推土機(jī)冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

杜玉煒 何金偉

摘要：推土機(jī)作為是土方工程中的主要機(jī)械，在路橋及建筑等類別的工程項(xiàng)目中的使用十分廣泛。如何提升推土機(jī)的作業(yè)能力，保證其施工作業(yè)的穩(wěn)定性，成為研究的主要內(nèi)容。本文對(duì)推土機(jī)冷卻系統(tǒng)主要構(gòu)成及基本要求進(jìn)行了闡述，對(duì)其設(shè)計(jì)進(jìn)行了具體的分析。

關(guān)鍵詞：推土機(jī)； 冷卻系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

冷卻系統(tǒng)作為推土機(jī)正常作業(yè)的重要系統(tǒng)，系統(tǒng)包括柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)及液壓傳動(dòng)冷卻系統(tǒng)兩大類型，柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)是保證其推土機(jī)能夠在適宜的溫度下完成作業(yè)內(nèi)容。依提升柴油機(jī)循環(huán)效率而言，希望能夠盡可能使熱量減少散熱，如此就將受到零件的限制。若強(qiáng)制冷卻的效果不理想，就容易導(dǎo)致故障，例如活塞或活塞環(huán)及缸套的咬傷、缸蓋出現(xiàn)熱疲勞的裂紋、充氣數(shù)下降、機(jī)油變質(zhì)，進(jìn)而使柴油機(jī)的可靠性、動(dòng)能性及耐久性有所下降。但是，若冷卻過強(qiáng)，將會(huì)出現(xiàn)柴油機(jī)作業(yè)粗暴、零件磨損嚴(yán)重及功率損失上升等問題。推土機(jī)液壓系統(tǒng)液壓油適合工作的溫度為60-80°，無論是溫度過高或是過低都會(huì)造成液壓系統(tǒng)的功率偏低，進(jìn)而是液壓的元件出現(xiàn)過度磨損。同時(shí)液壓變矩器沒有得到有效的冷卻，因?yàn)橛蜏剡^高將導(dǎo)致推土機(jī)無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.推土機(jī)冷卻系統(tǒng)構(gòu)成

推土機(jī)的冷卻系統(tǒng)之中，熱傳遞的部件由水散熱器、油散熱器、空-空中冷器、導(dǎo)風(fēng)罩、風(fēng)扇等構(gòu)成。

通常情況下，推土機(jī)柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)為封閉式強(qiáng)制循環(huán)冷卻系統(tǒng)，這樣能夠提升發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的最高工作溫度。推土機(jī)的主要用途決定閉式系統(tǒng)的壓力，一般推土機(jī)的排氣閥開啟的壓力為45.5-58千帕，進(jìn)氣閥在真空1-2千帕?xí)r方能開啟；在海拔超過4000米以上的高原使用推土機(jī)排氣閥，其開啟的壓力則是70千帕，進(jìn)氣閥在真空度為1-2千帕?xí)r開啟。

良好的推土機(jī)冷卻系統(tǒng)需要達(dá)到以下三個(gè)方面的要求：

1.1柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)散熱的能力可以達(dá)到柴油機(jī)在特定作業(yè)情況之下的要求，當(dāng)工作狀況及環(huán)境條件出現(xiàn)變化時(shí)，依舊能夠保證柴油機(jī)作業(yè)的可靠性及冷卻水保持為最佳的溫度；

1.2冷卻系統(tǒng)對(duì)功率的要求偏低，啟動(dòng)之后可以在短時(shí)間之內(nèi)升至正常的工作溫度，而且利于維修及部件的更換，提升其使用的可靠性、延長(zhǎng)其使用的壽命，進(jìn)而使成本下降；

1.3液壓油散熱器能夠達(dá)到液壓系統(tǒng)對(duì)于不同作業(yè)情況的要求，在極為惡劣的情況之下保持油溫能夠控制在正常的范圍之內(nèi)。

2.冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1冷卻系統(tǒng)計(jì)算

夏日的高溫算是推土機(jī)冷卻系統(tǒng)最為惡劣的作業(yè)情況，所以冷卻系統(tǒng)的計(jì)算需要達(dá)到推土機(jī)在惡劣情之下正常作業(yè)的要求。進(jìn)行冷卻系統(tǒng)計(jì)算的步驟可以分為：發(fā)動(dòng)機(jī)及液壓系統(tǒng)（變矩器）散熱量的確定；冷卻液或是液壓油流量進(jìn)行確定；風(fēng)扇風(fēng)量、轉(zhuǎn)速、直徑大小的確定；水散熱器、油散熱器，中冷器散熱面積及芯部尺寸的確定等等。

2.1.1散熱功率的確定

對(duì)柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)散走多少熱量可以通過以下的公式進(jìn)行計(jì)算：

2.1.2冷卻介質(zhì)流量計(jì)算

依據(jù)散入冷卻系統(tǒng)之中的熱量，能夠?qū)鋮s空氣、冷卻油及冷卻水的循環(huán)量V進(jìn)行計(jì)算：

2.2風(fēng)扇的設(shè)計(jì)

通常情況下，鏟運(yùn)機(jī)械基本會(huì)使用風(fēng)吹式風(fēng)扇，此種方式能夠有效的減少噪音及對(duì)環(huán)境的污染。

2.2.1風(fēng)扇外形尺寸及速度的確定。對(duì)于功率消耗來說，冷卻效果較好的風(fēng)扇為大直徑低轉(zhuǎn)速的風(fēng)扇，故此，風(fēng)扇的設(shè)置需要盡可能的接近散熱器的芯部，但是切不可超過散熱器芯部的尺寸，若超過芯部邊緣冷卻的效果將會(huì)不理想。

2.2.2風(fēng)扇消耗功率同風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的三次方比例成為正比，風(fēng)扇噪音同風(fēng)扇葉尖速度的平方成為正比，故此在達(dá)到冷卻風(fēng)量的前提之下，需要盡量是風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速降低。通常情況下，風(fēng)扇葉尖最大線速需要控制在每秒75-80米的范圍內(nèi)，當(dāng)超過每秒86米時(shí)，不僅噪聲會(huì)變大還會(huì)是功率消耗上升。

3.散熱器設(shè)計(jì)

散熱器是由散熱器芯及柴油機(jī)除氣系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。理想的散熱器芯部最好為正方形，風(fēng)扇的中心與散熱器的芯部位于同一垂直直線之上。因?yàn)橥仆翙C(jī)屬于緊湊型的結(jié)構(gòu)，內(nèi)部的空間相對(duì)有限，為此要充分的利用內(nèi)部空間。推土機(jī)散熱器的熱片片距最好設(shè)置為0.3-.41cm，此種結(jié)構(gòu)的散熱片有利于灰塵的排散，即便有灰塵也便于清洗。

4.熱空氣回流擋板設(shè)計(jì)

推土機(jī)散熱罩擋在散熱器前面，會(huì)阻擋散熱器的散熱，進(jìn)而使冷卻空氣空氣的溫度有所上升，熱空氣將有可能重流到風(fēng)扇的吸氣側(cè)，進(jìn)而導(dǎo)致冷卻溫度上身，散熱的效率降低。為此，需要將散熱器與前機(jī)罩內(nèi)側(cè)間的縫隙添堵，使散熱器之前的范圍同發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)進(jìn)行完全的隔離，盡可能的避免熱空氣再循環(huán)。在設(shè)計(jì)階段需要充分的考慮到這一問題，使散熱器與擋風(fēng)板間有一定的位置移動(dòng)能力，避免推土機(jī)在進(jìn)行作業(yè)時(shí)，因?yàn)樽冃蔚脑蚨鴮?duì)散熱器總成造成損害。

5.結(jié)語

推土機(jī)在土方工程之中的應(yīng)用范圍決定了其穩(wěn)定性的重要性，保證工程按時(shí)、按質(zhì)完成的基礎(chǔ)就是機(jī)械的運(yùn)作正常，同時(shí)也是提升工程質(zhì)量的重要因素，其對(duì)工程的造價(jià)都有所影響。為此，在推土機(jī)冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，一定要與實(shí)際的需求充分結(jié)合，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行提升，使推土機(jī)能夠更好在工程項(xiàng)目之中發(fā)揮作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]李志國(guó)，趙軍.關(guān)于D375A-2推土機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)高溫改造的探討[J]. 中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2012（17）.

[2]張啟胤，連晉毅，史富增，曲德韻.基于熱網(wǎng)絡(luò)法的傳動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)熱平衡分析[J]. 建筑機(jī)械化，2012（33）.

[3]閆旭日. D10N推土機(jī)冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化改進(jìn)[J]. 露天采礦技術(shù)，2012（05）.

作者簡(jiǎn)介：杜玉煒（1982.2-），男，漢族，本科，工程師，從事機(jī)械設(shè)計(jì)工作。