工程機(jī)械過(guò)熱的原因探究及治理的六項(xiàng)措施

1、工程機(jī)械過(guò)熱的原因探究及治理的六項(xiàng)措施 1.工程機(jī)械的熱平衡 (1)發(fā)熱源 工程機(jī)械在運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生熱量，其發(fā)熱源主要有3種：一是柴油機(jī)燃燒系產(chǎn)生的熱源;二是液壓傳動(dòng)和其他傳動(dòng)系的運(yùn)動(dòng)副在運(yùn)行中產(chǎn)生摩擦熱;三是液壓油在液壓系統(tǒng)內(nèi)流淌產(chǎn)生的壓力能轉(zhuǎn)化為熱量，散發(fā)到液壓油和機(jī)件中。此外，在有太陽(yáng)輻射的場(chǎng)合作業(yè)，還要承受太陽(yáng)的輻射熱，其作業(yè)環(huán)境溫度可達(dá)3760。 在工程機(jī)械主要發(fā)熱源中，柴油燃燒的廢熱量約占工程機(jī)械廢熱量的74%，液壓傳動(dòng)及其他傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的摩擦熱約占24%，太陽(yáng)輻射熱約占2%。 (2)散熱源 工程機(jī)械散熱源的功能是通過(guò)冷卻裝置驅(qū)動(dòng)冷卻介質(zhì)，汲取和散發(fā)工程機(jī)械發(fā)熱源產(chǎn)生的廢熱。散熱源包

2、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(jī)油和空氣;冷卻裝置有風(fēng)扇、水泵、風(fēng)扇液壓馬達(dá)(或風(fēng)扇電動(dòng)機(jī))、液壓泵、冷卻水散熱器、液壓油散熱器、變矩器油散熱器、機(jī)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(jī)械是集發(fā)熱源和散熱源為一體的機(jī)械，其熱平衡超過(guò)或未達(dá)到熱平衡溫度范圍(即過(guò)熱或過(guò)冷)，都會(huì)對(duì)工程機(jī)械運(yùn)行的牢靠性、環(huán)保性和效率等產(chǎn)生不利影響。理論和實(shí)踐表明，當(dāng)工程機(jī)械的發(fā)熱和散熱達(dá)到最佳平衡時(shí)，可使工程機(jī)械處于高效、節(jié)能和環(huán)保的運(yùn)行狀態(tài)。工程機(jī)械的最佳熱平衡參數(shù)如下：柴油機(jī)水溫7595，液壓油溫5575，變矩器油溫8590，機(jī)油油溫5575。 2.工程

3、機(jī)械過(guò)熱的原因 (1)發(fā)熱源產(chǎn)生過(guò)量廢熱 過(guò)量廢熱產(chǎn)生有3種渠道：一是柴油機(jī)燃燒工況差，如噴油壓力調(diào)整不當(dāng)、配氣相位失調(diào)、噴油定時(shí)不準(zhǔn)、燃油中含水量超標(biāo)、柴油機(jī)進(jìn)氣量過(guò)多等;二是液壓傳動(dòng)和其他傳動(dòng)系產(chǎn)生的摩擦熱增多，如潤(rùn)滑不良使摩擦加劇;三是壓力損失轉(zhuǎn)化的熱量過(guò)多，如液壓管路堵塞或彎度過(guò)大使沿途壓力損失增大，閥組動(dòng)作過(guò)于頻繁，節(jié)流和溢流造成能量損失過(guò)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(jī)油黏度過(guò)大，風(fēng)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(guò)高、操作失誤都可使廢熱產(chǎn)生過(guò)多。 3.治理過(guò)熱的原則 治理工程

4、機(jī)械過(guò)熱的目標(biāo)是削減發(fā)熱、合理散熱和實(shí)現(xiàn)熱平衡，治理時(shí)可遵循如下的原則。 (1)全方位原則 工程機(jī)械熱平衡是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，若出現(xiàn)過(guò)熱和過(guò)冷故障，必需從發(fā)熱源、散熱源和熱平衡等全方位分析原因并制定修理對(duì)策。 (2)順序原則 在分析過(guò)熱原因時(shí)，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)覺問(wèn)題早、查找問(wèn)題準(zhǔn)、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(huì)使汽缸內(nèi)的氣體進(jìn)入冷卻水道，引起水散熱器中的冷卻水未到沸點(diǎn)而沸騰;高原地區(qū)氣壓低，水散熱器的冷卻水也會(huì)出現(xiàn)未到沸點(diǎn)即沸騰現(xiàn)象;另外，溫度傳感器失效會(huì)將水溫、油溫誤報(bào)。因此，在分析過(guò)熱

5、原因時(shí)應(yīng)專心分析，防止誤判。 (4)改進(jìn)原則 近年來(lái)，國(guó)外新型工程機(jī)械普遍采用高效、低耗柴油機(jī)，同時(shí)采用按需調(diào)速的獨(dú)立式液壓驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇和新材質(zhì)散熱器，所以對(duì)老舊工程機(jī)械發(fā)熱源和散熱源系統(tǒng)進(jìn)行修理時(shí)，建議采用新技術(shù)對(duì)老舊工程機(jī)械進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，以實(shí)現(xiàn)最佳熱平衡。 4.治理過(guò)熱的技術(shù)措施 (1)將風(fēng)扇改為獨(dú)立式 傳統(tǒng)機(jī)型的風(fēng)扇多為非獨(dú)立的機(jī)械連接式，即風(fēng)扇由柴油機(jī)曲軸通過(guò)膠帶輪和膠帶驅(qū)動(dòng)，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速與曲軸轉(zhuǎn)速同步。該方式在低速大負(fù)荷工況時(shí)，風(fēng)扇冷卻風(fēng)量不足，易導(dǎo)致大負(fù)荷時(shí)工程機(jī)械過(guò)熱;該方式在高速小負(fù)荷工況時(shí)，風(fēng)扇高速運(yùn)轉(zhuǎn)，冷卻風(fēng)量過(guò)大，易導(dǎo)致小負(fù)荷時(shí)工程機(jī)械過(guò)冷。 近年來(lái)許多公司新開發(fā)的機(jī)型均采用獨(dú)立

6、式可按需調(diào)速的液壓、電子風(fēng)扇，國(guó)內(nèi)一些修理企業(yè)也參照上述機(jī)型，將原機(jī)的非獨(dú)立風(fēng)扇改裝為按需調(diào)速的獨(dú)立式風(fēng)扇。驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇的動(dòng)力源可按機(jī)型的詳細(xì)狀況而定，液壓主回路、支回路可分別設(shè)置，也可獨(dú)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(jī)油散熱器等依次串聯(lián)成一組，安裝在風(fēng)扇前端。這種安裝型式有如下缺點(diǎn)：多個(gè)散熱器共用1臺(tái)風(fēng)扇冷卻，不能按各自的目標(biāo)冷卻溫度進(jìn)行針對(duì)性冷卻;多個(gè)散熱器串聯(lián)在一起，使冷卻空氣通過(guò)各個(gè)散熱器的流淌阻力增大，并有熱量累積效應(yīng)，縮小了冷空氣與散熱器中冷卻液的溫差，降低了散熱效果。 X省某公路工程處對(duì)ZL50型裝載機(jī)的傳統(tǒng)

7、散熱系統(tǒng)進(jìn)行了改造。其采用雙輸出軸液壓馬達(dá)分別驅(qū)動(dòng)水散熱器風(fēng)扇和水泵，安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)前端，對(duì)水散熱器進(jìn)行冷卻，組成1個(gè)模塊;液壓油散熱器由電風(fēng)扇冷卻，與水散熱器分別，安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)另一側(cè)組成另一模塊。其液壓驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇和電動(dòng)風(fēng)扇，均采用ECV智能掌握，可按各自所需調(diào)速散熱。 (3)改進(jìn)散熱器材質(zhì)和排列方式 近年來(lái)，國(guó)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(guó)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(kuò)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(jī)油散熱器具有體積小

8、、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，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(gè)散熱器可以同時(shí)接觸到風(fēng)扇的冷卻風(fēng)，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(fēng)扇 沃爾沃公司新開發(fā)的EC210C挖掘機(jī)安裝了液壓驅(qū)動(dòng)的可逆轉(zhuǎn)風(fēng)扇，在駕駛室內(nèi)即可操縱風(fēng)扇正、反轉(zhuǎn)(吹風(fēng)或吸風(fēng))。通常工況下，風(fēng)扇正轉(zhuǎn)(吸風(fēng));當(dāng)散熱器上黏有灰塵等顆粒物時(shí)，則可掌握風(fēng)扇反轉(zhuǎn)(吹風(fēng))，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(huì)使水散熱器結(jié)垢，降低散熱效果，因此應(yīng)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(dǎo)熱率。俄羅斯開發(fā)的APBK潤(rùn)滑油，可改善潤(rùn)滑油(機(jī)油)的摩擦性能，對(duì)磨損部位進(jìn)行動(dòng)態(tài)修復(fù)，降低運(yùn)動(dòng)副產(chǎn)生的摩擦熱，延長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)副的使用壽命。 (6)其他措施 治理工程機(jī)械過(guò)熱的其他技術(shù)措施還包括：改進(jìn)柴油機(jī)的燃燒工況，提高熱效率;改善液壓動(dòng)力元件和執(zhí)行元件結(jié)構(gòu)和質(zhì)量;回收制動(dòng)、減速的慣性能量以及作業(yè)裝置