工程机械发动机冷却系统设计

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1、筑养路机械设备与技术发展工程机械发动机冷却系统设计选用宋建安司癸卯长安大学摘要本文讨论了工程机械发动机水冷却系统设计选用原则、方法以及注意要点‘关键词工程机械发动机冷却近年来随着国家对基础设施建设投资力度的进一步加大和西部大开发战略的全面实施，工程机械行业保持快速增长势头。再此背景下，大批其他行业生产厂家投入工程机械行业，一是生产现有的老产品的，同时也急需开发一些新产品。这就涉及发动机冷却系统设计。发动机厂家只提供裸机，其他配套系统(如进气系统、排气系统、冷却系统等)需自己另配，据有关资料介绍，发动机故障的50%左右是由冷却系统故障引起的。可

2、见冷却系统在车辆可靠性所占地位。冷却系统的功能是保证发动机在任何负荷条件下和用户所必需的任何环境工况下均能正常和可靠地工作而不引起发动机过热。尤其是工程机械行驶速度低，常采用发动机后置，环境恶劣，对发动机的冷却问题更为敏感，因此必须引起足够的重视。由子工程机械发动机多采用水冷系统，在这里仅谈水冷却系统设计要点。一)在冷却系统设计计算之前，首先必须掌握和了解的是下列有关四方面的数据和资料:1.发动机的性能参数。包括发动机的额定功率、额定转速:最大扭矩、最大扭矩转速及这两点上的水泵循环流量和水套散热器。2.发动机工作中的许用环境温度。这是根据使用

3、地区年最高气温和最恶劣的工作条件设定的。例如:在我国南方地区夏季时，车辆在炎热无风，并持续全负荷下运行，设定的许用环境温度应为43℃。在平均使用负荷较低时(约在40一70%〕，则设定的许用环境温度可为38℃。在北方地区，设定的许用环境温度可为35℃。3.冷却系的安装空间和空气流通系统中的进风系数(或系统效率)。首先需要明确和设定的是散热器芯部的正面积，即宽x高.按经验推荐，发动机额定功率每10千瓦的散热器芯部正面积应在030时~0.4时之间，工程机械用应在。.3时~。5耐之间，所以安装空间可在这范围内选定或协调，尽可能允许和争取有大的散热器正

4、面积。此外，从空气流通系统来评估，散热器前端的进风口和风扇后端的排风通道均要求通畅。但事实上散热器前端有发动机面罩或装饰条或护网等，有的还有百叶窗，进风有效截面并不大。其次，风扇后端排气流往往被筑养路机械设备与技术发展发动机前端面阻挡，两则又有不少附件或隔板，排风阻力较大，所以空气流通情况是很不理想的。实际空气流通量大大小于散热器及风扇装在风筒内进行试验时所测得的理论流量，因此需要进行修正，即采用进风系数。一般考虑冷却系前后布置情况和全程系统阻力，进风系数可取0.60es刃75之间。4.散热器和风扇等部件的设计资料和性能曲线。为了进行安装和冷

5、却系的计算，散热器制造厂和风扇制造厂必须提供这部分资料，冷却系的设计者也应广泛收集这方面可供采用的散热器和风扇等的资料，以便进行对比选择。资料中应包括三方面的内容:1)外形尺寸及安装尺寸:幻结构特征和设计参数:3)性能曲线或性能数据。二)冷却系的计算过程计算主要集中在发动机、散热器和风扇三者之间的匹配关系和计算过程。现举例说明其计算方法。1根据散热器和风扇制造厂提供的资料，可以绘制散热器的风阻曲线A，散热器的散热率曲线0，风扇的风量一风压曲线B，如图1。2.散热器的风阻线A和风扇风压曲线B相交，其交点在C点，C点称散热器和风扇的理论匹配点，从

6、图可知C点的空气流量Q、压差△p。这C点就是在发动机额定转速下，上述散热器和风扇匹配后，通过散热器的理论空气流量和前后建立的压差。它并没有考虑冷却系整体装置中的全程系统阻力。3.按冷却系买际情况，理论空气流量必须乘以上述假定的进风系数p。故修正后的实际风量为QI闷。“。在这空气流量下，可以对应散热器的散热率曲线0得出E点，E点为实际风量与散热器散热量的汇合点。E点的纵座标就是散热器在这实际空气流量下的散热率，其值为FO。此F。是指散热器试验时所采用的“液一气温差”值为T，实际风量为Q，时的散热率，“液一气温差”是指冷却液进出口平均温度(散热器

7、芯子中部的液温)与进入散热器的空气平均温度之间的差值。温差越大，散热越快。就上述散热器在E点而论，每1’F的“液一气温差”相当于具有RT二FO/TO的散热能力。筑养路机械设备与技术发展脸热*1日旧.引鱿洲翻以糕，湘，1如D、吐热舀胜热*翻12戊里里.扣姗溯.歇跳角又愧式脸灿吕风限J别知洲柳，洲墨多尹冲’掬、二洲‘、、口蒸二臼阅乡〕犯月口力5口口舀臼协卞洲犯电气旅公...匕.月目..，，，.，.......一一月心一..，，.口州曰目，叫同.........曰刀JJ杨当翻7，，犯1公13叹，比湘1山词2湘1刀之6用.徽热吕与践功性能匹配图空气

8、改欢4.已知发动机额定工况下的水套散热量为凡，通过散热器要散发掉这部分热量，需要实际“液一气温差”为T，呱/凡，即散热器保持在“液一气温差”为T。，热量可发生收支平