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  小型挖掘机冷却系统组成

  小型挖掘机冷却系统的主要组成有水泵、节温器、散热器、副水箱、冷却风扇、空调制冷制热系统等,散热器和冷却风扇作为冷却系统的关键部分是设计的重点。机器运转时,发动机水泵将冷却液泵送到发动机水套、缸盖中用以冷却机体,如果温度足够高令节温器打开,则吸收热量后的冷却液流入散热器并通过吸风风扇进行散热降温,之后冷却液再被水泵泵送入发动机内,这是冷却系统的主要循环过程。

  1)水泵

  水泵的主要作用是对冷却液进行加压送到机体和缸盖的水套中,加速循环流动。冷却液在水套中吸收燃烧散热后流入水散热器中,经冷却风扇吸风冷却散热后再进入水泵参与循环,因此得以循环冷却发动机。

  2)节温器

  它是控制冷却液流动路径的关键部件,通常安装于缸盖与通往散热器的管路之间,其主要作用是随发动机负荷大小和水温高低来控制冷却液流动的小循环或者大循环的开启与切换。冷却液的小循环,指的是在机器刚启动后的短时间内或环境温度较低运转机器时,机体和冷却液的温度都低于机器的适宜工作温度,为了尽快提升温度同时防止冷却液散热过冷,节温器处于关闭状态,冷却液流经旁通回路直接进入水泵参与循环;大循环则是指冷却液达到了节温器开启温度后,节温器随温度上升逐渐开启直至最大通径,此时冷却液流经散热器通过冷却风扇进行冷却降温,防止系统过热。
小型挖掘机冷却系统组成
  3)散热器

  散热器的主要作用简单来说就是散热。根据功能的不同,散热器又细分为冷却液散热器、液压油散热器、空气中冷散热器。散热器的设计要充分考虑散热器体积、散热面积和散热系数等参数。冷却液散热器,通常简称为水冷或水散,它的主要结构分为上水室、下水室、散热芯体(包含散热翅片)、散热器盖等。上水室联通注水口,平常由散热器盖密封,它连接的是发动机的出水口,相应的下水室连接的就是发动机的进水口。散热器又称换热器,散热芯体由管片式芯体管和与之连接的散热翅片构成[24],管片式芯体管是冷却液的通道,翅片的主要作用是增加散热面积,减小换热器的体积,达到高效、紧凑的目的。

  液压油散热器,通常简称为油冷或油散,主要是对液压通路中的液压油进行撒热冷却。与冷却液散热器相比,液压油散热器没有散热器盖。空气中冷散热器,通常简称为中冷器。它一般只有在配有涡轮增压的机器上才能看到。其主要作用是对经过涡轮增压后温度升高的空气进行冷却,以增大空气密度,保证增压后的发动机获得较高的换气效率。如果增压后的高温空气不经中冷器冷却直接进入发动机,不仅容易导致燃烧温度过高、效率下降,还会带来油耗的上升和尾气排放污染的增加。

  散热器盖的功能是密闭散热器,其上有压力阀门。在机器正常运转时,散热器盖上的阀门一般是关闭,这样可以将散热器内部与外界大气隔离开来,此时散热器内部的压力是略大于大气压力的,散热器盖主要起保压和增压的作用,以此来提高冷却液的沸点,保证机器可以在长时间内正常工作。为保护冷却系统,当温度上升,系统压力高于外部大气压力且达到设定值时,散热器盖上的蒸汽阀门打开释放部分多余压力;而当温度降低,系统压力低于外部大气压力且达到设定压力时,散热器盖上的空气阀打开,使得外部空气进入冷却系统减小压差。4)副水箱副水箱的名称是相对于散热器而言,它是水散的补充,其主要作用是蓄水和补水,即在冷却液温升体积膨胀时储存水箱中溢出的冷却液和在冷却系统缺水时补充给水箱相应的冷却液。随着冷却液的温升膨胀,冷却液的压力逐渐打开散热器盖上的蒸汽阀,散热器中的冷却液随溢流管流入副水箱中;当散热器中冷却液温度下降,系统压力低于外界环境压力时,散热器盖上的空气阀开启,冷却液在压力作用下流回散热器中。在设计冷却系统时要根据系统需求设计容量充足的副水箱。
小型挖掘机冷却系统组成
  5)冷却风扇

  风扇的选择直接影响到主机冷却系统的散热效果、噪声,对于小型挖掘机来讲,目前使用的都是塑料材质吸风式风扇,风扇噪声基本代表了冷却系统的噪声。它安装于散热器的后侧,固定于发动机上,通过皮带驱动,一般不能根据工况自动调节。风扇的风量与其直径、叶片多少、叶片形状、风扇安装角度、等有关。对于吸风式风扇,可以冷却散热器,降低发动机和油底壳的温度,保护电子元器件免受高温的损害等。

  6)空调制冷制热系统

  这里将空调系统列为冷却系统组成的原因,主要是空调系统的冷凝器一般是与散热器串联在一起的,通常置于散热器的前侧,也是通过风扇的吸风进行冷媒的冷媒以达到制冷的目的。下面我们先简要介绍一下空调系统的原理。空调的制冷系统主要包含压缩机、冷凝器、储液干燥器、膨胀阀、蒸发器等。空调制冷时,压缩机工作并将气态的冷媒压缩为高温、高压、气态的冷媒,然后通过管路进入到冷凝器,在冷却风扇空气散热冷却后成为中温、高压的液态冷媒;液化后的冷媒中含有水分和杂质必须经过储液干燥器进行过滤,之后进入膨胀阀;经过过滤干燥后的中温、高压、液态的冷媒经过膨胀阀时,压力、温度急剧下降,成为低温、低压的液态冷媒,之后被送入蒸发器;在蒸发器中,由于空间突然增大、压力减小,液态的冷媒发生汽化并吸收大量的热,因而蒸发器温度下降变冷,这时用风扇吹过蒸发器则出来的是冷风,而空气中的水蒸气遇到冷的蒸发器会冷凝成水并通过出水管流出;最后流经蒸发器的低温、低压、气态的冷媒又进入压缩机继续参与循环。空调制热时就要简单的多,这时不需要冷媒和压缩机等的参与,而是依靠冷却系统的冷却液。当需要制热时,只需要打开暖水开关控制阀,让高温的冷却液通过暖水管路流入到蒸发器暖水管路中,这时使用风扇吹过蒸发器出来的就是热风,而冷却液流经蒸发器后又回到发动机继续参与冷却系统的循环。

  由上我们可以看出,空调系统对热平衡的影响主要是制冷时产生的。制冷时,高温、高压、气态的冷媒流经冷凝器时,释放出大量的热,这些热量部分通过冷却风扇吸风带走,而一部分则被冷凝器后方的散热器吸收起到加热的作用,因此布置冷凝器时必须考虑和散热器的相对位置。
小型挖掘机冷却系统组成
  7)冷却液

  冷却液有时也被称为防冻液,因为它的两个主要的作用就是防沸和防冻。液压小型挖掘机常用冷却液为乙二醇型防冻液,其主要成分有水、乙二醇、添加剂等。乙二醇是一种无色、有甜味、粘稠的液体,其沸点 197.3 ℃,冰点-12.6℃,能与水以任意比例混合。当水溶液中乙二醇的浓度在 60%以下时,水溶液随乙二醇浓度升高冰点降低;但当浓度超过 60%后,随着乙二醇浓度的升高,水溶液的冰点上升,粘度也随着浓度的升高而升高,当浓度达到 99.9%时,其冰点上升至-13.2℃。添加剂的作用主要是调节冷却液性能,防止冷却系统中出现以下故障:

  1.积垢

  冷却液中含有的钙盐和镁盐受热会生成沉淀物,长时间的累积形成的沉淀物就附着在冷却系统内壁上形成积垢,既影响热量的传导,又会增加发动机缸套、活塞环、水泵等的磨损。

  2.沉渣

  由于酸碱原因导致的冷却系统金属腐蚀的产物和冷却液中盐类析出物形成的沉渣,由于体积和重量较大,会堵塞冷却系统中细小的通路,导致流量降低、冷却效果下降。

  3.腐蚀

  冷却系统中的发动机、散热器、缸套等各组成部分材料不同,在酸性或碱性冷却液的作用下容易产生化学反应,造成腐蚀,严重的甚至导致泄露。

  4.穴蚀

  穴蚀是金属表面由于管路中冷却液的高速运动、受振动影响、因压力变化等导致的高压真空气泡爆裂,而引起的材料被剥离现象,是流体系统中的一种常见危害。

  5.气泡

  因液体流动和空气的影响,冷却系统管路中会产生气泡,它会直接导致水泵效率降低,冷却系统效果下降,严重的还会加剧冷却系统金属的损坏。不同的冷却液因添加剂和混合液的比例不同,不可混用。


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