機(jī)械社區(qū)
標(biāo)題: 工程機(jī)械過熱的原因探究及治理的六項措施 [打印本頁]
作者: 聶德平 時間: 2012-5-22 16:02
標(biāo)題: 工程機(jī)械過熱的原因探究及治理的六項措施
工程機(jī)械過熱的原因探究及治理的六項措施
/ {4 p* ?! v4 _0 T5 ~
; K! i% ^, H r; _" Y
1.工程機(jī)械的熱平衡
! v9 o6 t( l: ~; H7 v4 s(1) 發(fā)熱源 工程機(jī)械在運行中會產(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；二是液壓傳動和其他傳動系的運動副在運行中產(chǎn)生摩擦熱；三是液壓油在液壓系統(tǒng)內(nèi)流動產(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，在有太陽輻射的場合作業(yè)，還要承受太陽的輻射熱，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%，液壓傳動及其他傳動系統(tǒng)運動的摩擦熱約占24%，太陽輻射熱約占2%。 0 D! d" E9 a. y5 P
(2) 散熱源 工程機(jī)械散熱源的功能是通過冷卻裝置驅(qū)動冷卻介質(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。 - F) ?- M9 d0 `- p0 ^+ o
(3) 熱平衡
( b& ~- \" _' |工程機(jī)械是集發(fā)熱源和散熱源為一體的機(jī)械，其熱平衡超過或未達(dá)到熱平衡溫度范圍（即過熱或過冷），都會對工程機(jī)械運行的可靠性、環(huán)保性和效率等產(chǎn)生不利影響。理論和實踐表明，當(dāng)工程機(jī)械的發(fā)熱和散熱達(dá)到最佳平衡時，可使工程機(jī)械處于高效、節(jié)能和環(huán)保的運行狀態(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)械過熱的原因 6 s' h3 ?8 D+ K7 [, w) x
(1) 發(fā)熱源產(chǎn)生過量廢熱 過量廢熱產(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)、噴油定時不準(zhǔn)、燃油中含水量超標(biāo)、柴油機(jī)進(jìn)氣量過多等；二是液壓傳動和其他傳動系產(chǎn)生的摩擦熱增多，如潤滑不良使摩擦加劇；三是壓力損失轉(zhuǎn)化的熱量過多，如液壓管路堵塞或彎度過大使沿途壓力損失增大，閥組動作過于頻繁，節(jié)流和溢流造成能量損失過大。
. L( k" @3 m7 n! n% i(2) 散熱源冷卻能力不足 ) K* `& s z) Q+ E
 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)境溫度過高、操作失誤都可使廢熱產(chǎn)生過多。
3.治理過熱的原則 治理工程機(jī)械過熱的目標(biāo)是減少發(fā)熱、合理散熱和實現(xiàn)熱平衡，治理時可遵循如下的原則。 , U: U1 [' [4 ~- f" c! O
(1) 全方位原則 工程機(jī)械熱平衡是一項系統(tǒng)工程，若出現(xiàn)過熱和過冷故障，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策。
1 |' v w5 I6 K2 k (2) 順序原則 在分析過熱原因時，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)問題早、查找問題準(zhǔn)、治理效果好。
1 X4 s2 X& v \0 ^; a& @(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而沸騰；高原地區(qū)氣壓低，水散熱器的冷卻水也會出現(xiàn)未到沸點即沸騰現(xiàn)象；另外，溫度傳感器失效會將水溫、油溫誤報。因此，在分析過熱原因時應(yīng)認(rèn)真分析，防止誤判。 Q- s( E, c* y/ Z9 x4 p! C
(4) 改進(jìn)原則
7 ~# m) J) T; ?: E! y近年來，國外新型工程機(jī)械普遍采用高效、低耗柴油機(jī)，同時采用按需調(diào)速的獨立式液壓驅(qū)動風(fēng)扇和新材質(zhì)散熱器，所以對老舊工程機(jī)械發(fā)熱源和散熱源系統(tǒng)進(jìn)行維修時，建議采用新技術(shù)對老舊工程機(jī)械進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，以實現(xiàn)最佳熱平衡。
4.治理過熱的技術(shù)措施 ; i# R1 j& J/ s$ K- n4 l
(1) 將風(fēng)扇改為獨立式 傳統(tǒng)機(jī)型的風(fēng)扇多為非獨立的機(jī)械連接式，即風(fēng)扇由柴油機(jī)曲軸通過膠帶輪和膠帶驅(qū)動，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，風(fēng)扇冷卻風(fēng)量不足，易導(dǎo)致大負(fù)荷時工程機(jī)械過熱；該方式在高速小負(fù)荷工況時，風(fēng)扇高速運轉(zhuǎn)，冷卻風(fēng)量過大，易導(dǎo)致小負(fù)荷時工程機(jī)械過冷。 近年來很多公司新開發(fā)的機(jī)型均采用獨立式可按需調(diào)速的液壓、電子風(fēng)扇，國內(nèi)一些維修企業(yè)也參照上述機(jī)型，將原機(jī)的非獨立風(fēng)扇改裝為按需調(diào)速的獨立式風(fēng)扇。驅(qū)動風(fēng)扇的動力源可按機(jī)型的具體情況而定，液壓主回路、支回路可分別設(shè)置，也可獨立安裝液壓泵。
. `/ n: a9 }# M8 J; T (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：多個散熱器共用1臺風(fēng)扇冷卻，不能按各自的目標(biāo)冷卻溫度進(jìn)行針對性冷卻；多個散熱器串聯(lián)在一起，使冷卻空氣通過各個散熱器的流動阻力增大，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)動水散熱器風(fēng)扇和水泵，安裝在發(fā)動機(jī)前端，對水散熱器進(jìn)行冷卻，組成1個模塊；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)動機(jī)另一側(cè)組成另一模塊。其液壓驅(qū)動風(fēng)扇和電動風(fēng)扇，均采用ECV智能控制，可按各自所需調(diào)速散熱。 & t5 x) v$ Z" n9 ^6 t0 ^
(3) 改進(jìn)散熱器材質(zhì)和排列方式 近年來，國內(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、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點，可將其從傳統(tǒng)的串聯(lián)式布置改為單層并列式布置，使多個散熱器可以同時接觸到風(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%。 : \. x Q- \9 D2 m' r+ ~4 }* B/ J- _
(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，則可控制風(fēng)扇反轉(zhuǎn)（吹風(fēng)），將塵土等顆粒物吹掉。
$ Y& o- w& P% s; S, n(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潤滑油，可改善潤滑油（機(jī)油）的摩擦性能，對磨損部位進(jìn)行動態(tài)修復(fù)，降低運動副產(chǎn)生的摩擦熱，延長運動副的使用壽命。+ H, @; ]4 g R' j# w
(6) 其他措施 " H- J$ L4 h" G' z' R: M
治理工程機(jī)械過熱的其他技術(shù)措施還包括：改進(jìn)柴油機(jī)的燃燒工況，提高熱效率；改善液壓動力元件和執(zhí)行元件結(jié)構(gòu)和質(zhì)量；回收制動、減速的慣性能量以及作業(yè)裝置下降的重力勢能，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元件動作工況，減小壓力損失；提高操作水平，防止超載作業(yè)；加強地下室內(nèi)和深基礎(chǔ)作業(yè)場所的通風(fēng)，并避免在太陽輻射最強的時段作業(yè)。
2 b6 i; y9 ]" Q8 ?
作者: alphazhan 時間: 2012-5-22 16:48
學(xué)習(xí)了
作者: 溫柔的虐 時間: 2012-5-22 18:25
說的不錯，頂一個
作者: qiazy 時間: 2012-5-23 09:01
介紹的挺清楚
/ D" T; |6 v. B, j4 r7 D, i: i
| 歡迎光臨 機(jī)械社區(qū) (http://www.ytsybjq.com/) |
Powered by Discuz! X3.5 |