工程機械發動機的性能應用

田雷星 田盼盼

摘 要：本文首先介紹了發動機的幾項基本參數的檢測，然后基于不同類型換熱管單元體性能，從散熱性能、阻力性能、強化評價因子η幾方面進行闡述。

關鍵詞：工程機械；發動機；性能應用

1 引言

伴隨科學技術的飛速發展，越來越多的結構復雜，功能完善，自動化程度高的工程機械如雨后春筍般發展起來。由于惡劣的工作環境等眾多無法避免的因素影響，機械設備時而出現各種故障，使其預定功能喪失，甚至造成嚴重損失。故而如何保證機械設備能夠正常運行成為當務之急。

2 發動機基本參數的檢測

2.1 工作裝置基本參數

以小松PC-220挖掘機為例，工作裝置主要檢測挖掘機的最大挖掘深度、最大挖掘半徑、最大挖掘高度、最大卸載高度、回轉啟動時間、回轉時間、行走速度、行走跑偏、工作裝置自然下降量、工作時間滯后、工作裝置速度。

第一步應當測量挖掘機的最大挖掘深度、最大挖掘半徑、最大挖掘高度和最大卸載高度。

回轉啟動時間的測量，在發動機全速運轉、液壓油45～55℃、動臂水平、斗桿油缸全縮、鏟斗空載的條件下，測量挖掘機回轉180°所用的時間。

回轉時間的測量，在發動機全速運轉、液壓油45～55℃、動臂水平、斗桿油缸全縮、鏟斗空載的條件下，挖掘機先回轉一圈，然后測量其回轉5圈所需的時間。

行走速度的測量，在發動機全速運轉、液壓油45～55℃的條件下，挖掘機在平地預行10米以上，然后測量其行走20米所需的時間。

行走跑偏的測量，在發動機全速運轉、液壓油45～55℃的條件下，挖掘機在平坦的堅硬路面上先行駛10米，然后行駛20米，測量其偏差。

斗齒齒尖下降量的測量，液壓油45～55℃，在額定負載、動臂油缸全伸、斗桿油缸全縮、鏟斗油缸全伸的條件下關閉發動機后巧分鐘測量斗齒齒尖下降量。

工作裝置時間滯后的測量，在發動機低速運轉、液壓油45～55℃的條件下，分別測量鏟斗接地后到車身抬起所需的時間；斗桿瞬時停止的停止時間；鏟斗瞬時停止的停止時間。其分別為動臂、斗桿、鏟斗的時間滯后量。

工作裝置速度的測量，在發動機高速運轉、液壓油45～55℃、鏟斗空載的條件下。分別測量動臂油缸斗齒接觸地面到油缸完全伸出和油缸完全伸出到油缸斗齒接觸地面的時間，其為動臂提升和下降時間；分別測量斗桿油缸完全縮回到完全伸出和完全伸出到完全縮回的時間，其為斗桿挖掘和卸載的時間；分別測量鏟斗油缸完全縮回到完全伸出和完全伸出到完全縮回的時間，其為鏟斗挖掘和卸載的時間。

將上面測量的數據輸入系統，系統會自動評價其是否合格，直接顯示結果。不合格以紅燈顯示。

2.2 控制系統基本參數

控制系統主要檢測發動機油門控制器和液壓泵控制器。發動機油門控制器主要檢查控制器的功能和控制器的內部結構。液壓泵控制器主要檢查流量控制功能、截止功能、截止取消功能、斗桿半流量控制功能、2級溢流控制功能、TVC備用開關為開啟時的控制功能、回轉鎖緊和回轉制動控制功能。然后由檢測人員對其進行評價。同時檢測其是否大修過。

2.3 底盤基本參數

底盤主要檢測傳動系、行駛系、轉向系、制動、保養及整機外觀。，行駛系檢查的內容：檢查車架是否彎、扭、斷裂、銹蝕，車上的螺釘、鉚釘是否齊全、緊固；檢查動臂、斗桿、鏟斗有無彎曲、裂紋、明顯的焊接裂縫；檢查挖掘機的履帶、引導輪、托鏈輪、支重輪、導向輪。傳動系檢查的內容：檢查離合器及其助力液壓系統是否漏油；檢查換擋機構是否調整不良；檢查傳動軸；檢查變速箱。整機外觀主要檢查車的整體外觀和駕駛室。

3 工程機械發動機的性能應用

取管內在不同雷諾數下的散熱性能進行分析，雷諾數Re分別取2000～16000范圍內進行變化，盡量使雷諾數范圍包括了增壓空氣的工作范圍。

3.1 散熱性能

四種換熱管的水力直徑通過積分得到，分別為30mm，25.52mm，25.59mm，24.21mm。以此為基準進行散熱性能的計算。

隨著Re的增加，四種換熱管努爾數Nu都隨之增加，但是增加的幅度在逐漸減小。其中光管的幅度減小的最快，其他三種換熱管的減小幅度差別不大，這說明光管內部傳熱很快到達峰值，其他三種管則沒有。波紋管和縮放管的曲線差距不大，它們最大差幅為0.46%，最小差幅為0.07%；梯形波紋管和波紋管相比，曲線的趨勢相似，但是有明顯的間隔，Nu數有的差幅，最大差幅為35.6%最小差幅為21.9%。

波紋管和縮放管的散熱性能相差很小，且遠優于光管。光管的傳熱因子下降趨勢最明顯，在Re=2000時其傳熱因子J是梯形波紋管的1.12倍，但是下降較快，在Re=4000時，只有梯形波紋管的0.93倍。梯形波紋管雖然在相同雷諾數下的傳熱因子不如波紋管和縮放管，但是其下降趨勢較其他三種管較緩，且雷諾數R。越大，傳熱因子J和波紋管及縮放管的相差越小，和波紋管的最大差幅為21.05%，最小差幅為10.31%。

可以得出結論，光管的散熱性能最差，波紋管的散熱性能最好，縮放管稍低于波紋管，梯形波紋管的散熱性能在高雷諾數Re時稍有改善。

3.2 阻力性能

隨著雷諾數的增加，不同類型的波紋管的摩擦因子f變化趨勢基本一致，均隨著雷諾數的增加而逐漸減少。而同一雷諾數下，光管的摩擦因子最小。其中，光管到波紋管的f因子增幅較明顯，摩擦因子最大增幅為153.27%，最小增幅為17.93%。雖然波紋管和縮放管的摩擦因子f曲線差別不大，但是實際上縮放管的摩擦因子稍大于波紋管。

以此得到的結論是，波紋管內部的流動阻力大于光管，但是由于其管壁的流暢曲線使流動更加順暢，流動阻力要小于類似模型的縮放管和梯形波紋管。

3.3 強化評價因子η

當換熱管強化評價因子η在1以上時，一般認為是有效強化換熱管。梯形波紋管的強化評價因子η曲線一直在y=1的直線之下，說明空氣流過梯形波紋管時與光管相比，雖然散熱性能升高，但同時阻力也增大，所以綜合性能并未得到提升。

在2000

4 結束語

工程機械作為一種基礎施工機械，被廣泛應用于交通運輸建設、礦山開采、城市設施建設以及國防工程建設等領域。近年來，隨著中國經濟的迅速增長，而國家基礎設施建設又是經濟增長中不可或缺的一環，因此對工程機械的需求也逐年上升。在基本背景下，對工程機械發動機性能應用的研究具有重要意義。

參考文獻：

[1] 劉紅.波紋管換熱器性能分析與實驗研究[J].沈陽：沈陽工業大學，2006.