随着我國經濟(ji)的發展和現代化(hua)的建設速度加快(kuài)，這幾🔞年💯對🛀小型液(ye)壓挖掘機的需求(qiu)量快速增長，小型(xing)挖掘機技術上也(ye)日臻成熟、完善，而(ér)使用工況比較惡(è)劣，由于工作時間(jian)長、任務重、作業環(huan)境差、粉塵㊙️多、溫度(du)高🌂、維護保養不到(dào)位等原因，緻使對(duì)挖掘機✌️用柴油機(jī)的冷卻系統的✌️要(yao)求越來越👅高。液壓(ya)油缸廠家

挖掘機(jī)的冷卻系統的效(xiao)能取決于其使用(yòng)條件和各部件的(de)設計與匹配。為了(le)使冷卻系統和各(ge)部件得到合理✏️匹(pi)配，本文分析⛱️了冷(lěng)卻系統的結構特(tè)征，并從理倫上分(fen)析了水溫過高的(de)原因，提出了冷卻(que)系統的具體改造(zào)方案，通過對某小(xiǎo)型挖掘機冷卻系(xi)統的改進，并經過(guo)試驗證明方案的(de)目标，采用現✨場測(ce)試方法來對冷卻(que)系統進行一定的(de)改進來達到系統(tong)的要求。

1、冷卻系統(tong)的結構特征

國産(chan)某小型液壓挖掘(jué)機總重量4680kg，标準鬥(dou)容量0.18m3。該機🧑🏽‍🤝‍🧑🏻搭載YANMAR發(fa)動🤩機☀️，功率27.1kM，扭矩144Nm，排(pái)量2.19L。該挖掘機是21世(shi)紀初推出的新産(chan)品，具有動力性好(hao)，生産效率高的特(tè)點，但測試實驗中(zhōng)也偶爾出現了發(fa)動機水箱溫度偏(piān)高㊙️(俗稱開鍋)的現(xian)象，開始以為是😄發(fā)動機選型的問題(tí)🏒，但參考國外其他(tā)機型及該發動機(jī)的技術資料，通🌐過(guo)計算發現該機型(xing)的冷卻系統散熱(rè)功率完全滿足系(xì)統的設計要求。

該(gai)機的冷卻系統由(you)發動機水套、水泵(bèng)、水散熱、風扇、液壓(yā)油散熱器，冷卻風(fēng)道及相應的管路(lu)等組成，傳熱介🌍質(zhì)由水泵驅動，進行(hang)強行循環流動。冷(lěng)卻水流所流過的(de)部件💃|——水泵、發動機(jī)水套、水散熱器、調(diao)溫器及管道等🚶，構(gou)成了系統的冷卻(que)風道，這是💔世界上(shàng)應🔱用最廣泛的冷(lěng)卻系統之一。

該機采用發動(dòng)機冷卻水散熱器(qì)(以下簡稱水箱)與(yǔ)液壓油散熱器同(tóng)軸使用一個吸風(feng)式風扇，并前置空(kong)調🔞冷凝器。空氣在(zài)經過後備箱的進(jin)風口進入挖掘機(ji)後🍓，通過液壓油散(san)熱器才進入水箱(xiang)，導緻水箱器散熱(re)器🌏散熱表面😄與氣(qì)流的🧑🏾‍🤝‍🧑🏼溫差減小；而(ér)兩個散熱器疊加(jiā)在一起加大了空(kōng)氣的流動阻力，同(tong)時進入水箱散熱(re)器表面的空氣流(liu)量和流速都相應(yīng)的減少。

2、水溫過高(gao)的原因分析

影響(xiǎng)挖掘機散熱性能(néng)的因素主要有散(san)熱器的散💚熱面積(jī)、單🥰位時間内散熱(rè)器的通風量和系(xì)統和水循環性能(neng)。由于風扇、散熱器(qi)的散熱面積等部(bù)件都是固定不變(bian)，所👅以應從改善系(xi)統的結構組成以(yi)減少風阻、增大進(jin)風量等方面進行(hang)改進。

在挖掘機冷(lěng)卻系統設計時，水(shui)箱散熱器的進水(shui)溫度，即發動機的(de)出水溫tw1，發動機出(chu)廠的随機文件中(zhōng)🔞都有明确㊙️規定，為(wéi)已知量🤟；散熱器的(de)進氣溫度，即環境(jing)氣溫的設計計算(suàn)值ta1，在設計任務書(shū)中，也有明确要求(qiu)，也是已知量。由此(ci)，将散熱器空氣側(cè)的溫度效💁率　　ε定義(yì)為：

ε=Δta/( tw1 -ta1)

式中Δta為空氣通(tōng)過散熱器的溫升(shēng)，Δta= ta1- ta2。這樣，冷卻風量的(de)💯計🏃‍♂️算公式就可寫(xie)成

Δta=Q/(3600pacp,a)

式中Q——冷卻系統(tǒng)應散走的總熱量(liàng)，kJ/h；

pa——空氣的密度，kg/m3；

cp,a——空氣(qì)定壓比熱容，kJ/(kg•℃)；

tw1——進入(ru)散熱器的水的溫(wēn)度，℃；

tw2——進入散熱器的(de)空氣溫度，℃。

通過對(duì)公司式(2)的觀察，在(zai)其他條件不變的(de)情況下，如果能通(tong)過改變結構的方(fang)法提高冷卻風量(liang)qv,a，這樣就能👈改變Δta。在(zài)進氣溫度相同的(de)情況下，随着冷卻(que)風量qv,a的提😍高，通過(guo)液壓油散熱器✏️後(hòu)空氣溫度會降低(dī)💋。由此可見，隻要進(jìn)入水箱的空氣溫(wen)度降低，在同樣的(de)的條件下，就可以(yi)解決開鍋問題。

3、冷(lěng)卻系統改造方案(àn)

散熱器是冷卻系(xi)統的重要部件，散(san)熱器與風扇的位(wei)置如圖1所示，在不(bú)改變發動機、風扇(shàn)、水箱和液壓油散(sàn)♍熱器的情況下，筆(bi)者考慮通過以下(xià)幾個方面來進行(hang)💁改造。

1)調整風扇葉(yè)與水箱之間的相(xiang)對位置，相對位置(zhi)的變化必🥵然帶來(lái)進入液壓油散熱(re)器風速的變化，通(tōng)過對測點🤟的風速(su)的測量🔞，确定最合(he)适的位置。

2)判斷液(ye)壓油散熱器與水(shuǐ)箱之間是否允許(xǔ)有間隙。兩者之🍉間(jiān)如果有間隙，從間(jiān)隙處必然會有空(kong)氣進入，那麼必然(rán)增大通過水箱的(de)進風量。通過實驗(yàn)測量測點的風速(su)，确定最合适的❌間(jiān)隙的距離。

3)調整空(kong)調冷凝器的位置(zhi)，将其向下調整或(huò)是向處移出一定(dìng)的距離。由于散熱(rè)器主要作用面在(zai)散熱器的上部，将(jiāng)冷凝器下移❌或外(wai)移，必然會減少風(fēng)阻，提高進入液壓(yā)油散熱🌈器的冷🧑🏾‍🤝‍🧑🏼卻(què)風量，對冷卻效果(guǒ)🥵有一定的改善作(zuo)用🍓。通過實驗量測(cè)量的風速，确定冷(lěng)凝的位置。

4)通過對(dui)冷卻系統的部件(jian)的改變，比如更換(huàn)防護罩🌏、風扇葉、皮(pí)💚帶的帶輪，甚至是(shì)改變液壓油箱的(de)大小、液壓油散熱(re)器、水箱，這樣可以(yi)提高整個冷卻系(xi)統👌的冷卻能力，但(dàn)🛀🏻也會使整機的成(cheng)本提高。

當然，我們(men)也可以通過對散(san)熱器進行優化設(she)計，提高⛷️它的換🏃🏻‍♂️熱(re)系數，降低散熱器(qi)的風阻，對冷卻風(fēng)道進行一定☁️的改(gai)進，比如改善挖掘(jue)機後備箱的布置(zhi)，減少風道的死區(qu)，避免🐉風扇附近出(chū)現熱風回流的🥰現(xian)象，對冷卻系統的(de)散熱能力🏃🏻提高也(yě)有一定的效果。

4、試(shi)驗檢驗

試驗在環(huán)境溫度30℃左右，發動(dòng)機轉速2325r/min下進行。試(shi)驗時拆下空調☀️冷(leng)✔️凝器，圖1右圖為液(yè)壓器的正面示意(yì)圖。風速儀與液壓(ya)油散熱器端面的(de)水平距離為15mm，M點為(wei)✏️散熱器中心位置(zhì)，N點為油散熱💋器内(nei)側邊緣處，H點為油(you)散熱器與水箱縫(féng)隙處。

通過數據我(wo)們可以清楚地看(kàn)出，通過對該機的(de)結構改造後，在測(cè)點M、N、H處的風速得到(dào)了較大提高，說明(ming)我們的改造取得(de)了一定的效果。

改(gai)進前後水箱和液(ye)壓油散熱器的進(jìn)水(液壓油)溫度試(shì)驗☔數據，由圖2、3可以(yi)看出，改進後的新(xin)機型，在環♻️境溫度(dù)30℃左右工作達到熱(re)平衡時，水箱的進(jin)水溫度為80℃，比原機(ji)降低9℃；液壓油🐪散熱(rè)器的進油溫度為(wei)80℃，比原機降低6℃。說明(míng)通過對新機型結(jié)構上的改進，提高(gāo)了⭐整個冷卻系統(tong)的冷卻能力。在評(ping)價冷卻系統的散(san)熱能力的時候，國(guó)外發達國家💯大多(duō)采用了ATB這個指标(biāo)衡量，在發動機出(chu)廠的💰随機文件中(zhōng)都有ATB的明确标識(shi)。所以本文也引用(yong)了ATB作為衡量指标(biao)，通過查閱該挖掘(jue)機型的發動機資(zī)料，ATB》=50℃。

ATB計算公式為

ATB=(A-B)+C

式(shi)中A為理論上冷卻(què)液的沸騰溫度(A的(de)取值與散熱器水(shui)箱蓋允許壓力有(you)關)；B為發動機水箱(xiāng)的進水溫度(在❓節(jiē)溫器全開的🤟情況(kuang)下)；C為在測試時準(zhun)确的環境溫度。

該(gai)挖掘機的水箱壓(ya)力蓋允許壓力為(wei)0.7atm，此時取A=105℃。原機的✌️ATB=105-89+30=46℃；改(gǎi)造後的ATB=105-80+31=56℃。

改造後冷(lěng)卻系統的ATB地值增(zēng)大了10℃；這就等效于(yú)在同樣的環境❤️溫(wen)度下，配備新冷卻(que)系統的機型其發(fa)動機工作溫度峰(fēng)值比原機🏃‍♂️型降低(dī)10℃。通過調整風扇葉(yè)✏️與水箱的相對位(wèi)置、液💁壓油散熱器(qì)與水箱之間的間(jiān)隙、空調冷凝器的(de)位置以及更換皮(pí)帶的帶輪改進方(fāng)案的使用，提高了(le)冷卻qv,a，成功的解決(jué)了發動機😘水箱溫(wēn)度過高的問題。