論液壓挖掘機(jī)油散的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

1、論液壓挖掘機(jī)油散的設(shè)計(jì)及應(yīng)用作者：曹志剛李俊來源：科技資訊2011年第20期曹志剛李俊(江蘇省交通工程集團(tuán)有限公司 鎮(zhèn)江市212001)摘要：履帶式液壓挖掘機(jī)屬效力型機(jī)械，工況惡劣、背載變更大、工作時間長，如果使用 不當(dāng)，就會帶來巨大損失。本文就液壓挖掘機(jī)油散的設(shè)計(jì)及應(yīng)用進(jìn)行了分析研究。關(guān)鍵詞：液壓挖掘機(jī)油散設(shè)計(jì)應(yīng)用中圖分類號:TU6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號：1672-3791(2011)07(b)-0000-00進(jìn)入21世紀(jì)后，投放市場的液壓挖掘機(jī)系列產(chǎn)品，夏季施工時，由于環(huán)境溫度過高，導(dǎo)致 油溫上升，有些用戶反饋油液溫度過高，也發(fā)生過系統(tǒng)回油單向閥堵塞或回油壓力過高、油散 本身質(zhì)量差等原

2、因造成油散開裂，我們針對這一問題進(jìn)行了原因分析和質(zhì)量改進(jìn)，在設(shè)計(jì)中通 過優(yōu)化管路等系統(tǒng)設(shè)計(jì)降低油液發(fā)熱、利用油箱充分散熱、優(yōu)選配套廠家等措施以控制油溫。 另外，因油散、水扇相連，有部分用戶反饋發(fā)動機(jī)水箱的散熱效果不好，有些水箱溫度很高、 經(jīng)?！伴_鍋”，今年上半年我們結(jié)合水箱問題綜合考慮又對油散熱器本身結(jié)構(gòu)作了改進(jìn)和試用， 采用薄型油散熱器，以減小風(fēng)扇吸風(fēng)阻力、增強(qiáng)空氣流通和循環(huán)，經(jīng)市場使用反饋良好，我們 下一步擬對發(fā)動機(jī)水箱和油散的匹配進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)和試驗(yàn)，目的是為了更進(jìn)一步的提高水散、 油散的散熱效果。本文重點(diǎn)介紹液壓挖掘機(jī)油散的設(shè)計(jì)及應(yīng)用。1概述液壓挖掘機(jī)系統(tǒng)熱量主要來源于液壓主泵，另外各主

3、閥、管路和液壓油缸要產(chǎn)生一部分 磨擦熱。所有這些熱量少部分通過液壓元件和輔件如管道、油箱等傳遞到周圍空間，大部分用 來使系統(tǒng)油液溫度升高。適當(dāng)?shù)挠鸵簻厣钦５?，對液壓系統(tǒng)的工作也有好處，但是油液溫 升不能過大，否則液壓油性能將急劇變化，各液壓元件的密封性能也會下降，對整個液壓系統(tǒng) 工作極為不利。因此，必須控制液壓系統(tǒng)的最高溫度不能過高，一般來說，系統(tǒng)達(dá)到熱平衡后， 油散進(jìn)口溫度(即液壓系統(tǒng)最高溫度)不應(yīng)超過80oC。尤其是在夏季作業(yè)時，有些地區(qū)的環(huán)境 溫度過高，油液溫升更快，過熱現(xiàn)象普遍，使得機(jī)器效率下降、工作不可靠，嚴(yán)重時造成停機(jī) 故障。挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)，由于受結(jié)構(gòu)限制，油箱容積較小，不能充

4、分散熱。為有效控制油液溫 度，必須采取強(qiáng)制冷卻的方式，通過散熱器來限制油液溫升。2 油散的選型目前，散熱器型式比較多，國外方面，由于散熱材料比較過關(guān)，工藝比較先進(jìn)，工程機(jī)械 多采用管片式油散或其延伸產(chǎn)品，如日本，韓國，美國等，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，容 易實(shí)現(xiàn)流水線生產(chǎn)，且風(fēng)阻較小，容易清洗，方便布置等，但材料性能要求較高。國內(nèi)受基礎(chǔ) 產(chǎn)業(yè)限制，工程機(jī)械用油散多采用鋁制板翅式風(fēng)冷冷卻器，我公司的挖掘機(jī)也選用鋁制板翅式 風(fēng)冷冷卻器，該冷卻器每兩層油板間裝設(shè)橫向或縱向的波浪形散熱翅片板結(jié)構(gòu)，以增加局部散 熱系數(shù)和散熱面積為防塵，外部裝濾網(wǎng)。翅片式冷卻器的冷卻效果比其他冷卻器提高數(shù)倍，體 積和重

5、量相對減小許多，其冷卻效果好、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小強(qiáng)度高。翅片式冷卻器采用鋁片， 不但造價低，而且不易生銹，但易堵塞、難清洗、風(fēng)阻大。3 油散的要求液壓油散通過管道散熱面積直接吸收油液中的熱量，此外，還使油液流動出現(xiàn)紊流，增加 油液的傳熱系數(shù)主要是通過破壞邊界層。對液壓油散的基本要求是：在保證散熱面積足夠大、 通油面積足夠大、散熱效率高和壓力損失小等前提下，要求耐壓強(qiáng)度高、體積小、重量輕、結(jié) 構(gòu)緊湊。當(dāng)液壓系統(tǒng)工作時，液壓元件的機(jī)械損失和管路的壓力損失、容積損失及流體摩擦損失等 消耗的能量差不多全部轉(zhuǎn)化為熱量。這些熱量除一部分散發(fā)到周圍空間外，大部分會導(dǎo)致系統(tǒng) 油液溫度升高。如果油液溫度過高(80

6、C)，液壓油因被氧化性能將急劇變化，將嚴(yán)重影響液壓 系統(tǒng)的正常工作由于各液壓元件的密封性能也會下降。在出廠前，液壓油散必須全部進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。液壓油散的設(shè)計(jì)工作壓力一般等于或大于 1MPa；水壓試驗(yàn)壓力為設(shè)計(jì)壓力的1.5倍，特殊要求時可以達(dá)到2倍，保壓時間為10min；單 臺散熱器的氣壓試驗(yàn)壓力為設(shè)計(jì)壓力的1.25倍；氣密性試驗(yàn)壓力為設(shè)計(jì)壓力的1.1倍；爆破試 驗(yàn)壓力要求不小于設(shè)計(jì)壓力的5倍。同時為減少液壓油散的安裝對液壓系統(tǒng)回油壓力的影響， 應(yīng)盡可能增加液壓油散的通油面積，降低液壓油散的壓力損失，這要建立在滿足散熱要求和外 形尺寸的前提下。4油散的計(jì)算與系統(tǒng)的發(fā)熱功率P與油箱、管路等元件的散熱

7、功率之差相比，油散的散熱功率P2應(yīng)該與 之相等。并且油散的計(jì)算主要是根據(jù)熱交換量確定所需的散熱面積。本計(jì)算不考慮油箱、管路 等的散熱，同時忽略系統(tǒng)溢流損失，并假設(shè)冷卻進(jìn)出風(fēng)量足夠。平衡油溫的概念定義：冷卻器的熱交換量等于液壓油放出的熱量。液壓油進(jìn)口溫度，液壓油放出的熱量計(jì)算：P2 = CQp (t2-t1)油液的入口溫度油液的進(jìn)口 溫度油的密度油的流量油的比熱容式中：c = 16752093J/ (Kg.K)取c = 2000J/ (Kg.K) Q = 2230L/minp油散的散熱面積計(jì)算：A = k-油散的傳熱系數(shù)。在計(jì)算所需的散熱面積后，根據(jù)JB/T7261-94鋁制板翅式換熱器技術(shù)條件

8、制造和驗(yàn)收 標(biāo)準(zhǔn)選用油散規(guī)格型號，再結(jié)合油散的外部尺寸等要求確定平板的片數(shù)等。油散的主要性能參數(shù)如下：油液流量Q=2X230L/min風(fēng)側(cè)冷卻面積S = 50m2油側(cè)工作壓力p = 1.2Mpa油側(cè)壓力損失W不得有氣孔和裂紋.主要技術(shù)要求如下：各焊縫須焊透。成型美觀，外表無嚴(yán)重磕碰劃；強(qiáng)度試驗(yàn)水壓2.4Mpa歷時30min不泄露;氣密性試驗(yàn)氣壓1.6Mpa歷時5mn不泄露;空氣濾網(wǎng)網(wǎng)孔2mm鋼絲直徑0.4mm包裝前完全清除污垢和碎片，吹干內(nèi)部，管口封口。5油散的故障及使用經(jīng)過資料匯總，得知液壓油散的主要故障現(xiàn)象有：進(jìn)油管焊接處，裂紋沿焊縫方向或與焊 縫垂直；液壓油散的油室與散熱芯焊縫處出現(xiàn)長裂紋，油室向外鼓脹；散熱芯油道焊接處開裂 漏油。其使用如下：將油散和發(fā)動機(jī)散熱水箱組合在一起，油散采用強(qiáng)制風(fēng)冷方式，這種是借助 發(fā)動機(jī)風(fēng)扇冷卻的。為了便于固定裝置，進(jìn)行有效節(jié)省挖掘機(jī)轉(zhuǎn)臺上部空間，從而可以達(dá)到預(yù) 計(jì)冷卻效果。然而對于一些大功率工程機(jī)械，如40T以上級挖掘機(jī)，也可以通過采用液壓馬達(dá) 驅(qū)動風(fēng)扇這種方式對油散單獨(dú)冷卻。6總結(jié)隨著挖掘機(jī)機(jī)作業(yè)工況的擴(kuò)展和對液壓油溫要求的提高，液壓油散在挖掘機(jī)上逐漸推廣應(yīng) 用。經(jīng)過油散的選型、要求及計(jì)算，我們提出了油散如何進(jìn)行裝置使用，因而對整個