随着(zhe)我國經(jing)濟的發(fa)展和現(xiàn)代化的(de)建設速(su)度加快(kuài)，這幾年(nián)對小🤩型(xing)液壓挖(wā)掘機的(de)需求量(liàng)快速增(zeng)長，小型(xing)挖💘掘機(jī)技術上(shang)也日臻(zhēn)成熟、完(wán)善，而使(shi)用工況(kuàng)比較惡(e)劣，由于(yu)工作時(shí)間長、任(rèn)務🏃‍♂️重、作(zuò)業😄環境(jìng)差、粉塵(chen)多、溫度(dù)高、維護(hu)保養不(bú)到位等(deng)原因，緻(zhi)使對挖(wā)掘機用(yong)柴油機(ji)的✍️冷卻(que)系統的(de)😘要求越(yue)來越✌️高(gao)。液壓油(yóu)缸廠家(jiā)

挖掘機(ji)的冷卻(que)系統的(de)效能取(qu)決于其(qí)使用條(tiao)件和各(ge)部件的(de)設🛀計與(yu)匹配。為(wéi)了使冷(lěng)卻系統(tong)和各部(bù)件♈得到(dào)合理匹(pǐ)配，本文(wén)分析了(le)冷卻系(xi)統的結(jie)構特征(zhēng)👄，并從理(lǐ)倫上分(fèn)析了水(shuǐ)溫過高(gao)的原因(yin)，提出了(le)冷卻系(xì)統的具(jù)體改造(zào)方案，通(tong)過對某(mou)小型挖(wa)掘機冷(leng)卻👨‍❤️‍👨系統(tong)的改進(jìn)，并經過(guo)試驗證(zheng)明方案(an)的目标(biāo)，采用現(xiàn)場測試(shì)方法來(lái)🐪對冷卻(que)系統進(jin)行一定(dìng)的改進(jin)來達🚶‍♀️到(dao)系統的(de)要求。

1、冷(leng)卻系統(tǒng)的結構(gou)特征

國(guó)産某小(xiao)型液壓(yā)挖掘機(ji)總重量(liàng)4680kg，标準鬥(dou)容量0.18m3。該(gai)機搭🥵載(zai)YANMAR發動🛀機(jī)，功率27.1kM，扭(niǔ)矩144Nm，排量(liàng)2.19L。該挖掘(jué)機是21世(shì)紀初推(tui)出的新(xin)産品，具(jù)有動力(li)性好，生(sheng)産效率(lǜ)高的特(te)點，但測(cè)試實驗(yan)中也偶(ǒu)爾出現(xiàn)了發❄️動(dòng)機水箱(xiāng)溫度偏(pian)高(俗稱(cheng)開鍋)的(de)現象，開(kāi)始以為(wéi)是發動(dong)機選型(xing)的問題(ti)👨‍❤️‍👨，但參考(kao)國外其(qi)他機型(xing)及該發(fā)動機的(de)技術資(zī)料，通☎️過(guò)計算發(fa)現該機(jī)型的冷(lěng)卻系統(tong)散熱功(gōng)率完全(quán)滿足系(xì)統的設(shè)計要求(qiu)。

該機的(de)冷卻系(xì)統由發(fā)動機水(shui)套、水泵(bèng)、水散熱(rè)、風扇、液(ye)壓油散(san)熱器，冷(lěng)卻風道(dao)及相應(yīng)的管路(lù)等組成(cheng)，傳熱介(jie)🐕質由水(shuǐ)泵驅動(dòng)，進行❌強(qiáng)行循環(huan)流動。冷(lěng)卻水流(liú)所流過(guò)的部件(jian)|——水泵、發(fa)動機水(shui)套、水散(sàn)熱器、調(diao)溫器及(jí)管道等(deng)💋，構成了(le)系統的(de)冷卻風(fēng)道，這是(shi)世界上(shang)應用最(zuì)廣泛的(de)👅冷卻系(xi)統之一(yi)。

該機(jī)采用發(fā)動機冷(leng)卻水散(sàn)熱器(以(yi)下簡稱(chēng)水箱)與(yǔ)🚩液壓油(you)㊙️散熱器(qì)同軸使(shǐ)用一個(gè)吸風式(shi)風扇，并(bìng)前置⭐空(kong)調冷凝(níng)器。空✂️氣(qi)在經過(guò)🛀後備箱(xiang)的進風(fēng)口進入(rù)挖掘機(ji)後，通過(guò)液壓油(yóu)散熱器(qì)才進入(rù)水箱，導(dǎo)緻水箱(xiāng)器散熱(rè)器💃🏻散熱(re)表面與(yǔ)氣流的(de)👨‍❤️‍👨溫差減(jiǎn)小；而兩(liang)個散熱(rè)器疊加(jia)在一起(qǐ)加大了(le)空氣的(de)流動阻(zǔ)力，同時(shi)進入水(shuǐ)箱散熱(re)器表面(miàn)的空氣(qì)流量和(hé)流速都(dōu)相應的(de)減少。

2、水(shuǐ)溫過高(gāo)的原因(yin)分析

影(yǐng)響挖掘(jué)機散熱(rè)性能的(de)因素主(zhǔ)要有散(san)熱器的(de)散🥵熱面(miàn)積、單位(wèi)時間内(nèi)散熱器(qi)的通風(fēng)量和系(xi)統和水(shui)循環🔴性(xìng)能。由于(yú)風扇🐇、散(sàn)熱器的(de)散熱面(mian)積等部(bu)件都是(shi)固定❌不(bú)變，所以(yi)應從改(gai)善系統(tǒng)的結構(gòu)組成以(yi)減少風(feng)阻、增大(dà)進風量(liàng)等方面(miàn)進行改(gai)進。

在挖(wā)掘機冷(lěng)卻系統(tong)設計時(shí)，水箱散(san)熱器的(de)進水溫(wen)度，即發(fa)🌈動機的(de)出水溫(wen)tw1，發動機(ji)出廠的(de)随機文(wen)件中都(dōu)有明确(que)🐉規定，為(wéi)已知量(liàng)；散熱器(qì)的進氣(qì)溫度，即(jí)環境氣(qi)溫的設(she)計計算(suàn)值ta1，在設(she)計任務(wù)書中，也(yě)有明确(que)要求，也(ye)是🔅已知(zhī)量。由👄此(ci)，将散熱(re)器空氣(qi)側的溫(wen)度效率(lǜ)　　ε定義為(wéi)：

ε=Δta/( tw1 -ta1)

式中Δta為(wéi)空氣通(tong)過散熱(rè)器的溫(wen)升，Δta= ta1- ta2。這樣(yàng)，冷卻風(fēng)量的計(jì)😍算公式(shi)就🏃🏻可寫(xiě)成

Δta=Q/(3600pacp,a)

式中(zhong)Q——冷卻系(xi)統應散(sàn)走的總(zǒng)熱量，kJ/h；

pa——空(kong)氣的密(mi)度，kg/m3；

cp,a——空氣(qì)定壓比(bi)熱容，kJ/(kg•℃)；

tw1——進(jin)入散熱(rè)器的水(shuǐ)的溫度(dù)，℃；

tw2——進入散(san)熱器的(de)空氣溫(wēn)度，℃。

通過(guo)對公司(si)式(2)的觀(guan)察，在其(qí)他條件(jian)不變的(de)情況下(xia)，如果能(neng)通過改(gai)變結構(gòu)的方法(fǎ)提高冷(leng)卻風量(liàng)qv,a，這樣就(jiù)能改變(biàn)Δta。在進氣(qì)溫度相(xiàng)同的情(qing)況下，随(sui)着冷卻(què)風👈量qv,a的(de)提高，通(tōng)過液壓(yā)油散熱(re)器後空(kōng)氣溫度(du)會降低(di)。由此可(kě)見，隻要(yao)進入水(shuǐ)箱的空(kong)氣溫度(dù)降🏃‍♀️低，在(zai)同樣♊的(de)的條件(jian)下，就可(ke)以解決(jue)開鍋問(wèn)題。

3、冷卻(què)系統改(gai)造方案(àn)

散熱器(qi)是冷卻(que)系統的(de)重要部(bù)件，散熱(rè)器與風(feng)扇的🤞位(wei)置如圖(tu)1所示，在(zài)不改變(biàn)發動機(ji)、風扇、水(shuǐ)箱和液(ye)壓油散(sàn)熱器的(de)情況下(xià)，筆者考(kǎo)慮通過(guo)以下幾(ji)個方面(miàn)來進行(hang)⛹🏻‍♀️改造。

1)調(diao)整風扇(shàn)葉與水(shui)箱之間(jiān)的相對(dui)位置，相(xiàng)對位置(zhì)的變化(hua)🏒必然帶(dai)來進入(rù)液壓油(you)散熱器(qì)風速的(de)變化，通(tong)過對測(cè)點的風(fēng)速的測(cè)量⭐，确定(ding)最合适(shì)的位置(zhì)。

2)判斷液(yè)壓油散(sàn)熱器與(yu)水箱之(zhī)間是否(fou)允許有(you)間隙📐。兩(liang)者之間(jiān)如果有(you)間隙，從(cóng)間隙處(chu)必然會(hui)有空氣(qì)進入，那(na)麼必然(ran)增大通(tong)🧡過水箱(xiāng)的進風(feng)量。通過(guo)實驗測(ce)量測點(diǎn)的風速(su)，确定最(zui)合适的(de)間隙的(de)距離。

3)調(diào)整空調(diao)冷凝器(qi)的位置(zhi)，将其向(xiàng)下調整(zheng)或是向(xiang)處❄️移🌂出(chu)一定的(de)👄距離。由(yóu)于散熱(rè)器主要(yào)作用面(miàn)在散熱(rè)器的上(shang)部👌，将冷(leng)凝器下(xià)移或外(wài)移，必然(rán)會減少(shao)風阻，提(tí)高進入(ru)液壓油(you)散熱器(qì)的冷🤞卻(què)風量🆚，對(duì)冷卻效(xiào)果有一(yi)定的改(gǎi)善作用(yong)。通過實(shí)驗量測(cè)量的風(fēng)速，确定(dìng)🔞冷凝的(de)位置。

4)通(tong)過對冷(leng)卻系統(tong)的部件(jian)的改變(biàn)，比如更(geng)換防護(hu)罩、風扇(shàn)葉🔞、皮帶(dài)的帶輪(lún)，甚至是(shi)改變液(yè)壓油箱(xiāng)的大小(xiǎo)、液壓油(you)散熱器(qì)、水箱，這(zhè)樣可以(yi)提高整(zheng)個冷卻(que)系統的(de)冷卻能(néng)力，但也(ye)會使🔅整(zhěng)機的成(cheng)本提高(gāo)。

當然，我(wǒ)們也可(ke)以通過(guò)對散熱(re)器進行(háng)優化設(she)計，提高(gao)它的換(huàn)熱系數(shù)，降低散(san)熱器的(de)風阻，對(dui)冷卻風(feng)道進行(hang)一定的(de)改進，比(bǐ)⭐如改善(shan)挖掘機(ji)後備箱(xiang)的布置(zhì)，減少風(fēng)🏃‍♀️道的死(sǐ)區，避免(miǎn)風扇附(fu)近出現(xiàn)熱風回(hui)流的現(xian)象，對冷(leng)卻系統(tong)的散熱(re)能力提(ti)高也有(you)❄️一定的(de)效果。

4、試(shi)驗檢驗(yàn)

試驗在(zài)環境溫(wen)度30℃左右(yòu)，發動機(jī)轉速2325r/min下(xià)進行。試(shi)驗時🙇🏻拆(chai)下空調(diao)冷凝器(qì)，圖1右圖(tu)為液壓(ya)器的正(zhèng)面示意(yì)圖🔞。風速(sù)儀與液(yè)壓油散(sàn)熱器端(duān)面的水(shui)平距離(li)為15mm，M點為(wéi)散熱器(qi)中心位(wei)置，N點為(wei)🍉油散熱(rè)器内側(ce)邊緣處(chu)，H點為油(you)散熱器(qi)與水箱(xiang)縫隙處(chù)。

通過數(shu)據我們(men)可以清(qing)楚地看(kan)出，通過(guò)對該機(jī)的結構(gòu)👉改造💚後(hòu)，在☁️測點(dian)M、N、H處的風(feng)速得到(dào)了較大(da)提高，說(shuo)明我們(men)的改造(zao)取得了(le)一定的(de)效果。

改(gai)進前後(hòu)水箱和(he)液壓油(you)散熱器(qì)的進水(shuǐ)(液壓油(yóu))溫度🧑🏾‍🤝‍🧑🏼試(shi)驗數據(ju)，由圖2、3可(kě)以看出(chu)，改進後(hòu)的新機(ji)型，在環(huan)境溫度(dù)30℃左🔅右工(gōng)作達到(dao)熱平衡(heng)時，水箱(xiāng)的進水(shuǐ)溫度為(wéi)80℃，比原💞機(ji)降低9℃；液(yè)壓油💃散(sàn)熱器的(de)進油溫(wen)度為80℃，比(bǐ)原機降(jiàng)低6℃。說明(ming)通過對(duì)🏃新機型(xíng)結構上(shàng)的改㊙️進(jin)，提高了(le)♉整個冷(leng)卻系統(tǒng)的冷卻(què)能力。在(zai)評價冷(lěng)卻系統(tong)的散熱(re)能力的(de)時候📞，國(guo)外發達(da)國家大(dà)多采用(yong)了ATB這個(gè)指标衡(héng)量，在發(fā)動機🐆出(chū)廠的随(sui)機文件(jiàn)中都有(yǒu)ATB的明确(que)标識。所(suǒ)以本文(wén)也引🏃‍♀️用(yong)了ATB作為(wei)衡量指(zhi)标，通過(guo)查閱🛀該(gai)挖掘機(ji)型的發(fa)動機資(zī)料，ATB》=50℃。

ATB計算(suàn)公式為(wei)

ATB=(A-B)+C

式中A為(wéi)理論上(shàng)冷卻液(yè)的沸騰(teng)溫度(A的(de)取值與(yu)散熱器(qi)水箱蓋(gài)允許壓(yā)力有關(guān))；B為發動(dong)機水箱(xiang)的進水(shuǐ)溫度(在(zai)節溫器(qì)全開的(de)情況下(xià))；C為在測(ce)試時準(zhun)确的環(huan)境溫度(dù)。

該挖掘(jué)機的水(shui)箱壓力(li)蓋允許(xu)壓力為(wéi)0.7atm，此時取(qǔ)A=105℃。原機的(de)ATB=105-89+30=46℃；改造後(hou)的ATB=105-80+31=56℃。

改造(zao)後冷卻(que)系統的(de)ATB地值增(zēng)大了10℃；這(zhe)就等效(xiào)于在同(tóng)樣的環(huán)境溫🈲度(du)下，配備(bèi)新冷卻(que)系統的(de)機型其(qi)發動機(ji)工作溫(wen)度峰值(zhi)比原機(ji)型降低(dī)10℃。通過調(diao)整風扇(shan)葉與水(shuǐ)箱的相(xiang)對位置(zhi)、液壓油(yóu)散🏃🏻‍♂️熱器(qi)與水箱(xiāng)之間的(de)間隙、空(kōng)調冷凝(níng)器的‼️位(wei)置以及(ji)更換皮(pi)帶的帶(dai)輪改🔆進(jìn)方案的(de)使用，提(tí)高了冷(lěng)卻qv,a，成功(gong)的解決(jué)了發動(dòng)機🧡水箱(xiang)溫度過(guò)高的問(wen)題。