工程机械液压系统散热问题学习资料.ppt

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1、工程机械液压系统散热问题一、背景来源及其重要性现代工程机械普遍采用液压传动，由于液压传动本身的特点和工程机械相对恶劣的工作环境及工况，系统产生的热量单靠油箱、元件及管件的表面发散是不够的，而液压油温的有效控制是系统正常工作的基本前提，故专用的冷却装置及相应的冷却回路在大多数工程机械中成为不可或缺的环节。铁路和隧道盾构机械建筑行走机械一、背景来源及其重要性在过高温度下工作可能使油液变质产生油渣和涂层剥落，这可能是节流口堵塞。当温度升高时，油液的粘性及润滑性都要降低，这将使元件的工作寿命大为缩短，比如泵就

2、是这样。其次密封件、填料、软管、油滤等都有一定的工作范围。因此将液压系统设计在满意的工作温度下能达到热平衡状态是很重要的。二、热量来源工程机械发热源主要有几种：（1）柴油机燃烧系产生的热源；（2）液压传动和其他传动系的运动副在运行中产生摩擦热；（3）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。二、热量来源此外，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℃。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

3、动的摩擦热约占24%，太阳辐射热约占2%。三、工程机械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。（1）冷却介质有冷却水、液压油、变矩器油、机油和空气；（2）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。工程机械类散热器水冷却器泵车搅拌车专用工程机械水箱散热器四、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

4、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℃。五、工程机械用柴油机冷却系统匹配技术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%，因此基于“提高系统散热能力、减少消耗功率”的冷却系统的设计是很有必要的。冷却系统的一般构

5、成典型的工程机械用柴油机冷却系统是由水泵、水泵进油管、风扇、变矩器油散、水箱、空调冷凝器、补偿水管、水箱压力盖、柴油机出水管、透气管、调温器等主要零部件组成，如下图所示。工程机械柴油机冷却系统示意图1.水泵2.水泵进水管3.风扇4.内置板翅式变矩器油散5.水箱6.空调冷凝器7.补偿水管8.水箱压力盖9.柴油机出水管10.透气管11.调温器冷却系统的评价指标根据冷却系统对柴油机的影响，建立工程机械柴油机冷却系统的综合评价指标，表示为Y=Y(TC，η，T，N)。（a）冷却能力TC冷却系统的冷却能力常用冷却

6、系统允许使用的极限的环境温度TC表示Tc=Tmax-（Tb-Te）式中Tmax—发动机允许的冷却液的最高温度Tb—系统热平衡时柴油机冷却液出口温度Te—测量时的环境温度对于工程机械冷却系统的冷却能力，在正常的气温地区，通常TC的标准是41~46℃，而对于高温地区或海拔高一些的地区，TC的标准是45~55℃.（b）冷却系统的效率ηη=Q总/W总x100%式中Q总—冷却系统带走的散热量W总—冷却系统附件消耗的总功率其中，冷却系统带走的散热量Q总应该等于柴油机需冷却系统带走的散热量Q1(n)，再加上工程机械

7、其它液压系统需要散走的热量Qr，比如空调冷凝器散热量，变矩器液压油散热量等。（c）可靠性指标T可靠性指标T表示冷却系统能正常可靠工作的平均无故障间断时间。（d）噪声指标N噪声指标N表示由冷却系统引起的噪声。降低系统噪声的技术很多，如采用倾斜整流叶片、不等叶片栅距、降低叶片的圆周速度、采用阻尼减震的叶片材料、隔震、机罩和风道采用吸声材料等。工程机械系统冷却系统的发展方向当今工程机械冷却系统正朝着轻量化、紧凑化、节能化、智能化的方向发展，例如徐工XE机型独立散热系统的开发，提高了散热系统的效率，解决了发动

8、机直接驱动系统散热匹配范围窄的问题。D速季风装载机旗舰动力徐工XE机节能轻量化机械六、治理散热的技术措施(1)将风扇改为独立式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。该方式在低速大负荷工况时，风扇冷却风量不足，易导致大负荷时工程机械过热；该方式在高速小负荷工况时，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。近年来很多公司新开发的机型均采用独立式可按需调速的液压、电子风扇，国内一些维