探讨液压挖掘机高温的改进方法

1、探讨液压挖掘机高温的改进方法 【摘 要】本文首先介绍了液压挖掘机散热系统以及高温危害，其后重点分析了液压挖掘机高温的改进方法，通过应用独立散热技术，将液压油冷分离出来，做成两个散热器，采用两个风扇进行冷却，以实现液压挖掘机的稳定运行。 【关键词】液压挖掘机;高温问题;改进;独立散热 引言 在液压挖掘机运行过程中，温度过高容易导致各液压执行机构无力、工作动作滞缓的情况，严重时会造成机器失效。对此，必须做好液压挖掘机系统结构改进，实现安全、稳定运行。 1 液压挖掘机散热系统介绍 1.1 挖掘机散热系统构成 传统挖掘机散热系统，发动机直接驱动1个风扇，对合成的一个整体散热器（包括空空中冷、水冷、液压

2、油冷）进行吸风。其中，空空中冷在前端，水冷和液压油冷在后端，采用水冷和液压油冷并联再与空空中冷串联（两并一串）结构构成传统的整体式散热器。风扇通过风扇垫块等固定在发动机的风扇带轮上，风扇的转速由发动机自身曲轴与风扇带轮的速比决定（一般为1：1左右）。 1.2 传统中大型挖掘机散热系统缺陷 传统中大型挖掘机散热器采用空空中冷，水散，油散两并一串结构，散热器芯体面积较大，造成风扇直径过大，选用直径1100mm的风扇在1800rpm时的叶尖线速度达103.6m/s，噪音非常大，安全系数也不高，容易出现高温事故。 2 液压挖掘机高温问题及其危害分析 2.1发动机高温问题 当前，根据部分用户所反馈的产品

3、高温，即发动机“开锅”现象，指的是打开水箱盖之后，水箱里水已经“烧开”，不时地向外喷溅，这也就是发动机水泵工作过程中水循环所产生的问题。 发动机在运转的过程中，由于受到强烈加热的汽缸、缸盖、活塞以及喷油器等零部件出现冷却不及时的问题，则导致可燃混合气出现早燃，从而加剧了发动机过热现象，使得整个工作循环温度高并形成了恶性的循环，造成发动机处在过热状态。发动机高温还容易导致发动机功率下降、运行无力，充气系数不断下降，出现混合气变浓的现象，废气中有害物质浓度大大增加，加剧环境污染。此外，在高温、高压下进行工作，液压挖掘机发动机机油抗氧化安定性逐渐变坏，加剧热分解、氧化以及聚合的过程，导致机油变质，机

4、油粘温性出现变化，粘度下降、稠度变稀，润滑性能变差。同时，零部件因为高温热膨胀，摩擦副间的正常配合间隙变小，加速零部件的磨损，导致发动机使用寿命降低。 2.2 液压系统高温问题 在正常工况下，挖掘机的液压系统在达到热平衡之后，液压油工作温度应处于5080内，一旦超出该范围数值较大，则表示液压系统出现发热问题。一般情况下，其主要的故障表现为挖掘机冷车工作时各种动作均正常，工作约1个小时后，随着机器温度的升高，液压油发生油温特性变化之后，就会出现各个液压执行机构动作滞缓、运行无力，特别是在夏季工地作业时，环境温度过高，油液温升快，机器过热，从而使得工作效率大大下降，严重时甚至会出现停机故障。 3

5、液压挖掘机高温改进独立散热技术的应用 针对上述液压挖掘机高温问题，本文主要从独立散热技术出发，对其进行相应的改进。新型独立散热技术将液压油冷分离出来，做成两个散热器，采用两个风扇进行冷却（图1）。一个散热器是中中空冷与水冷合成，由发动机直接驱动的风扇冷却。一个散热器是液压油冷，由发动机取力口驱动一个齿轮泵带动的马达驱动的风扇驱动，风扇转速根据液压油温高低变化。 图1 独立散热系统布置 散热系统硬件包括1台发动机，2个散热风扇，2个散热器（一台用于水散、中冷、燃油冷，另一个放置液压油冷），1个齿轮泵，1个定量马达，凯斯帕控制硬件（电子控制板ced110、液压传感器，诊断线缆、控制器连接套件、温度

6、传感器接头、din标接头等），独立散热中液压泵安装于发动机自带取力口处，发动机取力口采用13齿，最大扭矩可达209n.m，完全满足凯斯帕齿轮泵的使用要求，齿轮马达带动风扇给液压油散热器提供冷却，齿轮泵与齿轮马达之间，增加溢流阀块，凯斯帕独立散热控制系统提取液压油温度信号，处理后输出一个电流信号调节比例阀的开度，从而调节溢流量，控制马达转速最终控制风扇转速，以满足液压油的散热要求。 3.1 控制器的选择 控制器是实现系统功能的关键元件，是系统的总控制部件，控制着液压油冷却风扇转速与液体温度的逻辑关系，包含了所有的逻辑控制与逻辑计算法则。该机独立散热系统主要是把原来的液压油散热独立出来，增加液压油

7、温度信号提取，处理后输出一个电流信号调节比例阀的开度，从而调节溢流量，控制马达转速最终控制风扇转速，以满足液压油的散热要求。 控制方式：控制器接收液压油温、液压油冷却风扇转速等参数，采用增量式闭环pid控制，动态调节电磁比例阀（电流大小与阀开度成反比）的开度，增加了反转除尘功能，有效解决了散热器上大量灰尘带来的风量不足等缺陷。 3.2 散热器的选择 散热器结构有管带式、管片式、板翅式和翅片管式等多种类型;按加工材料种类主要有铜结构与铝结构等;根据主要加工工艺不同可以分为软钎焊与硬钎焊式。本散热器系统采用板翅式结构。其主要由隔板、内翅片以及散热带和封头、封条组成芯体，再焊接上下集油室、进出油接管

8、等零部件组成整个换热器。主要特点为：散热效率高，承压能力高。 3.3 液压件的选择 凯斯帕齿轮泵kp30如表1。凯斯帕齿轮马达plm20如表2。 表1 主要技术参数 实际排量 30.63cc/rev 连续工作压力 220bar 峰值压力 250bar 最大转速 3000rev/min 输入轴端 sae“b”spline 连接法兰 sae“b”2holes 进出油口 sae直通端口j514，of/od后侧油口 旋向 左旋（逆时针） 轴承 无外置轴承 实际排量 16.85cc/rev 连续工作压力 212.5bar 峰值压力 255bar 最大转速 3000rev/min 输入轴端 平键轴 连接法

9、兰 europen4holes 进出油口 saestraightthreadportsj514，3/4-16unf-2b，侧面油口 旋向 双旋 轴承 日本skf外置轴承 轴封 丁晴橡胶 泄油口 外泄油口，9/16-18unf2b 控制方式 反向功能，电比例溢流阀，防气蚀阀，正旋起作用 控制电压 24v 溢流阀压力设定 180bar 4 独立散热系统的热平衡试验 对改进后的独立散热系统的挖掘机样机进行热平衡试验，试验结果证明改进后的独立散热系统的挖掘机在环境为45度时的水温、液压油温、中冷温度、机油温度及发动机舱温度均满足发动机厂家的要求。最终解决了中大型挖掘机传统散热系统挖掘机水温、液压油温过高、噪音大等问题。 表3 独立散热系统的热平衡试验 水温 液压油温 中冷温度 机油温度 发动机舱温度 实测值 85 77 43.6 102 71 设计值 95 83 53 120 80 结论 合格 合格 合格 合格 合格 注：表中数据均换算为环境温度为45时的数据 5 结语 经分析可以发现，液压挖掘机系统的高温主要可以分为两种：一是液压系统高温，二是发动机高温，对此本文决定对液压挖掘机散热系统进行改进，采用独立散热技术，通过热平