礦用小松HM400 鉸卡發動機散熱系統優化研究

周 寧，查曉嘉

（江西銅業公司 城門山銅礦,江西 九江 332100）

某露天銅礦2010 年引進了的小松HM400 鉸卡作為主要的采剝運輸設備，但隨著使用年限的增加，設備老化嚴重，故障頻發。特別是夏季重負荷低轉速運行時，發動機極易出現水溫高現象，嚴重影響設備正常使用。為此，該礦山組織技術人員針對小松HM400 鉸卡普遍存在的發動機水溫高故障，展開了發動機散熱系統優化研究工作，并根基研究成果對散熱系統進行技術改造，徹底了解決了此故障。

圖1 小松HM400 鉸卡現場作業圖

1 小松HM400鉸卡發動機水溫高故障原因分析

小松HM400 鉸卡發動機水溫高故障在夏季為頻發故障，該礦山維修技術人員展開了數次大修均未能徹底的解決此故障，而此型號鉸卡是該礦山的主要運輸設備，目前已經嚴重影響了礦山的正常生產運營。針對此現狀，該礦組織技術人員及管理人員，成立了技術攻關小組，從各方面對此故障進行了原因分析，為下一步進行技術改造奠定基礎。原因分析采用全面質量管理里中較為成熟的“人、機、料、法、環”分析模式尋找主要故障原因。

1.1 員工因素

影響小松HM400 鉸卡發動機散熱的可能的人為因素，主要為駕駛員對散熱器堵塞及冷卻液位檢查不到位。在出現發動機水溫高故障后，該礦山迅速制定了規范的發動機散熱系統點巡檢制度，督促操作人員及設備維護人員嚴格按照制度進行散熱器及冷卻液位檢查，并有專人抽查及考核。通過方式，發動機水溫高故障有一定的緩解，但不能徹底的解決此故障。

1.2 機器因素

通過技術攻關小組研究發現，小松HM400 鉸卡引擎罩散熱孔小，發動機熱量難以及時散發，風冷效果較差。此設計缺陷理論上將會導致引擎罩內集聚高溫持續升高，排出罩外熱量較少， 從而導致發動機水溫升高。技術組認為這是導致發動機水溫高故障的主要因素。

1.3 原材料因素

小松HM400 鉸卡發動機散熱系統采用的原材料主要是指散熱器風扇產生的風冷及冷卻液的水冷。需要確定原材料是否影響發動機水溫高的方法較為簡單，只需要測定散熱器風扇轉速以及冷卻液質量，并對比相關標準即可，經測定這兩項指標值均達標，故可排除此因素。

1.4 制度因素

針對小松HM400 鉸卡發動機水溫高故障已經建立了完善的點巡檢制度及考核制度，制度較為完善，故此因素也可排除。

1.5 環境因素

影響小松HM400 鉸卡發動機散熱系統正常運轉的環境因素較多，比如高溫天氣，礦山粉塵，雨雪天氣等。其中技術組認為礦山粉塵最有可能會對散熱系統正常運轉造成影響，主要原因為粉塵等小顆粒的吸入易堵塞散熱器，影響散熱器散熱效果，技術攻關小組通過組織維修人員經常檢查、清洗散熱器后，發動機水溫高故障有所緩解，但是仍未完全解決，故此因素非主要原因。

綜上可知，通過巧妙運用全面質量管理中“人、機、料、法、環”分析模式，技術攻關小組基本確定了小松HM400 鉸卡發動機水溫高的主要故障原因，即發動機散熱系統固有的設計缺陷導致了此故障的發生。后期技術攻關小組基于此對發動機散熱系統進行了技術改造。

圖2 發動機散熱系統線路控制圖

2 小松HM400鉸卡發動機散熱系統技術改造實踐

2.1 技術改造措施制定

針對小松鉸卡發動機熱量散發受制約的問題，經小組成員多次討論決定，同時在以下四個方面進行技術改造;

（1）運用兩臺電機風扇給散熱器芯部吸送冷風、增強吸排循環；

（2）運用另兩臺電機風扇抽排發動機周圍散發的高溫 ；

（3）運用控制器實現發動機溫控電機風扇轉速 ；

（4）運用電子屏實現水溫實時監控并有警報提示。

2.2 技術改造實施

技術攻關小組根據以上制定的技術改造措施，對小松HM400 鉸卡發動機散熱系統進行了技術改造，通過對所需風扇功率、尺寸、安裝位置和控制器、顯示器功率、固定方式進行了認真研討和反復測算，設計繪制了線路控制圖，病制定出了實施步驟。

在繪制完成技術改造的線路控制圖后，技術攻關小組即開始實施技術改造，技術改造按以下五個步驟進行：

（1）在小松鉸卡前端散熱器靠前10cm 處固定兩臺17 寸的大功率電機風扇，給散熱器芯部吸送冷風，同時增強引擎罩內空氣吸排循環；

（2）在引擎蓋后頂端另固定兩臺相同的風扇，抽排發動機上方散發的熱量出引擎罩；

（3）在安裝風扇線路時，根據功率需求使用兩套線路控制四臺風扇運轉；

（4）控制器通過檢測溫度來調節風扇轉速，以節省電能、降低線路負荷、減少風扇噪音、延長風扇壽命，同時對控制器進行程序改動，設定水溫70°以上時溫度越高風扇轉的越快；

（5）安裝水溫電壓組合表，方便駕駛員實時掌握發動機水溫，同時又解決了小松鉸卡不發電難觀察以及導致電瓶存電耗完難啟動的問題。

2.3 技術改造效果檢查

通過對實施技術改造的K2 鉸卡技改前和技改后的發動機水道外圍溫度進行測量 ，發現發動機水溫同比下降了10°C，未出現“開鍋”現象，達到了設計要求，效果超出了我們預期，可解決生產實際問題。

3 結論

通過對小松HM400 鉸卡發動機散熱系統的研究及技術改造實踐，全面解決了夏季生產中頻繁出現發動機水溫高現象,同時緩解了發動機機油溫度、變矩器油溫過高及周圍管路、線路、密封件老化等一系列迸發癥狀。在經濟效益方面，單臺鉸卡的技術改造費用僅800 元，而不進行改造直接更換老化的散熱零部件單臺鉸卡需要花費12 萬元，取得了較大的經濟效益。同時技術改造后發動機水溫高故障明顯減少，緩解了小松HM400 鉸卡因高溫無法長時間運行的困境，有效延長了小松鉸卡散熱零部件的使用周期。