工程機械過[Guo]熱的原因探究[Jiu]及[Ji]治理的六項措(Cuo)施

1.工程機械的熱平衡

(1)?發熱源

工程機械在運(Yun)行中會産生熱量，其發熱源主[Zhu]要有3種：一是柴油[You]機燃燒系産(Chan)生的熱源；二是液壓(Ya)傳動(Dong)和(He)其(Qi)他傳動系的運(Yun)動副在運行中(Zhong)産[Chan]生摩擦熱；三是液壓油在液壓系統内[Nei]流動[Dong]産生的壓力能(Neng)轉化為熱量，散發(Fa)到液壓油和(He)機件中。此外，在[Zai]有太陽輻射的場合作[Zuo]業，還要承受(Shou)太陽的輻射[She]熱，其作業環境溫度可達37 ～60 ℃。

在工程機械主要發熱源中，柴(Chai)油燃燒的廢熱量[Liang]約占工程(Cheng)機械廢熱量的[De]74%，液壓傳動(Dong)及其他傳動系統運(Yun)動的摩擦熱約(Yue)占24%，太陽輻射熱[Re]約占2%。

(2)?散熱源

工(Gong)程機[Ji]械散熱(Re)源的功能是通過冷卻裝置[Zhi]驅動冷[Leng]卻介質，吸收和散(San)發工程機械發(Fa)熱[Re]源産生的廢熱。散[San]熱源包括[Kuo]冷卻介質和冷(Leng)卻裝置。冷(Leng)卻介質有冷卻水、液壓油、變矩器油、機油和空氣；冷[Leng]卻(Que)裝置有風扇、水泵(Beng)、風扇液[Ye]壓[Ya]馬達（或風扇電動機）、液壓[Ya]泵、冷卻水散熱器(Qi)、液壓油散熱器、變(Bian)矩器油散熱器、機油散熱(Re)器、渦輪增壓中冷器、空調[Diao]冷凝器和(He)油箱等。

(3)?熱[Re]平衡

工程機械是集發熱源和散熱源為(Wei)一(Yi)體[Ti]的機械，其熱平[Ping]衡超過或未達到[Dao]熱平衡溫度範圍（即過熱或過(Guo)冷），都會對工程機械運行的可靠性、環[Huan]保性和效率等産生不利影響。理論和[He]實[Shi]踐表明，當(Dang)工程機械(Xie)的發熱和散(San)熱(Re)達到(Dao)最佳平衡[Heng]時，可使工(Gong)程機械處于高效、節能和環保的運行狀态[Tai]。工程機[Ji]械的最佳熱平衡參數如(Ru)下：柴(Chai)油機水溫75～95 ℃，液壓油溫55～75 ℃，變矩器油(You)溫85～90 ℃，機油油溫55～75 ℃。

2.工程機械過熱的原因

(1)?發熱(Re)源産生過量廢(Fei)熱

過量廢熱産生有[You]3種渠道：一是柴[Chai]油機燃燒[Shao]工況差，如噴油壓力調整不(Bu)當、配氣[Qi]相位失調、噴油定時不準、燃[Ran]油(You)中含水量超标、柴油機(Ji)進氣量[Liang]過[Guo]多[Duo]等；二是液壓傳[Chuan]動和其他[Ta]傳動系産生的[De]摩擦熱增多，如[Ru]潤滑不[Bu]良使(Shi)摩擦加劇；三是壓力損失轉(Zhuan)化的[De]熱量過多，如液壓管[Guan]路堵塞或彎度[Du]過大使沿(Yan)途壓力損失增大(Da)，閥組動作過于頻繁，節流和溢流造成[Cheng]能量損失過大。

(2)?散熱(Re)源冷卻能[Neng]力不足

散熱源冷卻(Que)能力不足表現[Xian]在冷卻液質量差、散[San]熱能(Neng)力下降，如冷卻水為硬水，液壓油和機(Ji)油(You)黏度過大，風扇(Shan)、水泵、液[Ye]壓泵和散熱器失修使冷卻能力[Li]不足(Zu)等。此外，環境溫[Wen]度過高、操作失誤都(Dou)可使廢熱産生(Sheng)過多。

3.治理過熱的原[Yuan]則

治理(Li)工程機械過熱的[De]目标是減少發熱[Re]、合理散熱和實[Shi]現[Xian]熱平衡，治[Zhi]理時可遵循如下的原則(Ze)。

(1)?全方位(Wei)原則[Ze]

工程機械熱(Re)平衡是一項系(Xi)統工程，若出現過熱和過冷故障，必須從發熱[Re]源、散(San)熱源和熱平衡等全(Quan)方位[Wei]分析原因并制定維修對策。

(2)?順[Shun]序原則

在分析過熱原因時(Shi)，建議采(Cai)用如下順序原則：環境溫度[Du]→操作→發熱(Re)源→散熱源→綜合分析和治(Zhi)理。采用順序[Xu]原則可保證[Zheng]發現問題[Ti]早、查找問題準、治理效果好。

(3)?防假原則[Ze]

汽缸[Gang]體、汽缸蓋有(You)裂紋以及汽缸墊(Nian)密封失效，都會[Hui]使汽[Qi]缸内的氣體進入冷(Leng)卻水道，引起水散(San)熱器中的冷卻水未到沸點而沸騰；高原地區氣壓(Ya)低，水散熱器的冷卻水也會(Hui)出現[Xian]未到(Dao)沸點即沸騰現象；另外，溫度傳感器[Qi]失效會将水溫、油溫[Wen]誤報。因此[Ci]，在分[Fen]析過[Guo]熱原[Yuan]因時應[Ying]認真分析，防止誤判。

(4)?改[Gai]進原則

近年來，國外新型工程[Cheng]機械普遍采用高效(Xiao)、低耗(Hao)柴油機，同時采用[Yong]按[An]需調(Diao)速的獨立[Li]式液壓驅動風扇和[He]新材質(Zhi)散熱器，所以對老舊工(Gong)程[Cheng]機械發熱源(Yuan)和散[San]熱源系統進行維修時，建(Jian)議采用(Yong)新技術對老舊工程機[Ji]械進行技術改[Gai]進，以實現最佳(Jia)熱平衡。

4.治理過[Guo]熱的技術(Shu)措施

(1)?将風扇[Shan]改為獨立式

傳統機(Ji)型(Xing)的風扇多為非[Fei]獨立的[De]機械連接(Jie)式，即風扇由柴油機曲[Qu]軸通(Tong)過膠帶輪和(He)膠[Jiao]帶驅動，風扇轉速與曲軸轉速同步。該方式在[Zai]低速大負荷工(Gong)況時，風扇冷卻風量不足[Zu]，易導(Dao)緻大負荷時工[Gong]程機械過[Guo]熱；該方式在高速小(Xiao)負荷工況時，風扇高速運(Yun)轉，冷卻(Que)風量過大，易導緻小負荷時工(Gong)程機[Ji]械過冷。

近年來很(Hen)多公司新開發[Fa]的機型[Xing]均采用[Yong]獨立(Li)式可按需調[Diao]速的液壓、電[Dian]子風(Feng)扇，國内(Nei)一[Yi]些維修企業也參照(Zhao)上述機型，将原機的非獨立風扇改裝為(Wei)按需調速的獨立(Li)式風扇。驅動風扇的動力源可按機型的具體情況而[Er]定，液(Ye)壓主[Zhu]回路、支(Zhi)回[Hui]路可分别設置，也可獨立安裝液壓(Ya)泵。

(2)?将散熱器改為分(Fen)置式

傳統的散熱器(Qi)組（模塊）由水散熱器、液壓[Ya]油散熱器(Qi)、變(Bian)矩器油[You]散熱[Re]器、機油散熱器[Qi]等依[Yi]次串聯成一組，安(An)裝在風扇前[Qian]端。這[Zhe]種安裝型式有如下缺點：多個散熱器共(Gong)用1台風扇(Shan)冷(Leng)卻，不能[Neng]按各自的[De]目标冷卻[Que]溫度進行針對(Dui)性冷卻；多個散熱器串聯[Lian]在(Zai)一(Yi)起，使冷卻空氣(Qi)通過各個散熱器的流動阻力增大，并有熱量累積效應[Ying]，縮小了冷空氣與散熱器(Qi)中冷卻液的溫差，降(Jiang)低了散熱效果。

山東某公路工程處對ZL50型裝載機的傳統散熱系(Xi)統進行了改[Gai]造。其采用雙[Shuang]輸出軸液壓(Ya)馬達[Da]分别驅動(Dong)水散[San]熱器風扇和水(Shui)泵，安(An)裝在發動機前(Qian)端，對水散熱器進行[Hang]冷卻，組成1個模塊；液壓油[You]散熱器由(You)電風[Feng]扇冷卻，與水散熱器[Qi]分(Fen)離，安裝在發動機[Ji]另一側[Ce]組成另一模塊。其液壓驅動風扇和電動風扇，均采[Cai]用[Yong]ECV智能控制，可按各自所需調速散熱。

(3)?改進散[San]熱器材質和(He)排列方式

近年來，國内外開發的[De]散[San]熱器(Qi)新材料有鋁泡(Pao)沫材料、石墨泡沫材[Cai]料和鋁(Lü)合金等幾種，其中美國開發的石(Shi)墨泡沫材料(Liao)中的[De]石墨為球形[Xing]網狀結構，接觸[Chu]面很大，具有極(Ji)高的熱擴散率，散熱(Re)系數比傳統銅質散(San)熱器高。鋁合金散熱[Re]器質量輕，抗腐[Fu]蝕性好，散熱效果為銅質散熱(Re)器[Qi]的106%。

鋁質冷卻水散熱[Re]器、中冷散熱器和機油散熱器具有體積小、質量[Liang]輕、結構緊湊等優點，可将其從傳統(Tong)的串聯式(Shi)布置改[Gai]為單層并列式布置，使多個(Ge)散熱器可[Ke]以同時接(Jie)觸[Chu]到風扇的冷[Leng]卻風，避免各散熱器(Qi)熱交(Jiao)換的相互影響，有效提高[Gao]散熱效果(Guo)。合肥某公司生産的叉車，采[Cai]用鋁質[Zhi]闆翅式散熱器代替傳統銅質[Zhi]散熱[Re]器，體積減[Jian]小了50%。

(4)?采用可逆轉風[Feng]扇

通(Tong)常工況下，風扇正轉（吸風）；當散熱器上黏有灰塵等顆粒物時，則可控制風扇反轉（吹風[Feng]），将塵土等顆粒物吹掉。

(5)?改善冷卻介質的[De]散熱效率

若使用硬水作冷卻介質(Zhi)，會使水散熱器結垢[Gou]，降低散熱效果，因此應(Ying)使用合[He]格的軟水[Shui]作冷卻水。若在軟水(Shui)中加入1%體積濃(Nong)度的(De)CuO納米微粒。則可提(Ti)高40%導熱(Re)率。俄(E)羅斯(Si)開發(Fa)的APBK潤滑油，可改(Gai)善潤滑油（機油）的摩擦性(Xing)能，對磨損部[Bu]位進行動态修複，降低運動(Dong)副(Fu)産生的(De)摩擦熱，延長[Zhang]運[Yun]動副的使[Shi]用壽命。

(6)?其他措(Cuo)施

治理工[Gong]程(Cheng)機械過[Guo]熱的其他技術措施還包括：改進柴油機(Ji)的燃燒工(Gong)況，提高熱(Re)效率；改善液壓動力(Li)元件和執行(Hang)元[Yuan]件結構和(He)質量；回收(Shou)制動、減速(Su)的慣性能量以(Yi)及作業裝置下[Xia]降的重力勢能(Neng)，提高液壓(Ya)能利用效率；優化風(Feng)扇參數（葉片角度、風[Feng]道等）提高(Gao)冷卻能力，采(Cai)用雙水流散[San]熱器提高散熱效率(Lü)；優化[Hua]液壓管路布(Bu)置和閥類元[Yuan]件動作工況(Kuang)，減[Jian]小壓力損(Sun)失；提(Ti)高操作水平，防止超載作[Zuo]業；加強地下室内和[He]深基礎作業場[Chang]所的[De]通風，并避免在太(Tai)陽輻射(She)最強[Qiang]的時段作業。