張 超，徐 威，董永平ZHANG Chao, XU Wei, DONG Yong-ping（徐州徐工挖掘機(jī)械有限公司，江蘇 徐州 221000）

故障&事故 Fault & Accident

挖掘機(jī)冷卻系統(tǒng)加注除氣困難分析與排除

張 超，徐 威，董永平
ZHANG Chao, XU Wei, DONG Yong-ping
（徐州徐工挖掘機(jī)械有限公司，江蘇 徐州 221000）

[摘 要]以大型液壓挖掘機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)加注除氣困難為切入點(diǎn)，分析原因，并對(duì)理論分析進(jìn)行實(shí)測(cè)，找到了解決此類問題的方法，并排除故障。

[關(guān)鍵詞]挖掘機(jī)；冷卻系統(tǒng)；除氣困難

冷卻系統(tǒng)是大型液壓挖掘機(jī)必不可少的組成部分，設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)時(shí)必須按照相關(guān)要求，按照一定的方法，規(guī)定的時(shí)間內(nèi)有效地去除系統(tǒng)中滯留的空氣。當(dāng)冷卻液缺失或者更換時(shí)，需要及時(shí)補(bǔ)充。冷卻系統(tǒng)中滯留的空氣會(huì)對(duì)添加的冷卻液產(chǎn)生阻力，致使加注量不足。此時(shí)，冷卻液溫度升高，發(fā)動(dòng)機(jī)熱平衡被打破，其零部件遭到損壞。所以，冷卻系統(tǒng)的加注和除氣是十分必要的。本文以大型液壓挖掘機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)加注除氣困難為切入點(diǎn)，分析原因，并對(duì)理論分析進(jìn)行實(shí)測(cè)，找到了解決此類問題的方法，并排除故障。

某大型液壓挖掘機(jī)樣機(jī)下線后，冷卻液加注時(shí)，發(fā)現(xiàn)困難異?！，F(xiàn)象具體表現(xiàn)為：按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)在17L/min流量下加注，冷卻液很快充滿加注管口，經(jīng)測(cè)算，此時(shí)一次性加注率不超過冷卻系統(tǒng)總?cè)莘e的35%，低于發(fā)動(dòng)機(jī)需求的90%。此后啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，在水泵運(yùn)轉(zhuǎn)下冷卻液流入整個(gè)冷卻系統(tǒng)，停機(jī)后一段時(shí)間后，繼續(xù)加注冷卻液。如此反復(fù)，直至按要求完成加注，時(shí)間為1h，高于發(fā)動(dòng)機(jī)需求的25min。經(jīng)過分析，判斷加注過程中冷卻液遇到了很大的阻力，這種阻力來自于冷卻系統(tǒng)中的空氣。因此，冷卻系統(tǒng)如何除氣，成為解決加注困難的一個(gè)重要因素。

如圖1所示,冷卻系統(tǒng)由膨脹罐、副水箱、壓力蓋、上水室、散熱器芯子及連接膠管和卡箍等構(gòu)成。因?yàn)榻宇^或管路的泄露都將導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)回路無法正常工作，按著由簡(jiǎn)入深的原則，檢查各連接處的卡箍及膠管有無松動(dòng)漏氣，發(fā)現(xiàn)并無異常。

圖1 原始冷卻系統(tǒng)

接下來按照冷卻系統(tǒng)原理排查結(jié)構(gòu)。此冷卻系統(tǒng)屬于整體式正壓除氣式冷卻系統(tǒng)。經(jīng)過排查，此冷卻系統(tǒng)存在以下問題。

1）如圖2所示，此冷卻系統(tǒng)的副水箱無膨脹空間。副水箱的主要功能是促使空氣從經(jīng)由透氣孔進(jìn)入副水箱實(shí)現(xiàn)水氣分離, 進(jìn)而空氣達(dá)到一定壓力，從壓力蓋處排出空氣。副水箱通常具備提供冷卻液膨脹空間、提供冷卻液儲(chǔ)備容積以及維持水泵進(jìn)口處足夠冷卻液壓力的功能。如圖3所示冷卻液由冷態(tài)變?yōu)闊釕B(tài)時(shí)所需要的空間視為膨脹空間。冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須保證在“冷態(tài)滿”液位以上有最小為冷卻系統(tǒng)總?cè)莘e6%～12%的膨脹空間。經(jīng)計(jì)算，該發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的總?cè)莘e為80L，膨脹空間的容積不小于80×6%=4.8L。更改后的結(jié)構(gòu)如圖4所示，副水箱中增加加注頸用以提供足夠的膨脹空間，按照需求并結(jié)合實(shí)際空間布置將膨脹空間的容積定為5L。加注頸上開有?3mm的除氣孔，保證快速加注同時(shí)防止造成過量加注。

圖2 原始副水箱剖面圖

圖3 更改后副水箱

2）如圖2所示，該冷卻系統(tǒng)副水箱上冷卻液液位報(bào)警器的位置需要改進(jìn)。冷卻液液位傳感器必須安裝在“冷態(tài)滿”與最大抗進(jìn)氣液位之間。加注時(shí)，冷卻液是由加注口進(jìn)入副水箱，并從注水口流入發(fā)動(dòng)機(jī)水泵入口。加注完成后或者使用過程中，冷卻液的最低液位不得低于注水管口的上面約總?cè)莘e的6%處，防止空氣從注水口進(jìn)入冷卻系統(tǒng)。更改前，冷卻液液位傳感器的位置幾乎與注水管口是齊平的，改進(jìn)后如圖3所示。

3）去除如圖1所示中的膨脹罐，排除系統(tǒng)漏氣、壓力蓋無法正常開啟等隱患。

4）注水口的內(nèi)徑不符合發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)冷卻系統(tǒng)的需求。對(duì)照需求，在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的流量小于757L/min時(shí)，注水口的內(nèi)徑應(yīng)為19～25mm，而原始副水箱的注水口內(nèi)徑為18mm。因此，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)將副水箱注水口內(nèi)徑更改為22mm，如圖3所示。

5）冷卻系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液出口位置高于散熱器冷卻液入口，導(dǎo)致冷卻液的流向是從上而下，系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生大量氣泡，不便于除氣。因此需將散熱器的芯體和上水室的位置加高，使散熱器冷卻液入口的位置高于發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液出口的位置，讓冷卻液的流向自下而上，減少氣泡產(chǎn)生，并使空氣順利地經(jīng)透氣孔進(jìn)入副水箱，如圖4所示。

圖4 更改后的冷卻系統(tǒng)

上述問題整改完畢后，再次裝機(jī)測(cè)試。在17 L/min的冷卻液加注流量下進(jìn)行一次性加注冷卻液，首次加滿率達(dá)到了冷卻系統(tǒng)總?cè)莘e的92%，且加注時(shí)間大約為4分45秒，滿足發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)冷卻系統(tǒng)的需求。

綜上所述，冷卻系統(tǒng)的加注除氣對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)是十分必要的，冷卻液加注除氣困難會(huì)增加發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)時(shí)間，減少發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命。除此之外，冷卻系統(tǒng)中存在空氣會(huì)降低冷卻系統(tǒng)的散熱能力，對(duì)液壓挖掘機(jī)的整機(jī)性能和可靠性影響很大。

（編輯 吳學(xué)松）

［中圖分類號(hào)］TU621

［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］B

［文章編號(hào)］1001-1366(2015)04-0087-02

［收稿日期］2015-01-21

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