工程機械過熱的原因探究及治理的六(liù)項(xiàng)措施

1.工程機械的熱平衡(héng)

(1)?發熱源

工程機械在運行中會産生熱量，其發熱源主要有(yǒu)3種(zhǒng)：一是柴油機(jī)燃燒系(xì)産生的熱(rè)源；二是液壓傳動和其他(tā)傳動系(xì)的(de)運動副在運行中産生摩擦熱；三是液壓油在液壓系統内流動産生的壓(yā)力能轉化為熱量，散發(fā)到液壓油(yóu)和機件(jiàn)中。此外，在(zài)有太(tài)陽輻射的場合作業，還要承受太陽的輻射熱，其作業(yè)環境溫度可(kě)達37 ～60 ℃。

在工程機械主要發熱源(yuán)中，柴油燃燒(shāo)的廢熱量約占工程機械廢熱量的74%，液壓傳動及其他傳(chuán)動系統運動的摩擦熱約占24%，太陽輻射(shè)熱約占2%。

(2)?散熱源(yuán)

工程機械散熱源的(de)功能是通(tōng)過冷卻裝置驅動冷卻介質，吸收和(hé)散發工程機械發熱源産生的(de)廢熱。散熱源包括冷卻介質和冷卻(què)裝置。冷卻介質有冷(lěng)卻水、液壓油、變矩器(qì)油、機(jī)油和空氣；冷卻裝置(zhì)有風扇、水泵、風扇液壓馬達（或風扇電動機）、液壓泵、冷卻水散熱器(qì)、液壓油散熱器、變矩器油散熱(rè)器、機油散熱器、渦輪增壓中冷器、空調冷凝器和油箱等(děng)。

(3)?熱平衡

工程機械是集發(fā)熱源和散熱源為一(yī)體的機械，其熱平衡(héng)超過或未達(dá)到熱平衡溫度範(fàn)圍（即(jí)過熱或過冷），都會對工程機械運(yùn)行的可靠性、環保性和效率等産(chǎn)生不利影響。理論和實踐表明(míng)，當工程機械的發熱和散(sàn)熱達到最佳平(píng)衡時，可使工程機械處于高效、節能和環保的運行狀态。工程(chéng)機械的最佳熱平衡參數如下：柴油機水溫75～95 ℃，液壓油(yóu)溫55～75 ℃，變矩器油溫85～90 ℃，機油油溫55～75 ℃。

2.工程(chéng)機械過熱的(de)原因

(1)?發熱(rè)源産生過量廢熱(rè)

過量廢熱産生(shēng)有3種渠道：一是柴油(yóu)機燃燒工(gōng)況差，如噴油壓力調整不當、配氣相位失調、噴油定時不準、燃油中含水量超标、柴(chái)油機進氣(qì)量過多(duō)等；二是液壓傳動和其他傳動系産生的摩擦熱(rè)增多，如潤滑不良使摩擦加劇；三是壓力損失轉化的熱量過多(duō)，如(rú)液壓管路堵塞或彎度過大使沿(yán)途壓力(lì)損失增大，閥組動作過于頻繁，節流和溢(yì)流造成能量損失過大。

(2)?散熱(rè)源冷卻(què)能力不足

散熱源冷卻能力不足表現在冷卻液質量差、散熱能力下降，如冷卻水為硬水，液壓油和機油黏度過大，風扇、水泵、液壓泵和散(sàn)熱器失修使冷卻能(néng)力不(bú)足等。此外，環境(jìng)溫度過高、操作失誤都可使(shǐ)廢熱産生(shēng)過多。

3.治理過熱(rè)的(de)原則

治理工程機械過熱的目标是減少(shǎo)發熱、合理散熱和實現熱平衡，治理時可遵循(xún)如下的原則。

(1)?全方位原則

工程機械熱平衡是一項系統工程，若出現過(guò)熱和過冷故障，必(bì)須從發熱源、散熱源和熱平衡等全方(fāng)位分析原因并制定維修對策。

(2)?順序原則(zé)

在分析過熱原因時，建議(yì)采用如下順序原則：環境溫度(dù)→操作→發熱源→散(sàn)熱源→綜合(hé)分析和治理。采用順序原(yuán)則可保證發現問題早、查找問題準、治理效果好。

(3)?防假原(yuán)則

汽(qì)缸體、汽缸蓋(gài)有裂紋以及汽缸墊密(mì)封失效，都會使汽(qì)缸内的(de)氣體進入(rù)冷卻水道，引起水(shuǐ)散熱器中的冷卻(què)水未到沸點而沸騰；高原地區氣壓(yā)低，水散熱(rè)器的冷(lěng)卻水也會出現未(wèi)到沸(fèi)點即沸騰現象；另外(wài)，溫度傳感器失效會将水溫、油溫誤報。因此，在分析過熱原因時應認真(zhēn)分析，防止誤判。

(4)?改進(jìn)原則

近年來，國(guó)外新型工程機械(xiè)普遍(biàn)采用高效、低(dī)耗柴油機(jī)，同時采用按需調速的(de)獨(dú)立式液壓驅動風扇和新材質散熱(rè)器，所以對老舊工(gōng)程機械發熱(rè)源和散(sàn)熱源系統進行維修時，建議采用新技術對老舊工程(chéng)機械進行技術改進(jìn)，以實(shí)現最佳熱平衡。

4.治理過熱的技術措施

(1)?将風扇(shàn)改為獨立(lì)式

傳統機型的(de)風扇多為非獨立的機械連接式，即風扇由柴油機曲軸通過膠帶輪和膠帶驅(qū)動(dòng)，風扇轉速與曲軸轉(zhuǎn)速同(tóng)步。該方式在低速大負荷工況時，風扇冷卻風(fēng)量不足，易導緻大(dà)負荷時工程機械過熱(rè)；該方式在高速小負荷工況時，風扇高速運轉，冷卻風量過大，易導緻(zhì)小(xiǎo)負荷時工程機械過冷。

近年來很多公司新開發的機型均采用獨(dú)立式可按需調速的液壓、電(diàn)子(zǐ)風扇，國内一些維修企業也參照(zhào)上(shàng)述機型，将原機的非獨立風扇改裝(zhuāng)為按需調速的獨立(lì)式風扇。驅動風扇的動力源可按(àn)機型的具體情況(kuàng)而定，液壓主回路、支回路可分别設(shè)置，也可獨立安(ān)裝液壓泵。

(2)?将散熱器改為分置式

傳統的散熱器組(zǔ)（模塊）由水散熱器、液(yè)壓油散熱(rè)器、變矩器(qì)油散(sàn)熱器、機油散熱(rè)器等(děng)依次(cì)串聯(lián)成一組，安裝在(zài)風扇前端。這種安裝型式有如(rú)下缺點：多個散(sàn)熱器共用1台風扇冷卻，不能按各自(zì)的目标冷卻溫(wēn)度進行針(zhēn)對性(xìng)冷卻；多個(gè)散熱器串(chuàn)聯在一起，使(shǐ)冷卻空(kōng)氣通過各個散熱器的流動阻(zǔ)力增大，并有熱量累積效應，縮小了冷空氣與散熱器中冷卻液的溫差，降低(dī)了散(sàn)熱效果。

山(shān)東(dōng)某公路工程處對ZL50型裝載機(jī)的傳統散熱系統進行了(le)改造。其采用雙輸出軸液壓馬(mǎ)達分别驅(qū)動水散熱器風扇和水泵，安裝在發動機前(qián)端，對水散熱器進(jìn)行冷卻，組成1個模塊；液(yè)壓油散熱器由電風扇冷卻，與水散熱器分離，安裝(zhuāng)在發動機另一側組成另一(yī)模塊。其液壓驅動風扇和(hé)電動風扇，均采用ECV智能控制，可按各自所需調(diào)速散(sàn)熱。

(3)?改進散熱器材質和排列方式

近年來，國内外開(kāi)發的散熱器新材料有鋁泡沫材料、石墨泡沫(mò)材料和鋁合金等幾種，其中美國開發的石墨(mò)泡沫材料中的石墨為球形網狀結構，接觸(chù)面很大，具有極高的熱擴散率，散熱系數比傳統銅質散熱器高。鋁合金散熱器質量輕，抗(kàng)腐蝕性好，散熱效果(guǒ)為銅質散熱器的106%。

鋁(lǚ)質冷卻水散熱器、中冷散熱器和機油散熱器具有(yǒu)體積小、質量輕、結構緊(jǐn)湊等優點，可将其從傳統的串聯式布置改為單層并列式布置(zhì)，使多個散熱器(qì)可以同時接觸(chù)到風扇的冷卻風，避免各散熱器熱交(jiāo)換的相互影響，有效提(tí)高散熱效果(guǒ)。合肥某公司生産(chǎn)的叉(chā)車，采用鋁(lǚ)質闆翅式散熱器代替傳統銅質散熱器，體積減小了50%。

(4)?采(cǎi)用可逆轉風扇

沃爾沃公司新開發的EC210C挖掘機安裝了液壓驅動的可逆轉風扇，在駕駛室内即(jí)可操縱風扇正、反轉（吹風或吸風）。通常工況下，風扇正(zhèng)轉（吸(xī)風）；當散熱器上(shàng)黏有灰塵等顆粒(lì)物時，則可控制風扇反轉（吹風），将塵土等顆(kē)粒物吹掉。

(5)?改善(shàn)冷卻介質的散熱效率

若使用硬水(shuǐ)作冷(lěng)卻介質，會使水散熱器結垢，降(jiàng)低散(sàn)熱效果，因此應(yīng)使用合格的軟水作冷卻水。若在軟水中加入1%體積濃度的CuO納米微粒。則可提(tí)高40%導熱率(lǜ)。俄羅斯開發的APBK潤滑(huá)油，可改善潤滑油（機(jī)油）的摩(mó)擦性能，對磨損部位進(jìn)行動态修(xiū)複，降低運(yùn)動副産生(shēng)的摩擦熱(rè)，延(yán)長運動副的使用壽命。

(6)?其他措施

治理工(gōng)程機械過熱(rè)的其他技術措施(shī)還包括：改進柴(chái)油機的(de)燃燒(shāo)工況，提高(gāo)熱效率；改善液壓動力元件和執(zhí)行元件結構和質量；回收制動、減速的慣性能量以及(jí)作業裝置下降的(de)重力勢(shì)能(néng)，提高液壓能利(lì)用效率(lǜ)；優化風扇參數(shù)（葉片角度、風道等）提高冷卻能力(lì)，采用雙水流散熱器提高散熱效率；優化液(yè)壓管路布置和閥類元件動作工況，減小壓力損失；提(tí)高操作水平，防止超載作業(yè)；加強地下(xià)室内和深基礎(chǔ)作業場所的通風，并避免在太(tài)陽輻射最(zuì)強的(de)時段作業。