随着(zhe)我國經(jīng)濟的發(fā)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(wa)掘機的(de)需求量(liang)快速增(zēng)長，小型(xing)挖掘機(jī)技術🔞上(shàng)也日臻(zhen)💰成熟、完(wán)善，而使(shǐ)用工況(kuàng)比🏃‍♀️較惡(è)劣，由于(yú)工作時(shí)間長、任(rèn)務重、作(zuo)業環境(jing)差、粉塵(chén)多、溫度(dù)高、維護(hu)保養不(bú)到位等(děng)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(you)缸廠家(jia)

挖掘機(jī)的冷卻(que)系統的(de)效能取(qǔ)決于其(qí)使用條(tiáo)件和各(gè)部件的(de)設計與(yǔ)匹配。為(wei)了使冷(leng)卻系統(tǒng)和各部(bù)件得到(dào)💃合理匹(pi)配📞，本文(wen)分析👅了(le)冷卻系(xì)統的結(jié)構特征(zheng)，并從理(li)倫上分(fen)析了水(shui)溫過高(gāo)的原因(yīn)，提出了(le)冷卻💘系(xì)統的具(jù)體改造(zao)方案，通(tōng)過對某(mǒu)小型挖(wa)掘機冷(lěng)卻😄系統(tǒng)的改進(jin)，并經過(guo)試驗🈲證(zhèng)明方案(an)的目标(biāo)，采用現(xian)場測試(shì)方法來(lai)對冷卻(què)系統進(jin)行一定(dìng)的改進(jìn)來達到(dao)系統的(de)📐要求。

1、冷(leng)卻系統(tǒng)的結構(gòu)特征

國(guó)産某小(xiǎo)型液壓(ya)挖掘機(jī)總重量(liang)4680kg，标準鬥(dou)容量0.18m3。該(gāi)機🙇🏻搭載(zǎi)YANMAR發動機(ji)，功率27.1kM，扭(niǔ)矩144Nm，排量(liang)2.19L。該挖掘(jue)機是21世(shi)紀初推(tuī)出的新(xin)産品，具(jù)有動力(lì)性好，生(shēng)産效率(lü)高的特(tè)點，但測(ce)試實❌驗(yan)中也偶(ǒu)爾出現(xiàn)了發動(dong)機水箱(xiang)溫度偏(piān)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(kǎo)國外其(qí)他機型(xing)及㊙️該發(fā)動機的(de)👅技術資(zī)料，通♌過(guo)計算發(fā)現該機(jī)型的冷(lěng)卻系統(tǒng)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(fa)動機水(shuǐ)套、水泵(beng)、水散熱(re)、風扇、液(ye)壓油✌️散(san)熱器，冷(leng)卻風道(dào)及相應(ying)的管路(lù)等組成(chéng)，傳📱熱介(jiè)質由🌍水(shui)泵驅動(dòng)，進行強(qiang)行循環(huán)流動。冷(lěng)卻水流(liu)所流過(guo)🐕的部件(jiàn)|——水泵、發(fa)動機水(shui)套、水散(sàn)熱器、調(diào)溫器及(jí)管道等(děng)，構成了(le)系統的(de)冷卻風(feng)道，這是(shì)世界上(shàng)應用最(zui)廣泛的(de)冷卻系(xì)統之一(yī)。

該機(jī)采用發(fā)動機冷(lěng)卻水散(san)熱器(以(yi)下簡稱(cheng)水箱)與(yǔ)液壓油(you)散熱器(qì)同軸使(shi)用一個(gè)吸風式(shi)風扇，并(bìng)前置空(kōng)調💁冷凝(ning)器。空氣(qì)在經過(guò)後備箱(xiāng)的進風(feng)口進入(ru)挖掘機(jī)後🥰，通過(guò)液✏️壓油(you)散☀️熱器(qì)才進入(rù)水箱，導(dǎo)緻水箱(xiang)器散熱(re)器㊙️散熱(re)表面與(yu)氣流的(de)溫差減(jiǎn)小；而兩(liang)個散熱(re)器疊加(jiā)在一起(qi)加大了(le)空氣的(de)流動阻(zu)力，同時(shí)進入水(shui)箱散熱(rè)器表面(mian)的空氣(qi)流🎯量和(he)流速都(dou)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(re)性能的(de)因素主(zhu)要有散(sàn)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(xì)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(yǐ)應從改(gai)善系統(tǒng)的結構(gou)組成以(yǐ)減少風(feng)阻、增大(dà)進風量(liang)等方面(miàn)進🐉行改(gǎi)進。

在挖(wā)掘機冷(leng)卻系統(tǒng)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(wēn)tw1，發動機(ji)出廠的(de)随機文(wén)件中都(dou)有明确(què)規定，為(wei)已🍓知量(liàng)；散熱器(qi)的進氣(qì)溫度，即(ji)環境氣(qi)溫的設(shè)計㊙️計算(suàn)值ta1，在設(she)計任務(wù)書🌂中，也(yě)有明确(que)要求，也(yě)是已知(zhī)量。由此(ci)，将散熱(rè)器空氣(qi)側的溫(wēn)度效率(lü)　　ε定義為(wéi)：

ε=Δta/( tw1 -ta1)

式中Δta為(wei)空氣通(tōng)過散熱(rè)器的溫(wen)升，Δta= ta1- ta2。這樣(yang)，冷卻風(fēng)量的計(jì)算公式(shi)就可寫(xiě)成

Δta=Q/(3600pacp,a)

式中(zhōng)Q——冷卻系(xi)統應散(san)走的總(zong)熱量，kJ/h；

pa——空(kōng)氣的密(mì)度，kg/m3；

cp,a——空氣(qì)定壓比(bǐ)熱容，kJ/(kg•℃)；

tw1——進(jìn)入散熱(rè)器的水(shuǐ)的溫度(dù)，℃；

tw2——進入散(sàn)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(jiàn)不變的(de)情況下(xià)🔞，如果能(neng)通🐕過⛹🏻‍♀️改(gai)變結構(gou)的方法(fǎ)提高冷(leng)卻風量(liang)qv,a，這樣就(jiu)能改變(bian)Δta。在進氣(qi)溫度相(xiàng)同的情(qíng)況下，随(sui)着冷卻(què)風量qv,a的(de)提高，通(tōng)過㊙️液壓(ya)油散熱(rè)器後空(kōng)氣🔴溫度(dù)會降低(di)。由此可(ke)見，隻要(yào)進入水(shuǐ)箱的空(kōng)氣溫度(dù)降低，在(zai)同樣的(de)的條件(jiàn)下，就可(kě)以解決(jue)開鍋問(wen)題。

3、冷卻(què)系統改(gǎi)造方案(an)

散熱器(qi)是冷卻(què)系統的(de)重要部(bù)件，散熱(rè)器與風(fēng)扇的位(wèi)置如圖(tu)1所示，在(zài)不改變(bian)發動機(jī)、風扇、水(shuǐ)箱和液(ye)壓油散(san)熱器的(de)情況下(xià)🈲，筆者考(kao)慮通過(guo)以下幾(ji)個方面(mian)🌍來進行(hang)改造。

1)調(diào)整風扇(shàn)葉與水(shuǐ)箱之間(jiān)的相對(dui)位置，相(xiang)對位置(zhi)的變化(hua)👨‍❤️‍👨必然♋帶(dài)☀️來進入(ru)液壓油(you)散熱器(qì)風速的(de)變化，通(tōng)過對🏃測(ce)點💋的風(fēng)速的測(ce)量，确定(ding)最合适(shi)的位置(zhì)。

2)判斷液(yè)壓油散(san)熱器與(yǔ)水箱之(zhi)間是否(fou)允許有(yǒu)間隙。兩(liǎng)者之間(jiān)⛹🏻‍♀️如📐果有(yǒu)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(tōng)過水箱(xiāng)的進風(fēng)量。通過(guò)實驗測(ce)㊙️量測點(dian)🈚的風速(sù)，确定最(zui)合适的(de)間隙的(de)距離。

3)調(diào)整空調(diào)冷凝器(qi)的位置(zhi)，将其向(xiàng)下調整(zhěng)或是向(xiang)處✂️移出(chū)一定🔅的(de)距離。由(yóu)于散熱(rè)器主要(yao)作用面(miàn)在散熱(re)器的🐅上(shàng)部，将冷(lěng)凝器下(xia)移或外(wai)移，必然(rán)會減少(shao)風阻🐕，提(tí)高進入(rù)液壓油(you)散熱🧡器(qi)的冷卻(que)風量♌，對(dui)冷卻效(xiào)果㊙️有一(yī)定的改(gai)善作用(yong)。通過實(shi)驗🔞量測(ce)量的風(fēng)速，确定(dìng)📞冷凝的(de)位置。

4)通(tong)過對冷(lěng)卻系統(tǒng)的部件(jian)的改變(biàn)，比如更(geng)換防護(hù)罩🐇、風扇(shàn)葉、皮帶(dài)的帶輪(lún)，甚至是(shì)改變液(yè)壓油箱(xiāng)的大小(xiǎo)、液壓油(yóu)散熱器(qì)、水箱，這(zhe)樣可以(yi)提高整(zhěng)個冷卻(que)系統的(de)冷卻能(néng)力，但也(yě)會使整(zhěng)機的成(chéng)本提🥰高(gao)。

當然，我(wo)們也可(ke)以通過(guò)對散熱(rè)器進行(hang)優化設(shè)計，提高(gāo)它的🤩換(huan)熱系數(shu)，降低散(sàn)熱器的(de)風阻，對(dui)冷卻風(fēng)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(zhi)，減少風(fēng)💯道的死(sǐ)♉區，避免(mian)風扇附(fù)近出現(xiàn)熱風回(hui)流的現(xiàn)象，對冷(lěng)卻系統(tǒng)的散熱(re)能力提(ti)高也有(you)一定的(de)效💋果。

4、試(shi)驗檢驗(yan)

試驗在(zài)環境溫(wēn)度30℃左右(you)，發動機(ji)轉速2325r/min下(xia)進行。試(shì)驗時拆(chai)下空調(diao)❄️冷凝器(qì)，圖1右圖(tu)為液壓(yā)器的正(zhèng)面示意(yi)圖。風速(sù)儀與液(ye)壓油散(san)熱器端(duan)面的水(shuǐ)平距離(li)為15mm，M點為(wéi)散熱器(qì)中心位(wèi)置，N點為(wéi)油散熱(re)器内側(cè)邊緣處(chu)，H點為油(you)散熱器(qì)與水箱(xiang)縫隙處(chù)。

通過數(shu)據我們(men)可以清(qing)楚地看(kàn)出，通過(guo)對該機(ji)的結構(gòu)改造🈲後(hou)💯，在測點(dian)M、N、H處的風(feng)速得到(dào)了較大(dà)提高，說(shuō)明我們(men)的改造(zào)取♈得了(le)一定的(de)效果。

改(gai)進前後(hòu)水箱和(hé)液壓油(you)散熱器(qi)的進水(shuǐ)(液壓油(yóu))溫度試(shi)驗數據(jù)，由圖2、3可(ke)以看出(chu)，改進後(hòu)的新機(ji)型，在環(huan)境溫度(dù)30℃左右工(gong)🏃🏻作達到(dào)熱平衡(héng)時，水箱(xiāng)的進水(shuǐ)溫度為(wei)80℃，比原機(jī)降低9℃；液(yè)壓油散(sàn)熱器🚶的(de)進油溫(wen)度為80℃，比(bi)原機降(jiàng)低6℃。說🙇🏻明(ming)通過對(dui)新機型(xíng)結構上(shàng)的改進(jìn)，提高了(le)整個冷(leng)卻系統(tong)的冷卻(què)能力。在(zài)評價冷(lěng)卻系統(tǒng)的散熱(rè)能力的(de)時⚽候，國(guó)外發達(dá)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(jian)中都有(you)ATB的明确(què)标識。所(suo)以本文(wen)也引用(yong)了ATB作為(wei)衡量指(zhi)标，通過(guò)查閱該(gai)挖掘機(jī)型的發(fa)動機🐉資(zī)料，ATB》=50℃。

ATB計算(suan)公式為(wei)

ATB=(A-B)+C

式中A為(wei)理論上(shàng)冷卻液(ye)的沸騰(téng)溫度(A的(de)取值與(yu)散熱器(qì)水✔️箱蓋(gai)允許壓(yā)力有關(guan))；B為發動(dong)機水箱(xiāng)的進水(shuǐ)溫度(在(zai)節溫器(qi)全開的(de)情況下(xià))；C為在測(cè)試時準(zhun)确的環(huán)境溫度(dù)。

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

改造(zào)後冷卻(què)系統的(de)ATB地值增(zēng)大了10℃；這(zhè)就等效(xiao)于在同(tong)樣的環(huan)境📞溫度(dù)下，配備(bèi)新冷卻(què)系統的(de)機型其(qí)發動機(ji)工作溫(wen)度峰值(zhí)比原機(jī)型降低(dī)10℃。通過調(diao)整風扇(shàn)葉與水(shui)箱的相(xiang)對位置(zhi)、液壓油(yóu)散🧡熱器(qì)與水箱(xiāng)之間的(de)🐅間隙、空(kong)調冷凝(ning)器的位(wèi)置以及(ji)更換皮(pí)帶的帶(dài)輪改‼️進(jìn)方案的(de)使用，提(ti)高了冷(lěng)卻qv,a，成功(gong)的解決(jué)了發動(dong)機💰水箱(xiāng)溫度過(guo)高的問(wen)題。