推土機冷卻系統的設計

杜玉煒 何金偉

摘要：推土機作為是土方工程中的主要機械，在路橋及建筑等類別的工程項目中的使用十分廣泛。如何提升推土機的作業能力，保證其施工作業的穩定性，成為研究的主要內容。本文對推土機冷卻系統主要構成及基本要求進行了闡述，對其設計進行了具體的分析。

關鍵詞：推土機； 冷卻系統；設計

冷卻系統作為推土機正常作業的重要系統，系統包括柴油機冷卻系統及液壓傳動冷卻系統兩大類型，柴油機冷卻系統是保證其推土機能夠在適宜的溫度下完成作業內容。依提升柴油機循環效率而言，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。若強制冷卻的效果不理想，就容易導致故障，例如活塞或活塞環及缸套的咬傷、缸蓋出現熱疲勞的裂紋、充氣數下降、機油變質，進而使柴油機的可靠性、動能性及耐久性有所下降。但是，若冷卻過強，將會出現柴油機作業粗暴、零件磨損嚴重及功率損失上升等問題。推土機液壓系統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造成液壓系統的功率偏低，進而是液壓的元件出現過度磨損。同時液壓變矩器沒有得到有效的冷卻，因為油溫過高將導致推土機無法正常運轉。

1.推土機冷卻系統構成

推土機的冷卻系統之中，熱傳遞的部件由水散熱器、油散熱器、空-空中冷器、導風罩、風扇等構成。

通常情況下，推土機柴油機冷卻系統為封閉式強制循環冷卻系統，這樣能夠提升發動機冷卻系統的最高工作溫度。推土機的主要用途決定閉式系統的壓力，一般推土機的排氣閥開啟的壓力為45.5-58千帕，進氣閥在真空1-2千帕時方能開啟；在海拔超過4000米以上的高原使用推土機排氣閥，其開啟的壓力則是70千帕，進氣閥在真空度為1-2千帕時開啟。

良好的推土機冷卻系統需要達到以下三個方面的要求：

1.1柴油機冷卻系統散熱的能力可以達到柴油機在特定作業情況之下的要求，當工作狀況及環境條件出現變化時，依舊能夠保證柴油機作業的可靠性及冷卻水保持為最佳的溫度；

1.2冷卻系統對功率的要求偏低，啟動之后可以在短時間之內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、延長其使用的壽命，進而使成本下降；

1.3液壓油散熱器能夠達到液壓系統對于不同作業情況的要求，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。

2.冷卻系統的設計

2.1冷卻系統計算

夏日的高溫算是推土機冷卻系統最為惡劣的作業情況，所以冷卻系統的計算需要達到推土機在惡劣情之下正常作業的要求。進行冷卻系統計算的步驟可以分為：發動機及液壓系統（變矩器）散熱量的確定；冷卻液或是液壓油流量進行確定；風扇風量、轉速、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

對柴油機冷卻系統散走多少熱量可以通過以下的公式進行計算：

2.1.2冷卻介質流量計算

依據散入冷卻系統之中的熱量，能夠對冷卻空氣、冷卻油及冷卻水的循環量V進行計算：

2.2風扇的設計

通常情況下，鏟運機械基本會使用風吹式風扇，此種方式能夠有效的減少噪音及對環境的污染。

2.2.1風扇外形尺寸及速度的確定。對于功率消耗來說，冷卻效果較好的風扇為大直徑低轉速的風扇，故此，風扇的設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不理想。

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

3.散熱器設計

散熱器是由散熱器芯及柴油機除氣系統兩部分構成。理想的散熱器芯部最好為正方形，風扇的中心與散熱器的芯部位于同一垂直直線之上。因為推土機屬于緊湊型的結構，內部的空間相對有限，為此要充分的利用內部空間。推土機散熱器的熱片片距最好設置為0.3-.41cm，此種結構的散熱片有利于灰塵的排散，即便有灰塵也便于清洗。

4.熱空氣回流擋板設計

推土機散熱罩擋在散熱器前面，會阻擋散熱器的散熱，進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扇的吸氣側，進而導致冷卻溫度上身，散熱的效率降低。為此，需要將散熱器與前機罩內側間的縫隙添堵，使散熱器之前的范圍同發動機室內進行完全的隔離，盡可能的避免熱空氣再循環。在設計階段需要充分的考慮到這一問題，使散熱器與擋風板間有一定的位置移動能力，避免推土機在進行作業時，因為變形的原因而對散熱器總成造成損害。

5.結語

推土機在土方工程之中的應用范圍決定了其穩定性的重要性，保證工程按時、按質完成的基礎就是機械的運作正常，同時也是提升工程質量的重要因素，其對工程的造價都有所影響。為此，在推土機冷卻系統的設計時，一定要與實際的需求充分結合，對系統的穩定性進行提升，使推土機能夠更好在工程項目之中發揮作用。

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作者簡介：杜玉煒（1982.2-），男，漢族，本科，工程師，從事機械設計工作。