張 靜/ZHANG Jing

（徐工集團(tuán)工程機(jī)械股份有限公司 道路機(jī)械分公司，江蘇 徐州 221004 ）

隨著“一帶一路”戰(zhàn)略規(guī)劃的實(shí)施和推進(jìn)，我國(guó)西部經(jīng)濟(jì)得到了快速發(fā)展，大量的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目在西部地區(qū)陸續(xù)開(kāi)工。壓路機(jī)作為一種增加材料密實(shí)度的壓實(shí)機(jī)械，更是各項(xiàng)工程建設(shè)中不可或缺的關(guān)鍵施工設(shè)備之一。然而隨著西部大開(kāi)發(fā)進(jìn)程的推進(jìn)，由各施工單位帶入的原有設(shè)備越來(lái)越多地體現(xiàn)出其不適應(yīng)性，尤其動(dòng)力系統(tǒng)的故障率呈現(xiàn)高發(fā)狀態(tài)。本文擬通過(guò)對(duì)西部地區(qū)的自然環(huán)境分析，找出壓路機(jī)常見(jiàn)動(dòng)力系統(tǒng)故障出現(xiàn)的原因，并提出解決方案，以供技術(shù)人員在解決壓路機(jī)在使用過(guò)程中出現(xiàn)的動(dòng)力系統(tǒng)問(wèn)題時(shí)進(jìn)行參考。

1 西部地區(qū)自然環(huán)境及對(duì)壓路機(jī)匹配的要求

我國(guó)西部地區(qū)海拔總體較高，海拔高度多在2 000m以上，河流眾多，平原較少，多為山區(qū)、盆地和高原，氣溫的日較差和年較差較大，風(fēng)沙大，冬季平均氣溫多在0℃以下，有些地區(qū)成年積雪，夏季部分地區(qū)高達(dá)40℃以上。壓路機(jī)作為一種持續(xù)作業(yè)時(shí)間較長(zhǎng)、工作負(fù)載大的施工機(jī)械，在這種自然環(huán)境下使用，就需要對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行特殊匹配，特別是在發(fā)動(dòng)機(jī)選型、功率儲(chǔ)備、散熱系統(tǒng)能力、進(jìn)氣過(guò)濾系統(tǒng)能力以及發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)功能上進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，而目前大多施工單位并未認(rèn)識(shí)到該地域性差異而造成的產(chǎn)品功能上的差異化需求，致使多數(shù)壓路機(jī)在使用過(guò)程中可能出現(xiàn)以下3個(gè)方面的問(wèn)題：①發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸套早期磨損；②發(fā)動(dòng)機(jī)水溫高；③啟動(dòng)困難。

2 動(dòng)力系統(tǒng)適應(yīng)性解決方案

2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸套早期磨損原因分析及解決方法

由于我國(guó)西部地區(qū)風(fēng)沙較大，且氣候干燥，多為松土地基，這就造成壓路機(jī)工作過(guò)程中揚(yáng)塵較大。由發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給系統(tǒng)供入的柴油和空氣在氣缸燃燒室內(nèi)形成混合氣并燃燒。當(dāng)進(jìn)入氣缸的空氣清潔度不夠時(shí)，就會(huì)造成氣缸元件的早期磨損。

一般情況下壓路機(jī)配置的空氣過(guò)濾系統(tǒng)大多采用一個(gè)干式空氣濾清器，由外界吸入的臟空氣經(jīng)該空氣濾清器后即進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)。為保證壓路機(jī)能夠正常工作，在灰塵較大的工況下，應(yīng)縮短空濾器的保養(yǎng)周期。由于保養(yǎng)不及時(shí)或保養(yǎng)不當(dāng)，會(huì)造成部分灰塵進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)。而空濾器在使用一段時(shí)間后，由于灰塵在濾芯上的附著量的增多，也使得空濾器過(guò)濾效果降低。部分微小粉塵顆粒也會(huì)進(jìn)入到發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸內(nèi)，造成發(fā)動(dòng)機(jī)的早期磨損。

縮短空濾保養(yǎng)周期，只能在一段時(shí)間內(nèi)避免發(fā)動(dòng)機(jī)的早期磨損，同時(shí)無(wú)疑會(huì)增加保養(yǎng)工作量，還會(huì)縮短濾芯的使用壽命，增加保養(yǎng)成本。同時(shí)在施工工地上很難有專業(yè)清理工具徹底清理空濾濾芯，這使得發(fā)動(dòng)機(jī)早期磨損現(xiàn)象難以避免。

為減少保養(yǎng)工作量，并消除發(fā)動(dòng)機(jī)早期磨損現(xiàn)象，在干式空濾器的前端增加油浴式空氣預(yù)濾器是較為有效的方法。

油浴式預(yù)濾器其工作原理為臟空氣從預(yù)濾器頂端通過(guò)負(fù)壓吸入到預(yù)濾器中，并沿進(jìn)氣管向下行，沖向預(yù)濾器底端的油浴池中。此時(shí)一部分灰塵顆粒被油粘附停滯在油池中，另一部分灰塵隨氣流與油液撞擊產(chǎn)生油霧。油霧與改變方向的氣流向上行，通過(guò)上殼體中多層纏繞的金屬濾網(wǎng)，并濕潤(rùn)粘附在濾網(wǎng)上。隨著進(jìn)氣量的增加，這部分吸附在金屬濾網(wǎng)上的油霧形成油滴，并沖刷粘附在濾網(wǎng)上的灰塵，最終滴落到油池中。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)灰塵的過(guò)濾。其過(guò)濾效果可以達(dá)到98%以上。

在選配油浴式過(guò)濾器時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：一個(gè)是發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，在選配油浴式預(yù)濾器的規(guī)格時(shí)，其適配的功率要比發(fā)動(dòng)機(jī)的功率略大；第二個(gè)是油浴式預(yù)濾器的流量要與原車紙質(zhì)空濾的額定流量盡可能的相近。

通過(guò)采用油浴式預(yù)濾器+干式二級(jí)過(guò)濾空氣濾清器的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣過(guò)濾系統(tǒng)，可保證進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣的清潔度，完全避免發(fā)動(dòng)機(jī)的早期磨損；同時(shí)減少空濾器的保養(yǎng)周期和費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)使用的經(jīng)濟(jì)性。

2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)水溫高原因分析及解決方案

西部地區(qū)山地較多，坡度較陡，壓路機(jī)在坡道施工時(shí)功率消耗大，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)熱量高，這就要求發(fā)動(dòng)機(jī)要配備散熱能力強(qiáng)的散熱系統(tǒng)；同時(shí)由于風(fēng)沙較大，當(dāng)散熱器散熱翅片之間的縫隙被風(fēng)沙的顆粒堵塞時(shí)，也會(huì)影響進(jìn)風(fēng)量，降低原有系統(tǒng)的散熱能力。當(dāng)散熱系統(tǒng)能力不足時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)水溫高，水溫報(bào)警的問(wèn)題。

發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱系統(tǒng)由散熱器、風(fēng)扇、發(fā)動(dòng)機(jī)水泵、發(fā)動(dòng)機(jī)殼體內(nèi)的水道以及冷卻水組成閉式系統(tǒng)。其影響因素有散熱器的散熱面積、散熱器的結(jié)構(gòu)形式、散熱翅片材料、風(fēng)扇直徑、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速、風(fēng)扇葉片形狀以及風(fēng)扇到散熱器之間的距離、風(fēng)扇與導(dǎo)風(fēng)罩之間的間隙、風(fēng)扇進(jìn)入導(dǎo)風(fēng)罩的尺寸等。由于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是影響壓路機(jī)各項(xiàng)性能參數(shù)的主要指標(biāo)，因此當(dāng)壓路機(jī)出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象時(shí)，一般不能采用提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)降溫的目的。通常采用的方法有以下幾種。

1）清洗散熱器散熱片，確保翅片間無(wú)堵塞物。由于壓路機(jī)多采用吸風(fēng)式風(fēng)扇，因此外部灰塵極易進(jìn)入散熱器翅片之間，使得冷卻風(fēng)無(wú)法進(jìn)入，造成散熱器散熱能力下降，進(jìn)而引起發(fā)動(dòng)機(jī)高溫。在清洗散熱翅片時(shí)，應(yīng)用壓縮空氣從內(nèi)（發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)）向外吹走灰塵和附著物。

2）拉大散熱器與風(fēng)扇之間的距離。由于風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)，空氣在風(fēng)扇和散熱器之間會(huì)形成流場(chǎng)。根據(jù)流場(chǎng)分析，隨著二者距離的增大，流經(jīng)冷卻風(fēng)扇的風(fēng)量得以加強(qiáng)，可以提高散熱器的散熱能力；同時(shí)隨著二者之間距離的增大，流場(chǎng)的均勻度也隨之提高，這可以進(jìn)一步提高散熱器的散熱能力。因此當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)高溫現(xiàn)象時(shí)，通過(guò)拉大散熱器與風(fēng)扇間的距離可以提高散熱器散熱能力。通常情況下，將散熱器向外移動(dòng)，使之遠(yuǎn)離發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇。但此時(shí)應(yīng)注意風(fēng)扇至少有1/2的寬度位于散熱器導(dǎo)風(fēng)罩內(nèi)，以形成穩(wěn)定的流場(chǎng)。

3）更換大直徑風(fēng)扇。其目的是增大通過(guò)散熱器的風(fēng)量，從而提高散熱能力。風(fēng)量即單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)風(fēng)扇出風(fēng)口（或進(jìn)風(fēng)口）截面的空氣體積。其計(jì)算公式為：風(fēng)量=風(fēng)速×過(guò)風(fēng)面積。而增大風(fēng)扇直徑即可增大過(guò)風(fēng)面積，從而達(dá)到增大風(fēng)量的目的。在更換風(fēng)扇時(shí)，應(yīng)注意風(fēng)扇葉片與導(dǎo)風(fēng)罩之間應(yīng)留有8～10mm間隙，以避免由于發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)而造成的風(fēng)扇葉片與導(dǎo)風(fēng)罩之間的磕碰，從而損壞風(fēng)扇葉片。

2.3 啟動(dòng)困難原因分析及解決方案

通常情況下，壓路機(jī)配備的冷啟動(dòng)裝置為進(jìn)氣預(yù)熱系統(tǒng)，即在發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣回路上安裝預(yù)熱塞，以便在啟動(dòng)時(shí)對(duì)燃燒室內(nèi)的空氣進(jìn)行加熱。當(dāng)預(yù)熱塞工作時(shí)，可使汽缸內(nèi)空氣溫度快速升高，從而提高了壓縮終了時(shí)的空氣溫度，使噴入氣缸的柴油易于燃燒。

但該種方法在較為寒冷的地區(qū)，特別是甘肅、西藏等地預(yù)熱效果并不明顯，仍常出現(xiàn)啟動(dòng)困難的問(wèn)題。

分析壓路機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程，當(dāng)接通鑰匙開(kāi)關(guān)后，蓄電池的電流通過(guò)啟動(dòng)繼電器到達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電機(jī)，啟動(dòng)電機(jī)開(kāi)始工作。啟動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，從而使氣缸活塞進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)，完成發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣的4個(gè)過(guò)程，形成一個(gè)工作循環(huán)，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。因此影響發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)性能的因素有蓄電池容量、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、燃油霧化效果、氣缸內(nèi)空氣溫度、進(jìn)氣量等原因。

低溫會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部機(jī)油粘度增高，起動(dòng)阻力矩增大，需要外部提供更大的啟動(dòng)功率。而對(duì)于普通蓄電池來(lái)說(shuō)，在低溫情況下其容量也會(huì)降低，這是因?yàn)樵诘蜏厍闆r下，蓄電池內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)的速度就會(huì)變得緩慢，蓄電池對(duì)外供放電的能力就會(huì)大大下降。當(dāng)溫度每下降1℃時(shí)，電瓶容量大約會(huì)下降0.8%；這極易造成電瓶虧電而影響啟動(dòng)性能。同時(shí)低溫還使得發(fā)動(dòng)機(jī)殼體溫度降低，燃油霧化效果變差，出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火困難，或發(fā)動(dòng)機(jī)冒黑煙的現(xiàn)象。因此為進(jìn)一步改善其啟動(dòng)性能，通常采用的方法如下。

1）增加液體燃油加熱器，給發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液升溫。將主機(jī)柴油箱中的柴油通過(guò)電磁通斷閥引入到加熱器的燃燒室內(nèi)進(jìn)行燃燒，燃燒產(chǎn)生的熱量通過(guò)加熱器內(nèi)部的散熱器傳遞到加熱器的水套上。發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻液通過(guò)加熱器上的進(jìn)水口進(jìn)入水套中，在水泵的作用下沿加熱器水套循環(huán)，再?gòu)募訜崞鞯某鏊谳敵?，在此循環(huán)過(guò)程中冷卻液被加熱，之后進(jìn)入到發(fā)動(dòng)機(jī)殼體的水套中。經(jīng)過(guò)加熱后的冷卻液在發(fā)動(dòng)機(jī)殼體中循環(huán)，提高了整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)殼體溫度，使得機(jī)油粘度降低，降低啟動(dòng)阻力；殼體溫度升高，使得燃油霧化效果提高，同時(shí)可提高氣缸內(nèi)空氣溫度，使得燃油能夠較快達(dá)到燃點(diǎn)，燃燒更加充分。

2）采用對(duì)低溫不敏感的蓄電池，或增大蓄電池容量。采用對(duì)低溫不敏感蓄電池，可以減少蓄電池的低溫?fù)p失，保證蓄電池的容量。增大蓄電池的容量是使得蓄電池的容量?jī)?chǔ)備加大，以滿足啟動(dòng)電機(jī)多次啟動(dòng)對(duì)電量的需求。

3）增大發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量。隨著海拔高度的升高，空氣密度會(huì)越來(lái)越小，單位時(shí)間內(nèi)吸入發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的空氣會(huì)逐漸減少，造成發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量不足，從而使得燃燒不充分，輸出的動(dòng)能不足以克服負(fù)載阻力，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)不起來(lái)。選用增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，可有效解決該問(wèn)題。當(dāng)無(wú)法更換為增壓發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，還可通過(guò)加裝風(fēng)扇或增氧裝置得到改善。在發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口加裝風(fēng)扇，其目的通過(guò)風(fēng)扇攪動(dòng)空氣，增加進(jìn)風(fēng)口處空氣流量，從而達(dá)到增大進(jìn)氣量的目的。而加裝增氧裝置的目的是增加吸入空氣中的氧氣含量，使得燃燒更加充分。

3 結(jié) 語(yǔ)

1）壓路機(jī)使用環(huán)境的地域性差異會(huì)造成對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)配置的不同需求，當(dāng)忽視此差異的存在時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的產(chǎn)品故障。

2）風(fēng)沙大是造成發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的早期磨損的原因之一，通過(guò)增加油浴式預(yù)濾器，可有效避免該故障的出現(xiàn)。

3）散熱器堵塞及長(zhǎng)期的大負(fù)載作業(yè)是發(fā)動(dòng)機(jī)水溫高的主要原因，清理散熱器翅片、拉大風(fēng)扇和散熱器之間的距離，尤其是更換大直徑風(fēng)扇可使該問(wèn)題得到有效解決。

4）高原地區(qū)尤其在寒冷季節(jié)里，發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)問(wèn)題更是高發(fā)故障。通過(guò)增加燃油預(yù)熱器、增加蓄電池容量、加裝風(fēng)扇和增氧裝置，均可有效解決該問(wèn)題。

5）以上觀點(diǎn)基于在現(xiàn)有機(jī)型上的進(jìn)行局部改進(jìn)以解決出現(xiàn)的問(wèn)題。應(yīng)用上述方法已解決多臺(tái)壓路機(jī)產(chǎn)品出現(xiàn)的問(wèn)題，試驗(yàn)驗(yàn)證是切實(shí)可行的，且投入小，具有較高的性價(jià)比。