装载机动力系热平衡探讨

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     装载机广泛采用水冷柴油机作为动力，柴油机经济性好，热效率一般可达３０—４０％，但仍约有１／３的热量经过各种传热方式传递给柴油机各组件，若不加以冷却，会产生各种故障，特别是与燃烧气体直接接触的缸盖、活塞、缸套和气门等件。因此，柴油机没有冷却是不能工作的。

    如果冷却不足会产生：①气缸内温度过高，吸进的工作介质受热膨胀，使充气量下降，导致功率下降；②温度过高，各零件有不同程度的膨胀，使相互间隙改变；③机油黏度也会下降，并可能发生质变，使摩擦表面间的润滑恶化，导致零件磨损加剧。

    但冷却过强则会产生：①气缸内温度低，燃料雾化差，造成燃烧不好；②冷却系带走的热量增多，散热损失和冷却系消耗功率增多；③机油黏度大，机械运转阻力增加，以上都将造成功率下降、燃油耗增加。

    实践证明，柴油机经常在过热、过冷的状态下使用，都会影响使用寿命、动力性和经济性。装载机工作时，如何使冷却系把适量的热量散发到大气中，保持柴油机在８０—９８℃之间工作，是装载机动力系热平衡要解决的主要课题。

  考虑到经济性的因素，装载机的冷却系一般不会设计的过强，如何提升冷却能力，是本文探讨的主要内容。

    一、柴油机单机热平衡

    １．柴油机燃料燃烧发出的热量分布

    式中：

    Ｑ—燃料完全燃烧产生的总热量（ＫＪ）

    Ｇ—燃料被燃烧的质量（ｋｇ）

    Ｈｕ—燃料的热值，柴油通常取低值４２．７×１０（ＫＪ／ｋｇ）

    二、装载机冷却系热平衡台架模拟试验

    结合整机配置情况，利用ＣＦＤ技术进行模拟计算分析，根据分析结果提出优化方案并改进方案，再通过模拟台架试验和整车试验验证优化方案的有效性。

    １．模拟计算分析

    通过ＣＦＤ分析计算，影响整车热平衡的因素主要为风侧因素，有以下几点：

    进风阻力、散热器总成阻力、出风阻力和机罩内回风。

    机罩内回风的影响：是指已流经散热器的“热风”，该热风回流量对散热不起作用并会造成机罩内气温偏高。

    ＣＦＤ分析计算表明，风侧的影响较大。

    ２．模拟试验台试验

    模拟风洞台架，控制风速１５ｋｍ／ｈ及环境温度３０－５０℃；根据装载机结构在试验台架上模拟整车结构布置。

    模拟试验台试验表明，风侧的优化措施是解决问题的主要方向，有以下几种解决措施：

    采用硬钎焊管带式水箱有６—８℃的能力提升，但硬钎焊管带式水箱比管片式水箱成本增加约４０％，在中型普配装载机上一般不推荐使用；

   水箱两侧间隙封堵对系统有２℃左右的能力提升；

    机罩结构优化对系统能力有４－５℃的提升；

    增加风扇与柴油机之间的距离后对系统能力有３－５℃的提升；

    水侧的优化措施对系统能力提升有限：

    增加风扇速比与系统能力提升成线形关系，从柴油机的整体性能考虑，增速风扇机构一般不推荐使用，采用增速风扇会导致动力性和燃油经济性下降，噪声增大，风扇轴承座的使用寿命降低，降低了柴油机的可靠性。

    水泵、节温器和变矩器油散的优化分别对系统能力提升均较小。

    三、装载机冷却系热平衡改进

    通过ＣＦＤ分析计算和模拟试验台试验，综合经济性、可靠性等因素，将装载机冷却系热平衡改进重点放在以下几个方面：

    •减小风阻改善水箱及油散的阻力

    •减少回风量

    １．机罩结构

    ２．用填充物堵塞水箱与机罩之间的空隙

    ３．水箱出风口增加一个导风罩

    •增加进风量１．增加风扇与柴油机之间的距离

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注意！！这些不是直接的磨削技术问题！！

weige

谢谢楼主
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