液壓挖掘機(jī)散熱器管片式油散的設(shè)計及應(yīng)用

　　一、油散的選型配置：

　　目前，散熱器型式比較多，國外由于散熱材料比較過關(guān)，工藝比較先進(jìn)，工程機(jī)械多采用管片式油散或其延伸產(chǎn)品，如日本，韓國，美國等。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，容易實(shí)現(xiàn)流水線生產(chǎn)，且風(fēng)阻較小，容易清洗，方便布置等，但材料性能要求較高。我國受基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)限制，工程機(jī)械用油散多采用鋁制板翅式風(fēng)冷冷卻器。我公司的挖掘機(jī)也選用鋁制板翅式風(fēng)冷冷卻器，該冷卻器每兩層油板間裝設(shè)橫向或縱向的波浪形散熱翅片板(厚度為0.2~0.3mm的鋁片)結(jié)構(gòu)，以增加局部散熱系數(shù)和散熱面積(散熱面積可達(dá)光管的8~10倍)，為防塵，外部裝濾網(wǎng)。翅片式冷卻器的冷卻效果比其他冷卻器提高數(shù)倍，體積和重量相對減小許多，其冷卻效果好、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小強(qiáng)度高。翅片式冷卻器采用鋁片，不僅造價低，而且不易生銹，但風(fēng)阻大、易堵塞、難清洗。

　　二、油散的選型計算：

　　油散的計算主要是根據(jù)熱交換量確定所需的散熱面積，油散的散熱功率P2應(yīng)等于系統(tǒng)的發(fā)熱功P與油箱、管路等元件的散熱功率之差，本計算不考慮油箱、管路等的散熱，同時忽系統(tǒng)溢流損失，并假設(shè)冷卻進(jìn)出風(fēng)量足夠。

　　為平衡油溫，冷卻器的熱交換量等于液壓油放出的熱量

　　液壓油放出的熱量計算：

　　P2=CQP (t2-t1)

　　油液的出口溫度

　　油液的進(jìn)口溫度

　　油的密度

　　油的流量

　　油的比熱容

　　式中：c=1675～2093J/(kg.K)取c=2000J/(kg.K)

　　Q=2×230L/min

　　p=900kg/m3

　　t2-t1=2℃取進(jìn)出油的溫差為2℃

　　計算得p2=26.9Kw

　　油散的散熱面積計算：A=

　　K——油散的傳熱系數(shù)，K=30～350W/(m2.K)取K=50W/(m2.K)

　　△tm——油和風(fēng)之間的平均溫差

　　△tm= -

　　式中：t1——液壓油進(jìn)口溫度，根據(jù)系統(tǒng)發(fā)熱情況確定

　　t2——液壓油出口溫度，根據(jù)系統(tǒng)對油溫的控制要求確定

　　t1——冷卻風(fēng)進(jìn)口溫度，一般為環(huán)境溫度

　　t2——冷卻風(fēng)出口溫度

　　△tm= ℃-℃ =19℃

　　計算得出：A=28-3m2

　　在計算所需的散熱面積后，根據(jù)JB/t7261-94《鋁制板翅式換熱器技術(shù)條件》制造和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)選用油散規(guī)格型號，再結(jié)合油散的外部尺寸等要求確定平板的片數(shù)等。

　　油散的主要性能參數(shù)如下：

　　①油液流量Q=2×230L/min;

　?、陲L(fēng)側(cè)冷卻面積S=50m2;

　　③油側(cè)工作壓力p=1.2Mpa;

　?、苡蛡?cè)壓力損失≤0.15Mpa

　　主要技術(shù)要求如下：

　?、俑骱缚p須焊透，不得有氣孔和裂紋，成型美觀，外表無嚴(yán)重磕碰劃傷;

　?、趶?qiáng)度試驗(yàn)水壓2.4Mpa，歷時30min不泄露;

　?、蹥饷苄栽囼?yàn)氣壓1.6Mpa，歷時5mn不泄露;

　?、芸諝鉃V網(wǎng)網(wǎng)孔2mm，鋼絲直徑0.4mm;

　?、莅b前徹底清除污垢和碎片，吹干內(nèi)部，管口封口。

　　三、油散的安裝：

　　油散采用強(qiáng)制風(fēng)冷方式，借助發(fā)動機(jī)風(fēng)扇冷卻。將油散和發(fā)動機(jī)散熱水箱組合在一起，便于固定安裝，有效節(jié)省挖掘機(jī)轉(zhuǎn)臺上部空間，可以達(dá)到預(yù)計冷卻效果。對于一些大功率工程機(jī)械，如30t以上級挖掘機(jī)，也可以用液壓馬達(dá)驅(qū)動風(fēng)扇，對油散單獨(dú)冷卻。

　　四、油散的使用及改進(jìn)：

　　2002年，投放市場的WY系列產(chǎn)品。夏季施工時，由于環(huán)境溫度過高，導(dǎo)致油溫上升，有些用戶反饋油液溫度過高，也發(fā)生過系統(tǒng)回油單向閥堵塞或回油壓力過高、油散本身質(zhì)量差等原因造成油散開裂，我們針對這一問題進(jìn)行了原因分析和質(zhì)量改進(jìn)，在設(shè)計中通過優(yōu)化管路等系統(tǒng)設(shè)計降低油液發(fā)熱、利用油箱充分散熱、優(yōu)選配套廠家等措施以控制油溫，另外，因油散、水扇相連，有部分用戶反饋發(fā)動機(jī)水箱的散熱效果不好，有些水箱溫度很高、經(jīng)常“開鍋”，今年上半年我們結(jié)合水箱問題綜合考慮又對油散熱器本身結(jié)構(gòu)作了改進(jìn)和試用，采用薄型油散熱器，以減小風(fēng)扇吸風(fēng)阻力、增強(qiáng)空氣流通和循環(huán)，經(jīng)市場使用反饋良好，我們下一步擬對發(fā)動機(jī)水箱和油散的匹配進(jìn)行設(shè)計改進(jìn)和試驗(yàn)，目的是為了更進(jìn)一步的提高水散、油散的散熱效果。