推耙机散热系统研究与开发.pdf

14工程机械与维修TECHNOLOGY&MAINTENANCE技术维修0 引言推耙机是针对散料作业开发出的一种工程机械，广泛应用于港口大中型船舶货舱内散装货物堆集、清舱、平舱工作，同时还可用于建筑施工作业、电厂及及矿山沙场等物料归堆作业等。针对农作物类工况推耙机散热系统常被堵塞引起系统高温的问题，我们研究出一种电子风扇中冷器和大片距铜质水散热器，并通过在整机上的合理布置，有效解决了该工况下散热器堵塞及高温问题。1 散热系统结构现状某国三推耙机是根据国家排放法规要求设计的一款排放升级产品，该机型采用上柴 SC8DK 型电控发动机。根据发动机设计要求，除水散热器外还需配装一空空中冷器。在国三升级设计时，水散热器和空空中冷器均采用铝制板翅式结构，且二者并列布置于前机罩内，如图1 所示。与国二推耙机相比，水散热器迎风面积减小了近1/3。铝制板翅式结构散热器的散热效率高于铜质管片式散热器，经计算认为，该设计能够满足发动机散热要求，同时通过发动机热平衡测试证明该设计满足要求。2 故障原因分析2.1 故障现象经售后反馈，该型国三推耙机在使用过程中经常出现散热系统高温现象，导致设备无法正常使用。2.2 作业工况作业物料为船舱内大豆、玉米等粮食作物。工作性质为物料的清舱、平舱工作。工作环境为船舱内部，由于船舱较为封闭，通风差，扬尘大，夏天船舱内部高温时能达 5060。2.3 使用情况该用户设备工作过程中，常有粮食作物通过机罩上的通风孔及机罩间隙进入机罩内部，在风扇风力作用下，粮食作物被吹到散热器表面。由于粮食作物直径大于散热器芯体外翅片片距，造成大量物料堆集在散热器表面，进而堵塞散热器外部通道。由于通风不良，造成散热系统高温。当出现高温后，用户停止作业，将推耙机吊出船舱，利用高压水枪冲洗散热器，对进入散热系统的物料进行清理，如图 2 所示。推耙机散热系统研究与开发徐健 侯玉鹏（山推工程机械股份有限公司，山东济宁 272073）摘要：针对农作物类工况推耙机散热系统常被堵塞引起系统高温的问题，研发出一种电子风扇中冷器和大片距铜质水散热器，并通过在整机上的合理布置，有效解决了该工况下散热器堵塞及高温问题，研究成果可为类似农作物类工况推耙机、推土机等散热系统设计提供借鉴。关键词：推耙机；中冷器；水散热器；电子风扇图1 水散热器和空空中冷器布置图2 进入散热器及机舱内大豆及清理状况1.水散热器 2.空空中冷器CM&M 2023.04152.4 故障原因分析从上面调研知，该型国三推耙机散热系统高温的主要原因是作业物料进入散热器，堵塞风道，散热器通风不畅，进而影响散热所致。同时由于采用高压水枪冲洗散热器，常常造成散热器外翅片倒伏现象，进一步降低了散热器通风量，加剧了散热系统高温。现场调研该用户国二推耙机使用情况，发现国二散热器均已更换自制铜质片式水散热器，且散热片片距较大，一般在 6mm 以上，如图 3 所示。如此设计的散热器具有良好的通过性，当大豆等杂物被风扇吹到散热器上后，由于散热器片距较大，大豆等杂物能够很顺利的通过散热器，不会造成堵塞。另外，即使长时间使用后，散热器外翅片被物料堵塞，大片距的散热器也易于清理，用一般压力的自来水就能轻松冲洗干净。且特制铜翅片强度高，在水的冲击下不会倒伏，提高了散热系统的工况适应性。3 散热系统优化方案通过上述分析知，解决该国三推耙机散热系统高温的关键是减轻或延缓散热器被作业物料堵塞。借鉴该用户国二推耙机的成功经验，就是采用铜质管片式散热器，并将散热器散热片偏距加大至 6mm 以上。但该措施存在2 个问题：一方面，加大片距会降低散热器散热面积，为满足要求，则需要设计尺寸更大的散热器。另一方面，国三发动机需要设计安装空空中冷器，但空空中冷器不能用铜质材料制作。同时，空空中冷器还与水散热器并排安装在前机罩内，使得水散热器没有加大的空间。通过查找相关资料发现，汽车散热系统一般采用电子风扇冷却，由此想到可以将空空中冷器独立出来，通过设计专用导风罩和电子风扇进行单独冷却。空空中冷器腾出的空间则可用于安装加大片距的铜质管片式散热器，并用发动机自带风扇进行冷却。将上述思路与散热器厂家进行了沟通，经确认上述方案具备可行性。散热器厂家根据发动机水散和中冷散热要求分别设计了相应的散热器。优化后的散热系统如图 4 所示。对该户国三推耙机散热系统进行改进设计，将空空中冷散热器独立出来，采用电子风扇独立散热。空空中冷散热器通过减振垫安装在液压缸支架上部。电子风扇采用吸风式，风扇效率高，同时保证与发动机风扇气流一致，提高散热效果。空空中冷器外面安装弧形护网，防止大豆等杂物进入散热器。水散热器采用片距为 15mm 的加大型铜质管片式散热器，散热器通过减振垫安装在前机罩内，散热器与风扇之间增加栅格式防沙护网，减小杂物对散热片的冲击。4 散热系统改进效果验证根据上述优化方案对该用户国三推耙机进行了整改，如图 5 所示。整改后对整机进行热平衡测试，测试结果满足要求。用户通过实际使用，效果良好，能够满足用户工况要求。5 结束语推耙机使用工况恶劣，而国三升级后的发动机散热系统由于采用铝制板翅式复合散热器，其工况适应能力较差。为了满足特殊工况使用要求，需要打破固有思维，进行创新设计。本文的改进方案，成功解决了国三推耙机散热系统高温问题，可为农作物类工况国三推耙机散热系统设计与改进提供参考，且对森林伐木型推土机散热系统设计也有很好的借鉴意义。图4 优化后的散热系统图3 大片距铜质散热器图5 改进后的散热系统实物1.电子风扇散热的空空中冷器 2.中冷器弧形结构护网 3.加大片距的铜质水散热器