工程機械過熱的原因探究(jiū)及治(zhì)理(lǐ)的六項措施

1.工程機械(xiè)的熱平衡

(1)?發熱源(yuán)

工程機械在運(yùn)行中會産生熱量，其發熱源主要有3種：一是柴油機燃(rán)燒系産(chǎn)生的熱(rè)源；二是液壓傳動和其(qí)他傳動系的運動副在運行中産(chǎn)生摩擦熱；三是液(yè)壓油在液(yè)壓系統内流動産生的壓(yā)力(lì)能轉化為熱量，散發到液壓油和(hé)機件中。此外，在有太陽輻射的場合作業，還要承受(shòu)太(tài)陽的輻射熱，其作業環境溫度可達37 ～60 ℃。

在工程機械主要發熱源中，柴油燃燒的廢熱量約占工程(chéng)機械廢(fèi)熱量的(de)74%，液壓傳動及其他傳動系統運動的(de)摩擦熱約(yuē)占24%，太陽輻射熱(rè)約占2%。

(2)?散熱(rè)源

工程機械散熱源的功能是通過冷卻裝置驅動冷卻介質，吸收和散(sàn)發工程機械發(fā)熱源産生的廢熱。散(sàn)熱源包括冷卻介質和冷卻裝置。冷卻介(jiè)質有冷卻水、液壓油、變矩器油(yóu)、機油和空氣；冷卻裝置有風扇(shàn)、水泵、風扇液壓馬達（或風(fēng)扇電動機）、液壓(yā)泵、冷卻水散熱器、液壓油散熱器、變(biàn)矩器油散熱器、機(jī)油散熱器、渦輪增壓中冷器、空調冷凝器和油箱等。

(3)?熱(rè)平衡

工程機械是集發(fā)熱源和散熱源為一體(tǐ)的機械，其熱平衡超過或未達到熱平衡溫度範圍（即過熱或(huò)過冷），都會對工程機械運行(háng)的可靠性、環保(bǎo)性和效率等産生(shēng)不利影響。理論和實踐表明，當工程機械(xiè)的發熱和散熱達到最佳平衡時，可使(shǐ)工程機械處于高效、節(jiē)能和(hé)環保的運行狀态(tài)。工程機械的最佳熱平衡參數如下：柴油機水溫75～95 ℃，液壓油溫55～75 ℃，變矩器油溫85～90 ℃，機油油(yóu)溫55～75 ℃。

2.工程機械過(guò)熱的原(yuán)因

(1)?發熱源産生過量廢熱

過量廢熱産生有3種渠道：一是(shì)柴油機燃燒工況差，如噴油壓力調整不當、配氣(qì)相位失調、噴油定時(shí)不準、燃油中含水量(liàng)超标(biāo)、柴油機進氣量過多等；二是液壓傳動和其他傳動系産生的摩擦熱增(zēng)多，如潤(rùn)滑不良使摩(mó)擦加(jiā)劇；三是壓力損失轉化的熱量過多，如液(yè)壓管路堵塞或彎度過大使沿(yán)途壓(yā)力損失增大，閥組動作過于頻繁，節流和溢流造成能量損(sǔn)失過(guò)大。

(2)?散熱源冷卻能(néng)力不足

散熱源冷卻能力不足表現(xiàn)在(zài)冷卻液質量差、散(sàn)熱能力下降，如冷卻水為硬水(shuǐ)，液壓油和機油黏度過大(dà)，風扇(shàn)、水泵、液壓泵和散熱(rè)器失修(xiū)使(shǐ)冷卻能力不足等。此外(wài)，環境溫度(dù)過高、操作失誤都可使(shǐ)廢熱産生(shēng)過多。

3.治理過熱的原(yuán)則

治理工程機械過(guò)熱的目标是減少發熱(rè)、合理散熱和實現(xiàn)熱平衡，治理時可遵循如下的原則。

(1)?全方位原則(zé)

工程機械熱平衡是一項系統工程，若出現過熱和過冷故(gù)障，必須(xū)從發熱源、散熱源和熱平衡等全(quán)方位(wèi)分析原因并制(zhì)定維修對策。

(2)?順序原則

在分析過熱原因(yīn)時，建議采用如下順序原則：環境溫(wēn)度→操(cāo)作→發熱源→散熱源→綜合分析和(hé)治理。采用順序原則可保證(zhèng)發現問題早、查找問題準、治理效果好。

(3)?防假原則

汽缸(gāng)體、汽缸蓋有裂紋以及汽缸墊密封失效，都會使汽(qì)缸内的氣體進入冷(lěng)卻水道，引起水散熱(rè)器中的冷卻水未到(dào)沸點而沸騰；高原地區氣壓低，水散熱器的冷卻水也會出現(xiàn)未到沸點即沸騰現(xiàn)象；另外，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分析，防止誤判。

(4)?改(gǎi)進原則

近年來，國外(wài)新型工程機械(xiè)普遍采(cǎi)用高效、低耗(hào)柴油機，同時采用按(àn)需調速的獨立(lì)式液壓驅動風扇(shàn)和新材質散熱器(qì)，所以對老舊工程機械發熱源(yuán)和散熱源系統進行維(wéi)修時，建(jiàn)議采用新技術對老舊工程機械進行技術改進，以實現最佳熱平衡。

4.治(zhì)理過熱的技術措施(shī)

(1)?将風扇改(gǎi)為獨立式

傳統機型的風扇多為非(fēi)獨立的機械連接式，即(jí)風扇由(yóu)柴油(yóu)機曲軸通過膠帶輪和膠(jiāo)帶驅動，風(fēng)扇轉速與曲軸轉(zhuǎn)速同步。該方式在(zài)低速大負荷工(gōng)況(kuàng)時，風扇冷卻風量不足，易導緻大負荷時工程機械過熱；該方式在高速小負荷工況時，風扇高速運(yùn)轉，冷卻風量過大，易(yì)導緻小(xiǎo)負荷時工程機(jī)械過冷(lěng)。

近年(nián)來很多公司新開發的機型均采用獨立式可按需調速的液壓、電子風扇，國内一些維修(xiū)企業也參照(zhào)上述(shù)機型，将原機的(de)非(fēi)獨(dú)立風扇(shàn)改裝為按需調速的獨立式風扇(shàn)。驅動風扇(shàn)的動力源可按(àn)機型的具(jù)體情況而定，液壓主(zhǔ)回路、支回路可分别設置(zhì)，也可獨立安裝(zhuāng)液壓泵。

(2)?将散熱器(qì)改為分置式

傳統(tǒng)的散熱器組（模塊）由水散熱器、液壓(yā)油散熱器、變矩器油(yóu)散熱器、機油散熱器等依(yī)次串聯(lián)成一組，安(ān)裝在風(fēng)扇前端。這種安(ān)裝型式有如下(xià)缺點：多個散熱(rè)器共用1台風扇冷卻，不能按各自的目标冷卻溫度進行針對性冷(lěng)卻；多個散熱器串聯在一起，使冷卻空氣(qì)通過各個散熱器的流動阻力增大(dà)，并(bìng)有(yǒu)熱量累積效應，縮小了冷空氣與散熱器中冷卻液(yè)的溫差，降低了(le)散熱效果。

山東某公路工程(chéng)處(chù)對ZL50型裝載(zǎi)機的傳統散熱(rè)系統進行了改造。其采用雙輸出軸液壓馬達分别驅(qū)動水散熱(rè)器(qì)風扇和水泵，安(ān)裝在發動機前端，對水散熱器(qì)進行(háng)冷卻，組成1個模塊；液壓油散(sàn)熱器由(yóu)電風扇冷卻，與水散熱器分離，安裝在發動機另一側組成另一模塊。其(qí)液壓(yā)驅動風扇和(hé)電(diàn)動風扇，均采用(yòng)ECV智能控制(zhì)，可按各自所需調速散熱。

(3)?改進散(sàn)熱器材質和排列方式(shì)

近年(nián)來，國内外(wài)開發(fā)的散熱器新材料(liào)有鋁泡沫材料、石墨泡沫材(cái)料和鋁合金等幾種，其中美國開發(fā)的石(shí)墨泡沫材料(liào)中的石墨為球形網狀結構，接觸面很大，具有極(jí)高的熱擴散率，散熱(rè)系數比傳統銅質散熱器高。鋁合(hé)金散熱器質量輕，抗腐(fǔ)蝕性(xìng)好(hǎo)，散熱效果為銅質散熱器的106%。

鋁質冷卻水散熱器、中冷(lěng)散熱器和機油散熱器具(jù)有體積小、質量輕、結構緊湊(còu)等優點，可将其從傳統的串(chuàn)聯式布置改(gǎi)為單層(céng)并列(liè)式布置，使多個散熱器可(kě)以同時(shí)接觸到風扇的冷卻風，避(bì)免各散熱器熱交(jiāo)換(huàn)的相互影響，有效提(tí)高(gāo)散熱效果(guǒ)。合肥某公司生産的叉車，采用(yòng)鋁質闆翅式散熱器代替傳統銅質散熱器，體積減小了50%。

(4)?采用可逆轉風(fēng)扇

通(tōng)常工況下，風扇正轉（吸風(fēng)）；當散(sàn)熱器上黏有灰塵等(děng)顆粒物時，則可控(kòng)制風扇(shàn)反(fǎn)轉（吹風），将塵土等顆粒(lì)物吹掉。

(5)?改善冷卻介質的散熱效率

若使用硬水作冷卻介質，會使水散熱器結垢(gòu)，降低散熱效果，因此應使用(yòng)合格的軟水作冷卻水。若在軟水中(zhōng)加入1%體積濃度的CuO納米微粒。則可提高40%導熱率。俄羅斯開發(fā)的APBK潤滑油，可改善潤滑油（機油(yóu)）的摩擦性能，對磨損部位進行動态(tài)修複，降低運動副産生的(de)摩擦熱，延(yán)長運動副的使用壽命。

(6)?其他措(cuò)施

治理工程機(jī)械過熱的(de)其他(tā)技術措施還包括：改(gǎi)進柴油機的燃燒工況，提高熱效率；改善液壓動力(lì)元件和執行元件結構和質量；回收制動、減速的慣性能量以及作業裝(zhuāng)置下降的重力勢能，提高液壓能利用效率；優化風扇參數（葉片角(jiǎo)度、風道等）提高(gāo)冷卻能力，采用雙水流散熱器(qì)提高散熱(rè)效率；優化液壓管路(lù)布置和閥類元件動作工況，減小壓力損失；提高操作水平，防(fáng)止超載作(zuò)業；加強地下室内和(hé)深基礎作業場所的通風，并(bìng)避免在太陽輻射最強(qiáng)的時段作(zuò)業。