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关于工程机械作业中过热现象的处理办法

2016-01-08编辑:

一、工程机械的热平衡

1、 发热源

工程机械在运行中所产生的大量热量,在工程机械主要发热源中,柴油燃烧的废热量约占工程机械废热量的74%,液压传动及其他传动系统运动的摩擦热约占24%,太阳辐射热约占2%。其主要发热源有三种,一是柴油机燃烧产生的热源;二是液压传动和其他传动系的运动副在运行中产生摩擦热;三是液压油在液压系统内流动产生的压力能转化为热量,散发到液压油和机件中。此外,在有太阳辐射的场合作业,还要承受太阳的辐射热,其作业环境温度可达37~60℃。

2、 散热源

工程机械散热源的功能是通过冷却装置驱动冷却介质,吸收和散发工程机械发热源产生的废热。散热源包括冷却介质和冷却装置。冷却介质有冷却水、液压油、变矩器油、机油和空气;冷却装置有风扇、水泵、风扇液压马达(或风扇电动机)、液压泵、冷却水散热器、液压油散热器、变矩器油散热器、机油散热器、涡轮增压中冷器、空调冷凝器和油箱等。

3、热平衡

工程机械是集发热源和散热源为一体的机械,其热平衡超过或未达到热平衡温度范围(即过热或过冷),都会对工程机械运行的可靠性、环保性和效率等产生不利影响。理论和实践表明,当工程机械的发热和散热达到最佳平衡时,可使工程机械处于高效、节能和环保的运行状态。工程机械的最佳热平衡参数如下:柴油机水温75~95℃,液压油温55~75℃,变矩器油温85~90℃,机油油温55~75℃。

二、工程机械过热的原因

1、发热源产生过量废热

工程机械过量废热产生有三种渠道:一是由于喷油压力调整不当、配气相位失调、喷油定时不准、燃油中含水量超标等原因,导致柴油机燃烧效益差;二是液压传动和其他传动系产生的摩擦使其出现发热现象;三是压力损失转化的热量过多,如液压管路堵塞或弯度过大使沿途压力损失增大,阀组动作过于频繁,节流和溢流造成能量损失过大。

2、散热源冷却能力不足

 散热源冷却能力不足表现在冷却液质量差、散热能力下降,如冷却水为硬水,液压油和机油黏度过大,风扇、水泵、液压泵和散热器失修使冷却能力不足等。此外,环境温度过高、操作失误都可使废热产生过多。

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三、治理过热的原则

治理工程机械过热的目标是减少发热、合理散热和实现热平衡,治理时可遵循如下的原则。

1、全方位原则

工程机械热平衡是一项系统工程,若出现过热和过冷故障,必须从发热源、散热源和热平衡等全方位分析原因并制定维修对策。

2、 顺序原则

在分析过热原因时,建议采用如下顺序原则:环境温度→操作→发热源→散热源→综合分析和治理。采用顺序原则可保证发现问题早、查找问题准、治理效果好。

3、 防假原则

汽缸体、汽缸盖有裂纹以及汽缸垫密封失效,都会使汽缸内的气体进入冷却水道,引起水散热器中的冷却水未到沸点而沸腾;高原地区气压低,水散热器的冷却水也会出现未到沸点即沸腾现象;另外,温度传感器失效会将水温、油温误报。因此,在分析过热原因时应认真分析,防止误判。

4、 改进原则

近年来,国外新型工程机械普遍采用高效、低耗柴油机,同时采用按需调速的独立式液压驱动风扇和新材质散热器,所以对老旧工程机械发热源和散热源系统进行维修时,建议采用新技术对老旧工程机械进行技术改进,以实现最佳热平衡。

四、治理过热的技术措施

1、独立式风扇

传统机型的风扇多为非独立的机械连接式,即风扇由柴油机曲轴通过胶带轮和胶带驱动,风扇转速与曲轴转速同步。当遇到低速大负荷工况时,由于风扇冷却风量不足,极易产生过热现象;当遇到高速小负荷工况时,风扇高速运转,冷却风量过大,易导致小负荷时工程机械过冷。

如今,已有许多新型研发的机型已采用独立式可按需调速的液压、电子风扇,并且国内一部分维修企业对原有的非独立风扇逐步改装成为按需调速的独立式风扇。根据不同的实际作业需求,制定相对应的驱动风扇的动力源,另外其液压主回路、支回路也可独立设置,并可安装液压泵。

2、 分置式散热器

传统的散热器安装在风扇前端,组由水散热器、液压油散热器、变矩器油散热器、机油散热器等依次串联成一组。很显然,这种安装模式存在一些始终无法避免的问题。例如,由于多个散热器共用1台风扇冷却,导致各散热器不能按照各自设定温度进行针对性冷却;其次,由于多个散热器串联在一起,使其散热器空气流动阻力增大,并产生大量热量堆积,久而久之便缩小了冷空气与散热器之间温差,从而降低了散热效果。

3、改进散热器材质和排列方式

近年来,散热器已研发出新材料,有石墨泡沫、铝泡沫及铝合金等几种材料类型。小编在这里要着重介绍一款由美国研发的石墨型泡沫材料,其材料采用球形网状结构石墨,具有大面积触面和极高的热扩散率,散热系数比传统铜质散热器高。铝合金散热器质量轻,抗腐蚀性好,散热效果为铜质散热器的106%。

铝质冷却水散热器、中冷散热器和机油散热器具有体积小、质量轻、结构紧凑等优点,可将其从传统的串联式布置改为单层并列式布置,使多个散热器可以同时接触到风扇的冷却风,避免各散热器热交换的相互影响,有效提高散热效果。

4、 改善冷却介质的散热效率

若使用硬水作冷却介质,会使水散热器结垢,降低散热效果,因此应使用合格的软水作冷却水。若在软水中加入1%体积浓度的CuO纳米微粒。则可提高40%导热率。在改善机油的摩擦性能的基础上,对磨损部位进行动态修复,以降低运动中所产生的摩擦热能,延长机械的使用寿命。

今天关于作业中机械发热现象的处理办法,你学会吗?

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