工程機(jī)械過(guò)熱的原因探究及治理的六項(xiàng)措施

聶德平

工程機(jī)械過(guò)熱的原因探究及治理的六項(xiàng)措施

9 Z) w3 _7 Z  }% Y6 b; Z1.工程機(jī)械的熱平衡
2 Z- L( l  V& `& a8 {  D(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)流動(dòng)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)37 ～60 ℃,。 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%。
, s" |, T" S* V) [9 ](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),，吸收和散發(fā)工程機(jī)械發(fā)熱源產(chǎn)生的廢熱,。散熱源包括冷卻介質(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,。
0 `: ^. D4 i, d2 k(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)行的可靠性,、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75～95 ℃,，液壓油溫55～75 ℃,，變矩器油溫85～90 ℃，機(jī)油油溫55～75 ℃,。

2.工程機(jī)械過(guò)熱的原因
4 H6 q; N& \- G(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�,�,；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。
7 t' ]" y5 p: z(2) 散熱源冷卻能力不足
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 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 治理工程機(jī)械過(guò)熱的目標(biāo)是減少發(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,。
- ~* x8 s8 O' n  Z& n# W/ }  f(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,，必須從發(fā)熱源、散熱源和熱平衡等全方位分析原因并制定維修對(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)現(xiàn)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)熱原因時(shí)應(yīng)認(rèn)真分析,，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)行維修時(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)很多公司新開(kāi)發(fā)的機(jī)型均采用獨(dú)立式可按需調(diào)速的液壓,、電子風(fēng)扇，國(guó)內(nèi)一些維修企業(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)型的具體情況而定，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)散熱器的流動(dòng)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。 山東某公路工程處對(duì)ZL50型裝載機(jī)的傳統(tǒng)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,，與水散熱器分離,，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智能控制,，可按各自所需調(diào)速散熱。
% E3 U# u% n4 L1 o$ X# \(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(kāi)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(kāi)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,、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(chē)，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%,。
) {& {+ h$ Z& T5 e+ L5 A3 p(4) 采用可逆轉(zhuǎn)風(fēng)扇 沃爾沃公司新開(kāi)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),，則可控制風(fēng)扇反轉(zhuǎn)（吹風(fēng)），將塵土等顆粒物吹掉,。
9 N& x: f! F! n" ?4 k* C6 u(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(kāi)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
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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)裝置下降的重力勢(shì)能,，提高液壓能利用效率,；優(yōu)化風(fēng)扇參數(shù)（葉片角度、風(fēng)道等）提高冷卻能力,，采用雙水流散熱器提高散熱效率,；優(yōu)化液壓管路布置和閥類(lèi)元件動(dòng)作工況，減小壓力損失,；提高操作水平,，防止超載作業(yè)；加強(qiáng)地下室內(nèi)和深基礎(chǔ)作業(yè)場(chǎng)所的通風(fēng),，并避免在太陽(yáng)輻射最強(qiáng)的時(shí)段作業(yè),。

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alphazhan

學(xué)習(xí)了                                 

溫柔的虐

說(shuō)的不錯(cuò)，頂一個(gè)

qiazy

介紹的挺清楚
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