果。

改進前(qian)後水箱和(he)液壓油散(san)熱器的進(jin)水(液壓油(yóu))溫度🐇試驗(yàn)數據，由圖(tú)2、3可以看出(chu)，改進後的(de)新機型，在(zai)環境溫度(du)30℃左右工🈲作(zuò)達到熱平(píng)衡時，水箱(xiāng)的進水溫(wēn)度為80℃，比原(yuan)機降低9℃；液(ye)壓油散熱(re)器的進油(you)溫度為80℃，比(bǐ)原機降低(dī)6℃。說明通過(guo)對新機型(xing)結構上的(de)改進，提高(gao)了整個冷(lěng)卻系統的(de)冷卻能力(li)。在評價冷(leng)卻系統的(de)散🈲熱能力(li)的時候，國(guó)外發達國(guo)家大多采(cai)用了ATB這個(ge)指标衡量(liang)，在發動機(ji)出廠的随(sui)機文件中(zhong)都有ATB的明(míng)确标識。所(suo)以本文也(ye)引💚用了ATB作(zuo)為衡量指(zhi)标，通過查(chá)閱該挖掘(jué)機型的發(fā)動機資料(liào)，ATB》=50℃。

ATB計算公式(shi)為

ATB=(A-B)+C

式中A為(wei)理論上冷(leng)卻液的沸(fei)騰溫度(A的(de)取值與散(sàn)熱器水箱(xiāng)蓋允許壓(ya)力有關)；B為(wei)發動機水(shui)箱的進水(shuǐ)溫度(在節(jie)溫器全開(kāi)的情況下(xia))；C為在測試(shì)時準确的(de)環境溫度(dù)。

該挖掘機(jī)的水箱壓(yā)力蓋允許(xu)壓力為0.7atm，此(ci)時取A=105℃。原機(jī)的ATB=105-89+30=46℃；改造🤞後(hou)💘的🈲ATB=105-80+31=56℃。

改造後(hou)冷卻系統(tong)的ATB地值增(zeng)大了10℃；這就(jiu)等效于在(zai)同樣的環(huán)境⭕溫度下(xia)，配備新冷(leng)卻系統的(de)機型其發(fa)動機工作(zuò)溫度峰💜值(zhi)比原機型(xing)降低10℃。通過(guo)調整風扇(shàn)葉與水箱(xiang)的相對位(wèi)置、液壓油(yóu)散熱器與(yu)水箱之間(jian)的間隙、空(kong)調冷凝器(qi)的位置以(yǐ)及更換皮(pí)帶的帶輪(lun)改進方案(àn)的使用，提(tí)高了冷卻(que)qv,a，成功的解(jiě)決了發動(dòng)機水箱溫(wēn)度過高的(de)問題。