随着(zhe)我國經濟的(de)發展和現代(dài)化的建設速(sù)度加快，這幾(ji)年對小型液(yè)壓挖掘機的(de)需求量快速(su)增長，小型挖(wa)掘機技術💜上(shang)也日臻成熟(shu)、完善，而使用(yong)工況比較惡(e)劣，由于工作(zuo)時間🛀長、任務(wù)重、作業環境(jing)差、粉塵多、溫(wen)度高、維護保(bǎo)養✔️不到位等(deng)原因，緻使對(dui)挖掘機👄用柴(chái)油機的🚶‍♀️冷卻(que)系統的要求(qiu)越來越高。液(ye)壓油缸廠家(jia)

挖掘機的冷(leng)卻系統的效(xiào)能取決于其(qi)使用條件和(hé)🍓各部件的設(shè)計與匹配。為(wei)了使冷卻系(xì)統和各部件(jian)得到合理匹(pǐ)配，本文❓分析(xi)了冷卻系統(tong)的結構特征(zhēng)，并從理倫上(shàng)分析了水溫(wen)過高的原因(yin)，提出了冷卻(què)系統的具體(ti)改造方案，通(tong)過對🌐某小型(xíng)挖掘機冷卻(que)系統的改進(jìn)👣，并經過試驗(yan)證明方案的(de)目标，采用現(xiàn)場測試方法(fa)🥰來對冷卻系(xi)統進行一定(ding)的改進來達(da)☀️到系統的要(yào)求。

1、冷卻系統(tong)的結構特征(zhēng)

國産某小型(xing)液壓挖掘機(ji)總重量4680kg，标準(zhun)鬥容量0.18m3。該機(ji)搭載YANMAR發動機(jī)，功率27.1kM，扭矩144Nm，排(pai)量2.19L。該挖掘機(jī)是21世紀初推(tuī)出的新産品(pin)，具有動力性(xing)好，生産效率(lǜ)高的特點，但(dan)測試實驗中(zhong)也偶爾出現(xian)了發動機水(shuǐ)箱溫度偏高(gāo)(俗稱開鍋🏃🏻)的(de)現象，開始以(yǐ)為是發動機(jī)選型的問題(tí)，但參考國外(wài)其他機型及(ji)🔴該發動機的(de)技術資料，通(tōng)過計算發現(xian)該🌐機型的冷(lěng)卻系統散熱(re)功率完☁️全滿(mǎn)足系統的設(shè)計要求。

該機(ji)的冷卻系統(tǒng)由發動機水(shui)套、水泵、水散(san)熱、風扇、液壓(yā)油散熱器，冷(leng)卻風道及相(xiàng)應的管路等(deng)組成，傳熱介(jiè)質由🈲水泵驅(qū)動，進行強行(hang)循環流動。冷(leng)卻水流所流(liu)過㊙️的部件|——水(shui)泵、發動機水(shui)套、水散熱器(qì)、調溫器及管(guan)道等，構成了(le)系統的冷卻(que)風道，這是世(shì)界上應用最(zui)廣泛的冷卻(què)系統之一。

該(gāi)機采用發動(dong)機冷卻水散(san)熱器(以下簡(jian)稱水箱)與液(ye)壓油散熱器(qì)同軸使用一(yi)個吸風式風(feng)扇，并前置空(kong)調冷凝🌂器。空(kōng)氣在經過後(hòu)備箱的進風(fēng)口進入挖掘(jue)機後✨，通過液(yè)壓油散熱器(qi)才進入水箱(xiāng)，導緻水箱器(qì)散熱器散熱(rè)表面與氣流(liú)的溫差減小(xiǎo)；而兩個散熱(re)器疊加在一(yī)起加大了空(kōng)氣的流動🎯阻(zǔ)力，同時進🍓入(ru)水箱散熱器(qì)💋表面的空氣(qì)流量和流速(sù)都相應的減(jiǎn)少。

2、水溫過高(gao)的原因分析(xi)

影響挖掘機(jī)散熱性能的(de)因素主要有(yǒu)散熱器的散(san)熱面㊙️積、單位(wèi)時間内散熱(rè)器的通風量(liang)和系統和水(shuǐ)循環性能✏️。由(you)于📱風扇☀️、散熱(rè)器的散熱面(miàn)積等部件都(dōu)是固定不變(bian)，所以應從💁改(gǎi)善系統的結(jié)構組成以減(jian)少風阻、增大(da)進風量等方(fāng)面進行改進(jìn)。

在挖掘機冷(leng)卻系統設計(ji)時，水箱散熱(re)器的進水溫(wen)度，即💛發動㊙️機(ji)的出水溫tw1，發(fa)動機出廠的(de)随機文件中(zhōng)都有明确規(guī)定❓，為已知量(liang)；散熱器的進(jin)氣溫度，即環(huan)境氣溫的設(shè)計計算值ta1，在(zài)設計任務書(shu)中，也有明确(que)✍️要求，也是✊已(yi)知量。由此，将(jiang)散熱🏃🏻器空氣(qì)側的溫度效(xiao)率　　ε定義為：

ε=Δta/( tw1 -ta1)

式(shi)中Δta為空氣通(tōng)過散熱器的(de)溫升，Δta= ta1- ta2。這樣，冷(lěng)卻風量的計(jì)算公🌈式就可(kě)寫成

Δta=Q/(3600pacp,a)

式中Q——冷(leng)卻系統應散(san)走的總熱量(liang)，kJ/h；

pa——空氣的密度(dù)，kg/m3；

cp,a——空氣定壓比(bi)熱容，kJ/(kg•℃)；

tw1——進入散(san)熱器的水的(de)溫度，℃；

tw2——進入散(sàn)熱器的空氣(qi)溫度，℃。

通過對(duì)公司式(2)的觀(guān)察，在其他條(tiao)件不變的情(qíng)況下，如果能(neng)通過改變結(jié)構的方法提(ti)高冷卻風量(liang)qv,a，這樣就能✏️改(gai)變😘Δta。在進氣溫(wēn)度相同的情(qing)況下，随着冷(leng)卻風🐪量qv,a的提(ti)高，通過液壓(yā)油散熱器後(hou)空氣溫度會(hui)降低🏃。由此可(ke)見，隻要進入(ru)水箱的空氣(qì)溫度降低，在(zai)同樣的的條(tiáo)件下，就可以(yi)解決開鍋問(wen)題。

3、冷卻系統(tong)改造方案

散(sàn)熱器是冷卻(que)系統的重要(yao)部件，散熱器(qì)與風扇的位(wèi)置❗如圖1所示(shi)，在不改變發(fā)動機、風扇、水(shuǐ)箱和液壓油(you)散☀️熱器的情(qíng)況下，筆者考(kao)慮通過以下(xia)幾個方面來(lái)進行改造。

1)調(diào)整風扇葉與(yu)水箱之間的(de)相對位置，相(xiang)對位置的變(biàn)化必然帶來(lái)進入液壓油(yóu)散熱器風速(sù)的變化，通過(guo)對🔞測點🌐的風(fēng)速的🈲測量，确(que)定最合适的(de)位置。

2)判斷液(yè)壓油散熱器(qi)與水箱之間(jian)是否允許有(yǒu)間隙。兩者之(zhi)📐間如果有間(jiān)隙，從間隙處(chù)必然會有空(kong)氣進入，那👣麼(me)必然增大通(tong)過水箱的進(jin)風量。通過實(shi)驗測量測點(dian)的風速，确定(dìng)最合适的間(jiān)隙的距離。

3)調(diao)整空調冷凝(níng)器的位置，将(jiāng)其向下調整(zhěng)或是向處🙇🏻移(yi)💚出一定的📱距(jù)離。由于散熱(rè)器主要作用(yòng)面在散熱器(qi)的☎️上部，将冷(leng)凝器下移或(huo)外移，必然會(huì)減少風阻，提(tí)高進入液壓(ya)油散熱器的(de)冷卻風量🔞，對(duì)冷卻效果有(yǒu)一定的改善(shàn)作用。通過實(shí)驗量測量的(de)風速，确定🏃🏻‍♂️冷(leng)凝的位置。

4)通(tong)過對冷卻系(xi)統的部件的(de)改變，比如更(geng)換防護罩、風(feng)✔️扇葉、皮帶的(de)帶輪，甚至是(shì)改變液壓油(yóu)箱的大小、液(ye)壓油散熱器(qì)、水箱😍，這樣⁉️可(kě)以提高整個(gè)冷卻系統的(de)冷卻能力，但(dan)也會使整機(ji)的成本提高(gāo)。

當然，我們也(ye)可以通過對(duì)散熱器進行(háng)優化設計，提(ti)‼️高它💃🏻的💞換熱(re)系數，降低散(san)熱器的風阻(zǔ)，對冷卻風道(dao)💜進行一定的(de)改進，比如改(gai)善挖掘機後(hòu)備箱的布置(zhì)🏃‍♂️，減少風道的(de)死區，避免風(feng)扇附近出現(xian)⛹🏻‍♀️熱風回流的(de)現象，對冷卻(què)系統的散熱(rè)能力提高也(yě)有一定的效(xiào)💃🏻果。

4、試驗檢驗(yàn)

試驗在環境(jing)溫度30℃左右，發(fā)動機轉速2325r/min下(xià)進行。試驗時(shí)拆下空調冷(leng)凝器，圖1右圖(tú)為液壓器的(de)正面示意圖(tu)。風速儀與液(ye)壓油散熱器(qì)端面的水平(píng)距離為15mm，M點為(wéi)散熱器中心(xin)位置，N點為油(yóu)散熱🌍器内側(ce)🌂邊緣處，H點為(wéi)油散熱器與(yǔ)水箱縫隙處(chu)。

通過數據我(wo)們可以清楚(chǔ)地看出，通過(guo)對該機的結(jié)構改造後，在(zai)♍測點M、N、H處的風(fēng)速得到了較(jiao)大提高，說明(míng)🐆我們的改㊙️造(zào)取得了一定(ding)的效果。

改進(jin)前後水箱和(he)液壓油散熱(rè)器的進水(液(yè)壓油)溫度試(shi)🏃🏻驗數據💃🏻，由圖(tu)2、3可以看出，改(gai)進後的新機(jī)型，在環境溫(wēn)度30℃左右工作(zuo)達🈲到熱🌈平衡(heng)時，水箱的進(jìn)水溫度為80℃，比(bǐ)原機降低9℃；液(yè)壓油散熱器(qì)💋的進油溫度(du)為80℃，比原機降(jiang)低6℃。說明通過(guo)對新機型結(jié)構上的改進(jin)，提高了整個(ge)冷卻系統的(de)冷卻能力。在(zài)評價冷卻系(xi)統的散🧑🏽‍🤝‍🧑🏻熱能(néng)力的時候，國(guó)外發達國家(jia)大多采用了(le)ATB這個指♍标衡(héng)量，在發動機(ji)出廠的随機(ji)文件中都有(yǒu)ATB的明确标識(shí)。所以本文也(yě)引用了ATB作為(wei)衡量指❤️标，通(tōng)過查閱該挖(wā)掘機型的發(fa)動機資料，ATB》=50℃。

ATB計(jì)算公式為

ATB=(A-B)+C

式(shì)中A為理論上(shàng)冷卻液的沸(fèi)騰溫度(A的取(qu)值與散熱器(qi)水箱蓋允許(xu)壓力有關)；B為(wéi)發動機水箱(xiang)的進水溫度(du)(在節溫器全(quán)開的情況下(xià))；C為在測試時(shi)準确的環境(jìng)溫度。

該挖掘(jué)機的水箱壓(ya)力蓋允許壓(yā)力為0.7atm，此時取(qǔ)A=105℃。原機🈚的ATB=105-89+30=46℃；改造(zao)後♻️的🎯ATB=105-80+31=56℃。

改造後(hòu)冷卻系統的(de)ATB地值增大了(le)10℃；這就等效于(yú)在同樣💘的🌏環(huán)境溫度下，配(pèi)備新冷卻系(xi)統的機型其(qí)發動機工作(zuò)溫度峰值比(bi)原機型降低(di)10℃。通過調整風(fēng)扇葉與水箱(xiang)的相對位置(zhi)、液壓油散熱(rè)器與水箱之(zhi)間的間隙、空(kong)調冷凝器的(de)位置以及更(gèng)換皮帶的帶(dài)輪改進方案(an)的使🌂用，提高(gāo)了冷卻qv,a，成功(gong)的解決了發(fa)動機水箱溫(wēn)度過高的問(wèn)題。