筑路机械冷却装置液压驱动系统的总体设计.doc

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1、筑路机械冷却装置液压驱动系统的总体设计　　摘要：在筑路机械中冷却系统是非常重要的一大耗能系统，其性能的好坏，在很大程度上影响着工程质量、工程进度乃至作业成本，针对当前筑路机械冷却系统存在的问题，提出了筑路机械冷却装置液压驱动系统总体设计方案，可以在大大减少冷却系统耗能、降低作业成本的同时，还可以大幅度提高筑路机械的工作效率、延长发动机的使用寿命、降低噪声，提高筑路机械的工作性能。　　关键词：筑路机械；冷却系统；液压驱动　　　　1当前筑路机械冷却系统存在的问题　　　　筑养路机械经常低速大负荷工作在高温、多粉

2、尘的恶劣环境中，使用这些设备时，发动机产生的热量多，又没有良好的迎风散热条件，所以常常出现发动机过热和液压油温度过高等现象，致使设备不能正常工作，既增加了作业成本，又影响了工程进度。同时，在高速、中小负荷工作时，冷却能力严重过剩，使发动机预热缓慢，传热损失太多，导致发动机过度冷却，从而造成燃油浪费，发动机零件的磨损增加等。　　导致以上问题的原因之一是目前国内该类机械中冷却风扇一般采用传统的驱动方式。传统驱动方式中冷却风扇一般是和水泵一起由发动机曲轴通过v型皮带以定传动比驱动，使冷却空气通过散热器带走冷却水

3、的热量。这种机械驱动方式，使风扇的冷却能力仅随发动机的转速而变，却不能随发动机的热状态和环境温度的改变而自动变化，所以必然会造成低速、大负荷在工地上工作时，冷却能力严重不足，而高速、中小负荷工作时冷却过度等现象，从而不能完全满足实际散热需要等问题。另外，该冷却系统的冷却能力是按最大热负荷工况设计的，所以还存在着启动转矩较大，预热时间长，风扇耗能大等不足。该冷却系统在冷却发动机的同时，还担负着工程机械传动系统和液力举升以及转向系统液压油的散热任务，散热强度非常大，但由于驱动方式的限制，使风扇的安装位置受限，

4、同时也限制了散热器的安装位置。冷却风扇的传统驱动方式及散热器的安装普遍如图所1所示。　　　　由图1可以看出，冷却风扇的传统驱动方式结构简单，成本较低，但因一个风扇同时完成发动机和其它系统液压油的冷却工作，所以必须把多个散热器都安装在风扇前面。冷却空气进入液压油等散热器5时的温度为周围环境空气温度tq，假设经过液压油等散热器5后即进入发动机散热器6时的空气温度为此，由于冷却空气经过散热器5时吸收热量，所以冷却空气的温度儿>to；同时由于散热器5的阻挡作用，使冷却空气的流动速度降低。　　因此，这种并置式

5、的安装方式增大了冷却空气的流动阻力，减小了冷却空气与冷却液之间的温差，从而降低了冷却空气与散热器中冷却液的热交换速度，影响了散热效果，这样，该机械不仅增加了发动机的功率消耗，而且低速大负荷工作一段时间后，易造成发动机过热或液压系统过热而暂停工作的现象。4　　筑路机械长时间在过热温度下工作会带来以下不良后果：（1）过高的温度会造成发动机充气系数下降，致使燃油不正常燃烧（不完全燃烧、爆燃、早燃等），从而增加了耗油率，降低了输出功率；（2）发动机经常在过高温度下工作，会使高温零件（如活塞、气缸盖等）的刚度和强度

6、下降很大，造成磨损加大，影响该部分零件及周围结构的可靠性及使用寿命，严重时发生变形甚至折断，造成发动机发生故障甚至报废。（3）过高的温度会造成润滑油变质和烧损，最终会导致润滑系统工作不良，使零件的摩擦和磨损加剧，从而增加了内部消耗，降低了发动机的使用寿命；（4）液压传动系统液压油温度过高，将使油液迅速老化变质，同时使油液的粘度降低，造成元件内泄露量增加，系统效率降低。　　筑路机械长时间在过低温度下工作会带来以下不良后果：（1）内燃机经常在过度冷却（冷却水温40－50摄氏度）下使用时，其零件磨损加剧，比正常

7、工作温度（80－90摄氏度）下运转大好几倍。（2）液压传动系统油温过低，将使油液的粘度过大，造成油泵吸油困难；（3）发动机工作粗暴，散热损失和摩擦损失增加。　　　　2筑路机械冷却装置液压驱动系统总体设计方案　　　　在筑路机械中，主要发热部分是发动机，和担负着筑路机械传动系统、液力举升以及转向系统的液压系统，且两者的正常工作温度范围不同，即对冷却系统的要求不同，因此，结合以上分析，在本课题的设计方案中，将两个发热部分分别冷却，相应散热器和风扇等分开放置，形成两个独立的冷却系统，分别对发动机和液压传动系统进行

8、冷却。设计原理如图2所示：　　　　由工作原理图可以看出，整个冷却系统分为发动机冷却系统和液压油冷却系统两个部分，它们共用一个电控单元（ECU）通过不同温度传感器分别对发动机冷却系统的风扇和水泵转速及液压油冷却系统的风扇转速进行同时控制。其中发动机冷却系统中的冷却风扇和水泵采用液压驱动系统，油路中的压力可以根据冷却液温度的变化由先导式电磁比例溢流阀控制，从而使系统实现对冷却风扇和水泵转速的无级调节。液压油冷却系统中的冷却风扇由电