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一般工程機械設備造價昂貴,在實際運用中經常面對各類環境考驗,在制造、配置各個零部件考量也得非常嚴格,本文著重分析工程機械設備的散熱系統應用該具備哪些條件。
散熱風扇是工程機械冷卻系統必不可少的一個重要部件,風扇的選擇直接影響到主機冷卻系統的散熱效果、噪聲、燃油經濟性和發動機功耗等,因此,在主機、發動機和主機冷卻系統匹配設計時,正確合理地選擇散熱風扇是一項十分重要的工作。工程機械散風扇有吸風式和吹風式兩種形式,選擇的主要原則是風扇形成的空氣流動方向必須與主機正向行駛時迎風空氣流動方向一致。如輪式裝載機發動機后置則采用吹風式風扇,而推土機發動機前置,故采用吸風式風扇,挖掘裝載機則普遍采用吸風式風扇。
1.抗高溫、耐低溫篇
工程機械是集發熱源和散熱源為一體的機械,其熱平衡超過或未達到熱平衡溫度范圍(即過熱或過冷),都會對工程機械運行的可靠性、環保性和效率等產生不利影響。理論和實踐表明,當工程機械的發熱和散熱達到最佳平衡時,可使工程機械處于高效、節能和環保的運行狀態。
工程機械熱平衡是一項系統工程,若出現過熱和過冷故障,在機械設備在高溫或低溫環境中運行時,保證散熱風扇對風冷通風散熱的性能發揮尤為重要,在工作中,各個零部件的溫度都有各自的正常范圍。試驗表明,各種工程機械的主傳動齒輪和軸承在-5℃的潤滑油中運轉比在3℃的潤滑油中運轉,磨損要增大10-12倍。但當溫度過高時,又會加速潤滑油的變質,如機油溫度超過55-60℃時,油溫每升高5℃,機油的氧化速度將提高一倍。對于機械在高溫下運轉,除了要求散熱風扇有一定的耐熱性,也要定期清理風冷系統上的灰塵,保證散熱風道暢通。
工程機械有時會在條件極為苛刻下工作,尤其是在南極地區,長年積雪,氣溫多在零下15度左右,極寒時甚至可達零下40度。在這樣高寒、高海拔的極端氣候環境下,所使用的機械設備需同時滿足低溫啟動、防紫外線、駕駛室保暖等各種條件。
2.節能降噪篇
隨著發動機技術的發展,特別是隨著柴油發動機排放要求的不斷提高,發動機的散熱量不斷增加,因此,有必要提高對發動機熱效率與熱管理的技術要求。例如某公司的柴油發動機,由滿足III階段排放標準提升到滿足IV階段排放標準后,需要通過散熱系統散發的熱量占總做功量的比例由33%上升到40%。
以裝載機為例,由于輪式裝載機的負載不斷波動,不像商用車負載那樣平穩且變化緩慢,因而對散熱系統的要求很高。大多數輪式裝載機在工作時車速慢,不具備迎風面,主要通過散熱風扇對散熱系統進行強制冷卻,散熱風扇約占用整機功率的7%~10%。因此,裝載機散熱風扇控制系統,對裝載機散熱風扇的選用,對裝載機節能、降噪以及提高燃油效率具有重要意義。
3.低功耗、大風量篇
作為建設工程的主要施工設備—工程機械,也面臨著一系列新的挑戰,高效、節能、環保重要性逐步凸顯,國家對節能減排的要求也日趨嚴格。當前,國家正努力向工程機械國III排放標準推進,這些都對產品設計提出了更為嚴格的要求。
在筑路機械中冷卻系統是非常重要的一大耗能系統,其性能的好壞,在很大程度上影響著工程質量、工程進度乃至作業成本.筑養路機械經常低速大負荷工作在高溫、多粉塵的惡劣環境中,使用這些設備時,發動機產生的熱量多,又沒有良好的迎風散熱條件,所以常常出現發動機過熱和液壓油溫度過高等現象,致使設備不能正常工作,既增加了作業成本,又影響了工程進度。同時,在高速、中小負荷工作時,冷卻能力嚴重過剩,使發動機預熱緩慢,傳熱損失太多,導致發動機過度冷卻,從而造成燃油浪費,發動機零件的磨損增加等。
作為工程機械的代表機型—雙鋼輪振動壓路機,受施工條件影響,工作環境溫度較高,同時,動力艙內存在多個發熱部件,如果系統熱量不能及時散去,將會出現整機性能不穩定等現象。工程機械采用“散熱風扇+散熱器組”作為散熱模塊,利用散熱風扇產生的壓差,使空氣流經散熱器,通過翅片與熱流體進行熱交換。散熱風扇性能主要由散熱量與功耗表述,散熱量與散熱器性能相關,功耗與風扇性能相關,散熱風扇散熱性能越好,同功耗下散熱量越大,節能效果也就越加明顯,因此,配置低功耗、大風量的散熱風扇尤為重要。