装载机冷却风扇驱动特性研究

发布时间：2017-12-18 04:30

  本文关键词：装载机冷却风扇驱动特性研究

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【摘要】：随着国家节能减排要求的日趋严格以及大功率发动机的发展，装载机散热平衡问题越来越被关注。性能优良的散热模块能使装载机各系统工作在最佳温度范围之内，这对提高装载机工作可靠性、燃油经济性和减少排放具有重要意义。而冷却风扇驱动技术对装载机热平衡控制起着重要作用，其发展水平不断促进装载机热平衡技术的进步。本文结合国家科技支持计划课题“面向节能与安全的集成化工程机械装备研发”（课题编号：2013BAF07B04），以国内某50型轮式装载机冷却风扇为研究对象，对冷却风扇驱动特性分析、冷却风扇液压驱动及在装载机上的应用等进行了研究。 首先，以效能单元法为理论基础，采用C++语言编制程序，得到了冷却液散热器、传动油散热器和液压油散热器以环境温度和冷却空气流量为自变量的各散热器的换热特性与阻力特性。利用冷却风扇试验数据基于相似定律确定了冷却风扇性能计算关系拟合式，推导了装载机散热模块中冷却风扇与散热器合理匹配时风扇转速与环境温度关系式，以此确定了冷却风扇转速、静压、转矩、轴功率等与环境温度关联的冷却风扇驱动特性。 其次，将冷却风扇液压驱动分定量系统和变量系统展开研究，按工程机械冷却风扇调速技术发展趋势，确定了液压系统工作原理并作分析，在定量系统中通过电液比例溢流阀节流调节控制风扇转速，变量系统中采用电液比例恒压变量泵进行容积调速控制风扇转速，并对关键液压元件进行了参数计算与选型。针对冷却风扇液压驱动定量系统，具体分析了电液比例溢流阀工作机理之后建立了AMESim的HCD仿真模型，对系统进行了静态特性分析并确定了仿真参数，之后分两种极端工况分析了系统的动态特性。分析了电液比例溢流阀的先导阀半锥角、主阻尼孔直径、先导阀座孔直径对定量系统性能的影响。分析了电液比例恒压变量泵工作机理之后，建立了由变量泵与定量马达组成的冷却风扇泵控系统仿真模型，结合静态特性确定了仿真参数，得到了两种极端工况下变量系统的动态特性。对冷却风扇的机械驱动、液压定量驱动和液压变量驱动模式，从能耗角度对三种驱动模式进行了对比分析，得到了不同驱动模式的随环境温度变化的输入总功率、风扇功率利用率及燃油消耗等状况。 再次，将装载机冷却风扇由机械驱动改进为液压驱动进行分析研究，在工作装置机液耦合仿真原理的基础上，分析了液压系统工作原理，依据工作装置建立动力学仿真模型，，并对作业阻力进行了预估；利用AMESim软件建立了装载机工作装置机液耦合仿真模型，依据工作装置技术参数设置仿真边界条件，对工作装置的工作特性和能耗进行了分析；以装载机I型作业工况的一个工作循环为代表，作了冷却风扇由机械驱动和液压驱动时的总功率对比分析。 综上所述，冷却风扇转速与散热功率的合理匹配需要对风扇转速进行无级调速，本文相关研究内容对国内50型轮式装载机冷却风扇由机械驱动改进为调速液压驱动具有参考价值和指导意义，其方法可应用到其他工程机械中。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH243

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