黃 岸

（柳州汽車檢測有限公司，廣西 柳州545007）

0 引言

工程機(jī)械是我國裝備行業(yè)的重要組成部分，也是我國國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)之一。隸屬于鏟土運輸機(jī)械中的輪式裝載機(jī)（以下簡稱“裝載機(jī)”），廣泛應(yīng)用于礦山、基建、道路修建、港口、煤炭、水利等場所，進(jìn)行裝卸、鏟運等作業(yè)，是一種多用途、高效率的工程機(jī)械。

在對裝載機(jī)的研究中，散熱性能無疑是關(guān)系到其工作性能的一個重要指標(biāo)，隨著排放要求的提高，以及工程機(jī)械向大容量、大功率方向發(fā)展，工程機(jī)械的散熱問題逐漸引起了人們的重視，連續(xù)的高強(qiáng)度作業(yè)對裝載機(jī)散熱系統(tǒng)的散熱性能提出嚴(yán)苛的要求，因此，如何用正確的試驗方法，得出準(zhǔn)確的熱平衡數(shù)據(jù)來反映真實的散熱能力顯得至關(guān)重要[1]。

1 試驗方法

裝載機(jī)的散熱系統(tǒng)由水散熱器、液壓油散熱器、中冷散熱器、冷卻風(fēng)扇和導(dǎo)風(fēng)罩組成，各散熱器安裝形式為三并聯(lián)一體式安裝，如圖1所示[2]。一個散熱系統(tǒng)的散熱能力直接體現(xiàn)在幾個散熱器的進(jìn)出口溫度是否達(dá)到設(shè)計要求。現(xiàn)場方法將熱電偶一端連接到數(shù)據(jù)采集儀，另一端則連接到測點。

圖1 散熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

對于水散熱器而言，由于拆裝方便，將熱電偶直接插進(jìn)散熱器進(jìn)出口的冷卻液從而得到水溫，中冷散熱器與水散熱器接法相同將熱電偶插入中冷管測量溫度，但是對于液壓油散熱器，因為拆裝不易，而且拆裝容易引起油料泄露污染環(huán)境，因此只能將熱電偶粘在進(jìn)出口的軟管接頭管壁上，然后用海綿包住保溫，海綿外面用膠布包住以防透風(fēng)，再用卡箍或扎帶固定。

另外，為了換算45℃下各散熱器進(jìn)出口溫度，還要實時測出環(huán)境溫度，只需將熱電偶懸掛在駕駛室附近即可，同時還用杯子保證測點不被陽光直接照射但是要通風(fēng)良好。

2 問題及解決措施

2.1 環(huán)境溫度測量

裝載機(jī)鏟裝運輸都是露天作業(yè)，且環(huán)境大多數(shù)極端惡劣，如煤礦、石場等，懸掛在試驗樣機(jī)駕駛室附近的環(huán)境溫度測點（如圖2）容易受到地表溫度輻射；在作業(yè)過程中，由于發(fā)動機(jī)發(fā)熱、液壓系統(tǒng)發(fā)熱和機(jī)械摩擦發(fā)熱等，環(huán)境溫度測點也會受到來自樣機(jī)本身的溫度輻射；如果風(fēng)扇是吹風(fēng)風(fēng)扇，風(fēng)從車后往車前吹，經(jīng)過散熱器和發(fā)動機(jī)的熱風(fēng)從構(gòu)件之間的縫隙吹到駕駛室附近，也有可能會影響環(huán)境溫度測點的溫度；裝載機(jī)在作業(yè)鏟裝中，前進(jìn)和后退都會受到自然風(fēng)的吹襲，并且風(fēng)向截然相反，環(huán)境溫度測點必將無可避免受到波及。綜上所述，該測點受到的影響因素很多，如圖3所示，不能夠真實反映環(huán)境溫度的真實變化。

圖2 熱平衡試驗裝載機(jī)上的環(huán)境溫度測點

圖3 環(huán)境溫度測點的影響因素

可做一個類似氣象站的百葉箱，百葉箱離地面高度大約1.5 m，放置在試驗現(xiàn)場，把環(huán)境溫度測點放進(jìn)里面，這樣既可以防止太陽對測點的直接輻射、地面的輻射和樣機(jī)輻射，又可以保護(hù)測點免受因為樣機(jī)作業(yè)而引起的熱風(fēng)、強(qiáng)風(fēng)的影響，同時適當(dāng)?shù)耐L(fēng)，能真實地感應(yīng)外界空氣溫度的變化。

2.2 液壓油散熱器進(jìn)出口溫度測量

從試驗方法可知，熱電偶粘在軟管的彎管接頭管壁上，然后用海綿保溫，再用膠布包住保證測點不透風(fēng)，最后上緊卡箍或用扎帶固定住，此時測到的溫度是管壁的溫度而不是油液本身的溫度，雖然溫度有導(dǎo)熱性，會從溫度高的油液傳到溫度低的管壁，但是溫度從油液傳導(dǎo)到管壁的同時也散發(fā)流失到空氣中，因此管壁溫度不等同與液壓油液的溫度，它是有溫差的。

為了測出真實液壓油液的溫度，必須把熱電偶插入油液中測量。設(shè)計一個墊塊，墊塊厚度方向開個螺紋孔。再設(shè)計一個螺栓，沿著螺栓軸心方向鉆個通孔，將熱電偶穿入，并用玻璃膠粘穩(wěn)固定住，如圖4所示[3]。裝配時候先把軟管和墊塊裝好，再裝上散熱器的進(jìn)出口，最后把穿有熱電偶的螺栓裝在墊塊的螺紋孔，這樣就可以直接測到油液的溫度了。

圖4 螺栓

2.3 熱平衡溫度折算方法

熱平衡傳統(tǒng)折算方法為：

其中：Te為折算45℃環(huán)境溫度下熱平衡溫度；Tn為環(huán)境溫度；Teo為當(dāng)前溫度下的熱平衡溫度。采用傳統(tǒng)折算方法時，環(huán)境溫度Tn與Te的線性關(guān)系a為1，無需溫度補償。但是由于空氣、發(fā)動機(jī)冷卻液和油液等介質(zhì)的比熱容不一樣，溫度傳導(dǎo)能力也不盡相同，簡單而籠統(tǒng)的不分介質(zhì)的按照線性比為1來計算45℃環(huán)境溫度下的熱平衡溫度是粗獷及不科學(xué)的，因此有必要找出Te和Tn的線性關(guān)系a，即線性函數(shù)Y=aX+b里的a。

拿水散熱器做例子，做10組熱平衡試驗，在不同環(huán)境溫度下實測出水散熱器進(jìn)口平衡溫度如表1所示。

表1 10組熱平衡試驗水散熱器進(jìn)口處平衡溫度

把得到的數(shù)據(jù)利用EXCEL擬合成直線圖并顯示公式，如圖5所示。

圖5 利用EXCEL做出的擬合圖

從圖中公式Y(jié)=0.7583 X+64.552可知，水散熱器a≈0.76，因此水散熱器熱平衡折算公式為：Te=Teo+（45-Tn）·0.76。同理，用同樣的方法可求出液壓油散熱器和中冷散熱器的a。

2.4 試驗操作手的因素

一次熱平衡試驗2 h，一個操作手前一個小時進(jìn)入狀態(tài)和后一個小時疲勞不在狀態(tài)的操作水平是有差別的，個人的技術(shù)水平和他對樣機(jī)操作的熟練程度等因素對熱平衡試驗數(shù)據(jù)都產(chǎn)生直接的影響。為了盡可能消除這些不利影響，一次試驗一臺樣機(jī)安排兩個操作手分別負(fù)責(zé)前半程和后半程的試驗操作。如果是兩臺樣機(jī)同時做對比試驗，則試驗做到一半時對換操作手，把影響試驗結(jié)果的人為因素降到最低。

3 結(jié)論

通過以上分析看出，影響熱平衡試驗結(jié)果的因素很多，有人為的因素，也有試驗方法的因素，這些不利因素或多或少的影響試驗數(shù)據(jù)，但這并不可怕，只要本著科學(xué)的態(tài)度，積極認(rèn)真的分析原因，就能找到問題所在并一個一個把它解決掉。