|
1.工程機械的熱平衡
(1) 發(fā)熱源
工程機械在運行中會產(chǎn)生熱量，其發(fā)熱源主要有3種：一是柴油機燃燒系產(chǎn)生的熱源;二是液壓傳動和其他傳動系的運動副在運行中產(chǎn)生摩擦熱;三是液壓油在液壓系統(tǒng)內(nèi)流動產(chǎn)生的壓力能轉(zhuǎn)化為熱量，散發(fā)到液壓油和機件中。此外，在有太陽輻射的場合作業(yè)，還要承受太陽的輻射熱，其作業(yè)環(huán)境溫度可達37 ～60 ℃。
在工程機械主要發(fā)熱源中，柴油燃燒的廢熱量約占工程機械廢熱量的74%，液壓傳動及其他傳動系統(tǒng)運動的摩擦熱約占24%，太陽輻射熱約占2%。
(2) 散熱源
工程機械散熱源的功能是通過冷卻裝置驅(qū)動冷卻介質(zhì)，吸收和散發(fā)工程機械發(fā)熱源產(chǎn)生的廢熱。散熱源包括冷卻介質(zhì)和冷卻裝置。冷卻介質(zhì)有冷卻水、液壓油、變矩器油、機油和空氣;冷卻裝置有風扇、水泵、風扇液壓馬達(或風扇電動機)、液壓泵、冷卻水散熱器、液壓油散熱器、變矩器油散熱器、機油散熱器、渦輪增壓中冷器、空調(diào)冷凝器和油箱等。
(3) 熱平衡
工程機械是集發(fā)熱源和散熱源為一體的機械，其熱平衡超過或未達到熱平衡溫度范圍(即過熱或過冷)，都會對工程機械運行的可靠性、環(huán)保性和效率等產(chǎn)生不利影響。理論和實踐表明，當工程機械的發(fā)熱和散熱達到最佳平衡時，可使工程機械處于高效、節(jié)能和環(huán)保的運行狀態(tài)。工程機械的最佳熱平衡參數(shù)如下：柴油機水溫75～95 ℃，液壓油溫55～75 ℃，變矩器油溫85～90 ℃，機油油溫55～75 ℃。
2.工程機械過熱的原因
(1) 發(fā)熱源產(chǎn)生過量廢熱
過量廢熱產(chǎn)生有3種渠道：一是柴油機燃燒工況差，如噴油壓力調(diào)整不當、配氣相位失調(diào)、噴油定時不準、燃油中含水量超標、柴油機進氣量過多等;二是液壓傳動和其他傳動系產(chǎn)生的摩擦熱增多，如潤滑不良使摩擦加劇;三是壓力損失轉(zhuǎn)化的熱量過多，如液壓管路堵塞或彎度過大使沿途壓力損失增大，閥組動作過于頻繁，節(jié)流和溢流造成能量損失過大。
(2) 散熱源冷卻能力不足
散熱源冷卻能力不足表現(xiàn)在冷卻液質(zhì)量差、散熱能力下降，如冷卻水為硬水，液壓油和機油黏度過大，風扇、水泵、液壓泵和散熱器失修使冷卻能力不足等。此外，環(huán)境溫度過高、操作失誤都可使廢熱產(chǎn)生過多。
3.治理過熱的原則
治理工程機械過熱的目標是減少發(fā)熱、合理散熱和實現(xiàn)熱平衡，治理時可遵循如下的原則。
(1) 全方位原則
工程機械熱平衡是一項系統(tǒng)工程，若出現(xiàn)過熱和過冷故障，必須從發(fā)熱源、散熱源和熱平衡等全方位分析原因并制定維修對策。
(2) 順序原則
在分析過熱原因時，建議采用如下順序原則：環(huán)境溫度→操作→發(fā)熱源→散熱源→綜合分析和治理。采用順序原則可保證發(fā)現(xiàn)問題早、查找問題準、治理效果好。
(3) 防假原則
汽缸體、汽缸蓋有裂紋以及汽缸墊密封失效，都會使汽缸內(nèi)的氣體進入冷卻水道，引起水散熱器中的冷卻水未到沸點而沸騰;高原地區(qū)氣壓低，水散熱器的冷卻水也會出現(xiàn)未到沸點即沸騰現(xiàn)象;另外，溫度傳感器失效會將水溫、油溫誤報。因此，在分析過熱原因時應認真分析，防止誤判。
(4) 改進原則
近年來，國外新型工程機械普遍采用高效、低耗柴油機，同時采用按需調(diào)速的獨立式液壓驅(qū)動風扇和新材質(zhì)散熱器，所以對老舊工程機械發(fā)熱源和散熱源系統(tǒng)進行維修時，建議采用新技術對老舊工程機械進行技術改進，以實現(xiàn)最佳熱平衡。
4.治理過熱的技術措施
(1) 將風扇改為獨立式
傳統(tǒng)機型的風扇多為非獨立的機械連接式，即風扇由柴油機曲軸通過膠帶輪和膠帶驅(qū)動，風扇轉(zhuǎn)速與曲軸轉(zhuǎn)速同步。該方式在低速大負荷工況時，風扇冷卻風量不足，易導致大負荷時工程機械過熱;該方式在高速小負荷工況時，風扇高速運轉(zhuǎn)，冷卻風量過大，易導致小負荷時工程機械過冷。
近年來很多公司新開發(fā)的機型均采用獨立式可按需調(diào)速的液壓、電子風扇，國內(nèi)一些維修企業(yè)也參照上述機型，將原機的非獨立風扇改裝為按需調(diào)速的獨立式風扇。驅(qū)動風扇的動力源可按機型的具體情況而定，液壓主回路、支回路可分別設置，也可獨立安裝液壓泵。
(2) 將散熱器改為分置式
傳統(tǒng)的散熱器組(模塊)由水散熱器、液壓油散熱器、變矩器油散熱器、機油散熱器等依次串聯(lián)成一組，安裝在風扇前端。這種安裝型式有如下缺點：多個散熱器共用1臺風扇冷卻，不能按各自的目標冷卻溫度進行針對性冷卻;多個散熱器串聯(lián)在一起，使冷卻空氣通過各個散熱器的流動阻力增大，并有熱量累積效應，縮小了冷空氣與散熱器中冷卻液的溫差，降低了散熱效果。
山東某公路工程處對ZL50型裝載機的傳統(tǒng)散熱系統(tǒng)進行了改造。其采用雙輸出軸液壓馬達分別驅(qū)動水散熱器風扇和水泵，安裝在發(fā)動機前端，對水散熱器進行冷卻，組成1個模塊;液壓油散熱器由電風扇冷卻，與水散熱器分離，安裝在發(fā)動機另一側(cè)組成另一模塊。其液壓驅(qū)動風扇和電動風扇，均采用ECV智能控制，可按各自所需調(diào)速散熱。
(3) 改進散熱器材質(zhì)和排列方式
近年來，國內(nèi)外開發(fā)的散熱器新材料有鋁泡沫材料、石墨泡沫材料和鋁合金等幾種，其中美國開發(fā)的石墨泡沫材料中的石墨為球形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，接觸面很大，具有極高的熱擴散率，散熱系數(shù)比傳統(tǒng)銅質(zhì)散熱器高。鋁合金散熱器質(zhì)量輕，抗腐蝕性好，散熱效果為銅質(zhì)散熱器的106%。
鋁質(zhì)冷卻水散熱器、中冷散熱器和機油散熱器具有體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點，可將其從傳統(tǒng)的串聯(lián)式布置改為單層并列式布置，使多個散熱器可以同時接觸到風扇的冷卻風，避免各散熱器熱交換的相互影響，有效提高散熱效果。合肥某公司生產(chǎn)的叉車，采用鋁質(zhì)板翅式散熱器代替?zhèn)鹘y(tǒng)銅質(zhì)散熱器，體積減小了50%。
(4) 采用可逆轉(zhuǎn)風扇
沃爾沃公司新開發(fā)的EC210C挖掘機安裝了液壓驅(qū)動的可逆轉(zhuǎn)風扇，在駕駛室內(nèi)即可操縱風扇正、反轉(zhuǎn)(吹風或吸風)。通常工況下，風扇正轉(zhuǎn)(吸風);當散熱器上黏有灰塵等顆粒物時，則可控制風扇反轉(zhuǎn)(吹風)，將塵土等顆粒物吹掉。
(5) 改善冷卻介質(zhì)的散熱效率
若使用硬水作冷卻介質(zhì)，會使水散熱器結(jié)垢，降低散熱效果，因此應使用合格的軟水作冷卻水。若在軟水中加入1%體積濃度的CuO納米微粒。則可提高40%導熱率。俄羅斯開發(fā)的APBK潤滑油，可改善潤滑油(機油)的摩擦性能，對磨損部位進行動態(tài)修復，降低運動副產(chǎn)生的摩擦熱，延長運動副的使用壽命。
(6) 其他措施
治理工程機械過熱的其他技術措施還包括：改進柴油機的燃燒工況，提高熱效率;改善液壓動力元件和執(zhí)行元件結(jié)構(gòu)和質(zhì)量;回收制動、減速的慣性能量以及作業(yè)裝置下降的重力勢能，提高液壓能利用效率;優(yōu)化風扇參數(shù)(葉片角度、風道等)提高冷卻能力，采用雙水流散熱器提高散熱效率;優(yōu)化液壓管路布置和閥類元件動作工況，減小壓力損失;提高操作水平，防止超載作業(yè);加強地下室內(nèi)和深基礎作業(yè)場所的通風，并避免在太陽輻射最強的時段作業(yè)。
|
