随着我(wǒ)國經濟的(de)發展和現(xian)代化的建(jiàn)設速度加(jiā)快，這幾💚年(nián)👉對小型液(ye)壓挖掘機(ji)的需求量(liang)快速增長(zhǎng)，小♍型挖掘(jué)機技術上(shàng)也日臻成(chéng)熟、完善，而(ér)使用工況(kuang)比較惡劣(lie)，由于工作(zuo)時間長、任(rèn)務重、作業(yè)環境差、粉(fen)塵多、溫度(du)高🈲、維護保(bǎo)養💰不到位(wei)等原因，緻(zhì)使♉對挖掘(jué)機用柴油(yóu)機的冷卻(què)系統的要(yào)求越來越(yue)高。液壓油(you)缸廠家

挖(wa)掘機的冷(leng)卻系統的(de)效能取決(jué)于其使用(yòng)條件和各(gè)部件的設(she)⛱️計與匹配(pèi)。為了使冷(leng)卻系統和(he)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(jue)機冷卻系(xi)統的改進(jin)，并經過試(shi)驗證明方(fāng)案的目标(biao)，采用現✨場(chang)測試方法(fa)來對冷卻(què)系統進行(háng)一定的改(gai)進來達🧑🏾‍🤝‍🧑🏼到(dao)系統的👌要(yao)求。

1、冷卻系(xi)統的結構(gòu)特征

國産(chan)某小型液(ye)壓挖掘機(ji)總重量4680kg，标(biāo)準鬥容量(liàng)0.18m3。該機搭載(zǎi)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(ju)有動力性(xìng)🔅好，生産效(xiao)率高的特(tè)點，但測試(shì)實驗中也(yě)偶爾出現(xiàn)了發動機(jī)水箱溫度(dù)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(can)考國外其(qi)他機型及(ji)該發動機(jī)的技術資(zi)料，通過計(ji)算發現🎯該(gāi)⭕機型的冷(lěng)卻系🌈統散(sàn)熱功率完(wan)全滿足系(xi)統的設計(ji)要♉求。

該機(ji)的冷卻系(xì)統由發動(dòng)機水套、水(shuǐ)泵、水散熱(rè)、風扇、液壓(ya)油⛱️散熱器(qi)，冷卻風道(dào)及相應的(de)管路等組(zu)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(liu)過的部件(jiàn)|——水泵、發動(dòng)機水套、水(shuǐ)散熱器、調(diao)溫器及管(guǎn)道等，構成(cheng)了系統的(de)冷卻風道(dao)，這是❗世界(jie)上應用最(zui)廣泛的冷(lěng)卻系統之(zhi)一。

該(gai)機采用發(fa)動機冷卻(què)水散熱器(qì)(以下簡稱(chēng)水箱)與液(ye)壓油散熱(rè)器同軸使(shǐ)用一個吸(xi)風式風扇(shan)，并前置空(kong)調🏒冷凝器(qì)。空⛹🏻‍♀️氣在經(jing)過後備箱(xiāng)的進風口(kǒu)進入挖掘(jue)機後，通過(guo)液壓油散(san)熱器才進(jìn)入水箱，導(dao)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(lì)，同時進入(rù)水箱散熱(rè)器表面的(de)空氣流量(liàng)和流速都(dou)相應的🌈減(jiǎn)少。

2、水溫過(guò)高的原因(yin)分析

影響(xiǎng)挖掘機散(san)熱性能的(de)因素主要(yao)有散熱器(qì)的散熱面(miàn)積、單位時(shi)間内散熱(rè)器的通風(fēng)量和系統(tong)和水🌐循環(huan)性能。由于(yú)風扇、散熱(re)器的散熱(re)面積等部(bù)件都是固(gù)定📐不變，所(suo)🔆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(fāng)面進行改(gǎi)進。

在挖掘(jue)機冷卻系(xi)統設計時(shí)，水箱散熱(re)器的進水(shui)溫度，即發(fa)動機🐆的出(chū)水溫tw1，發動(dòng)機出廠的(de)随機文件(jiàn)中都有明(míng)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(jì)算值ta1，在設(shè)計任務書(shu)中，也有明(míng)确要求，也(yě)是已知量(liang)。由此，将散(san)熱器空氣(qì)側的溫度(du)效🔞率　　ε定義(yi)為：

ε=Δta/( tw1 -ta1)

式中Δta為(wei)空氣通過(guò)散熱器的(de)溫升，Δta= ta1- ta2。這樣(yàng)，冷卻風量(liang)的♋計算公(gōng)㊙️式就可寫(xie)成

Δta=Q/(3600pacp,a)

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

pa——空氣(qì)的密度，kg/m3；

cp,a——空(kōng)氣定壓比(bi)熱容，kJ/(kg•℃)；

tw1——進入(rù)散熱器的(de)水的溫度(du)，℃；

tw2——進入散熱(re)器的空氣(qì)溫度，℃。

通過(guò)對公司式(shi)(2)的觀察，在(zai)其他條件(jiàn)不變的情(qing)況下，如🐪果(guo)能⁉️通過改(gǎi)變結構的(de)方法提高(gao)冷卻風量(liàng)qv,a，這樣就能(neng)💃改變Δta。在進(jin)氣溫💯度相(xiang)同的情況(kuàng)下，随着冷(leng)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(hui)降低。由此(cǐ)可見，隻要(yào)進入水箱(xiāng)的空氣溫(wēn)度降低，在(zài)同樣的的(de)條件下，就(jiu)可以解決(jué)開鍋問題(ti)。

3、冷卻系統(tǒng)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(tú)1所🌈示，在不(bu)改變發動(dòng)機、風扇、水(shui)箱和液壓(yā)油散熱器(qi)🏃‍♂️的情況下(xià)，筆者考慮(lǜ)通過以下(xià)幾個方面(miàn)📞來進行改(gai)造。

1)調整風(fēng)扇葉與水(shui)箱之間的(de)相對位置(zhì)，相對位置(zhì)的變化必(bi)然帶㊙️來進(jìn)入液壓油(you)散熱器風(feng)速的變化(huà)，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(pàn)斷液壓油(you)散熱器與(yǔ)水箱之間(jiān)是否允許(xu)有間隙。兩(liǎng)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(rán)增大通⚽過(guo)水箱的進(jin)風量。通過(guò)實驗測量(liang)測點的風(fēng)速，确定最(zui)合适的間(jiān)隙的距離(li)。

3)調整空調(diao)冷凝器的(de)位置，将其(qi)向下調整(zheng)或是向處(chu)移出一定(ding)的距離。由(you)于散熱器(qì)主要作用(yong)面在散熱(rè)器的上部(bu)，将冷凝器(qì)下移或外(wai)移，必然會(huì)減少風阻(zu)💁，提高進入(rù)液壓油散(san)熱器的冷(lěng)卻風量，對(duì)冷卻效果(guǒ)有一定的(de)改善作用(yong)。通過實驗(yan)量測量的(de)風速，确定(ding)冷凝的位(wèi)置。

4)通過對(duì)冷卻系統(tǒng)的部件的(de)改變，比如(ru)更換防護(hu)罩、風扇葉(yè)、皮帶的帶(dài)輪，甚至是(shi)改變液壓(yā)油箱的大(dà)小、液壓✍️油(you)散熱器、水(shuǐ)箱，這樣可(kě)以提高整(zhěng)個冷卻系(xì)統的冷卻(que)能力，但也(yě)會使整機(jī)的成本提(tí)高。

當然，我(wǒ)們也可以(yǐ)通過對散(sàn)熱器進行(hang)優化設計(ji)，提高它的(de)換熱系數(shu)，降低散熱(rè)器的風阻(zu)，對冷卻風(fēng)道進行一(yī)定💚的改進(jìn)，比⛹🏻‍♀️如改🥵善(shàn)挖掘機後(hòu)備箱的布(bù)置，減少風(feng)道的死區(qū)，避免風扇(shan)附近出現(xiàn)熱風回流(liú)的現象，對(duì)冷😍卻系統(tong)的散熱能(neng)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(su)2325r/min下進行。試(shì)驗時拆下(xià)空調冷凝(ning)器，圖1右圖(tú)為液壓器(qi)的正面示(shì)意圖。風速(sù)儀與液壓(yā)油散☎️熱器(qì)端面的水(shui)平距離為(wéi)15mm，M點為散熱(re)器中心位(wei)置，N點為🐉油(you)散熱器内(nei)側邊緣處(chù)，H點為油散(san)熱器與水(shuǐ)箱縫隙處(chù)。

通過數據(ju)我們可以(yi)清楚地看(kàn)出，通過對(dui)該機的結(jié)構改造🈲後(hou)，在測點M、N、H處(chù)的風速得(de)到了較大(dà)提高，說明(ming)我們的改(gai)造取得了(le)🥵一定的效(xiao)果。

改進前(qian)後水箱和(hé)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(chū)，改進後的(de)新機型，在(zai)環境溫度(dù)30℃左右工作(zuò)達❗到熱🧡平(ping)衡時，水箱(xiāng)的進水溫(wen)度為80℃，比原(yuan)機降低⛹🏻‍♀️9℃；液(yè)壓油散熱(rè)器的進油(yóu)溫度為80℃，比(bi)原機降低(dī)6℃。說明通過(guò)對新機型(xíng)結構上的(de)改進，提高(gao)了整個冷(lěng)卻系統的(de)冷卻能力(lì)。在評價冷(leng)卻系統的(de)散熱能力(lì)的時候，國(guó)外發達國(guo)家大多采(cǎi)用了ATB這個(ge)指标衡量(liang)，在發動機(jī)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(yě)引用了ATB作(zuò)為衡量指(zhi)👌标，通過查(chá)閱該挖掘(jue)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(lěng)卻液的沸(fèi)騰溫度(A的(de)取值與散(sàn)熱器水箱(xiang)蓋允許壓(yā)力有關)；B為(wéi)發動機水(shui)箱的進水(shui)溫度(在節(jie)溫器全開(kāi)的情況🥵下(xià))；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(cǐ)時取A=105℃。原機(jī)的ATB=105-89+30=46℃；改造後(hòu)✏️的ATB=105-80+31=56℃。

改造後(hòu)冷卻系統(tong)的ATB地值增(zēng)大了10℃；這就(jiu)等效于在(zài)同樣的環(huán)境溫度下(xia)，配備新冷(lěng)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(guò)調整風扇(shan)葉與水箱(xiang)的相對位(wei)置、液壓油(you)散熱器與(yu)水箱之間(jiān)的間隙、空(kōng)調冷凝器(qì)的位置以(yi)及更換皮(pi)帶的帶輪(lun)改進方案(an)的使🆚用，提(tí)高了冷卻(què)qv,a，成功的解(jiě)決了發動(dòng)機水箱溫(wen)度過高的(de)問題。