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关于对筑路机械电液混合智能冷却系统的研究

王举东

龙建路桥股份有限公司

摘要: 筑路机械设备中冷却系统的运行效果关系得到设备整体的使用性能,许多筑路机械主要采用曲轴定传动比驱动的方式,这种方式的预热时间比较长,耗能比较多,而且无法实现快速冷却,导致发动机整体上存在较大消耗,无法满足筑路机械的实际使用需求。而电液混合驱动的智能冷却系统可以有效改善以上问题,本文首先对传统筑路机械冷却系统中的不足进行了分析,同时提出了电液混合智能冷却系统的设计方法,望可以为筑路机械冷却系统的改进和优化提供参考。
关键词: 筑路机械;电液混合;智能冷却系统
DOI:10.12721/ccn.2021.157084
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传统筑路机械冷却系统在运行期间的问题比较多,由于道路施工中的工程量比较大,机械设备在长时间运行过程中容易出现发热情况,若不能及时冷却则会影响机械设备的正常运行,电液混合智能冷却系统的应用能够根据筑路机械的使用情况自动进行冷却处理,保证整个机体能够处于相对稳定的状态,从而实现有序作业,这对提高筑路机械的应用效率和功能性有着积极影响,有助于道路工程施工建设的持续、稳定进行。

1.传统筑路机械冷却系统中的不足

由于道路施工建设中涉及到的内容比较多,筑路机械一直处于高负荷运转的状态,这就导致筑路机械发电机出现高温、发热的情况,在温度超过允许范围后设备就会出现异常情况,无法保证机械设备的正常工作,从而阻碍后续施工作业的顺利开展,无法在要求的时间内完成施工作业。主要导致以上问题的原因就是机械设备中的冷却系统不合理,驱动方式落后,在实际运行期间无法将散热器的作用充分发挥出来,冷却空气无法及时到达发动机温度较高的部位,流动阻力比较大,冷却液的热交换速度比较慢,不但会导致整体的动能消耗增加而且也不能快速冷却,散热效果比较差,在这种环境下筑路机械设备的内部结构很容易出现热变形的情况,严重还会发生燃烧现象。许多施工单位在使用筑路机械的过程中对发动机冷却不足的问题重视度不高,所以就容易发生不同程度的故障问题,必须做好控温处理工作。

2.筑路机械电液混合智能冷却系统的要求

要想改善传统筑路机械冷却系统中的不足,还需要重视先进技术理念的应用,注重智能冷却系统设计,一定要结合道路施工的实际需要来确定该系统的功能性能,保证能够获得良好的使用效果,确保机械设备在实际使用过程中的安全性与可靠性,这是进行相关系统研究和设计的基础和前提。要将高性能、高质量、高品质和高安全性做作为系统设计的主要原则和要求,这样才能保证系统的运行效果,使得筑路机械设备能够得到长时间使用。另外,为了避免受到外界环境因素的影响,在进行筑路机械电液混合智能冷却系统设计的过程中还需要考虑到整体的抗干扰能力,同时也要减少噪音的产生,降低能源的消耗,从可持续发展的角度出发,达到绿色、节能、环保的目的。

3.筑路机械电液混合智能冷却系统的研究

3.1设计方案

发动机以及液压传动系统是筑路机械当中的两大主要发热部分,且发动机和液压传统系统在冷却系统方面有着截然不同的要求,因此在设计和研制筑路机械电液混合智能冷却系统中,笔者尝试分别独立设计研制发动机冷却系统和液压传动系统冷却。在控制发动机冷却系统中的风扇、水泵转速,以及控制液压冷却系统风扇转速的过程当中,笔者将选用一片单片机完成此目的。而在此过程当中,将使用先导溢流式电液比例压力阀对发动机冷却系统当中的风扇和水泵进行控制,从而实现立足于不断变化的冷液温度完成无级变速。使用电机负责完成驱动液压冷却系统中的风扇任务,并通过微控单元负责完成当液压油温度达到最高或最低值时,对其起动和停止进行有效控制。

3.2发动机

发动机智能冷却控制系统包括微控单元、电液比例阀、液压油泵与马达、冷却风扇以及其他部件。采集并经过放大处理的温度信号经由水温传感器传递至微控单元中的A/D转换模块,之后需要对模拟信号进行转换处理,使之成为数字信号之后再将其传输至单片机当中。经过处理后的信号会输出与之相对应的电流模拟信号,而这一信号将负责对电磁比例溢流阀中的移动量进行有效控制,从而完成对节油回路溢流量以及液压系统中油压的调节与改变,进而实现调整冷却风扇和水泵的速度。筑路机械电液智能冷却系统当中用于测控发动机温度的系统,从本质上来说具有一种动态性与随机性,通过结合当前冷却液的实际温度、冷却液需要到达的目标温度,系统可以完成控制和调节比例阀电流的任务。而在发动机冷却系统当中发动机最佳工作温度则是在冷却水处于80-90℃左右。

3.3液压油

在液压系统智能冷却系统当中,位于冷却液出口处的温度信号将通过液压油温度传感器直接传输至微控单元,经过处理后的信号需要对温度是否已经达到规定极限值进行准确判断,如果温度未能达到规定极限值,则冷却风扇将不会工作;反之脉冲信号会从微控单元当中输出,并开启电动机驱动,此时风扇将开始工作。考虑到液压传动系统经常需要在高压环境下工作,一旦液压油过热将会使得油液在短时间内发生变质,并大大降低容积效率。但如果液压油温度过低,则又会大大增加油泵的吸入困难度。通常情况下,在30-50℃的温度范围内是液压油最适宜的工作温度,而这也意味着在液压系统智能冷却系统当中,50℃为该系统中风扇开始工作的上限温度,而30℃则为该系统中风扇停止工作的下限温度。也就是说,当测量传感器的温度信号超过50℃时风扇将开始工作,而一旦发现测量传感器的温度未能达到30℃时风扇将停止工作。

总而言之,本文通过对传统筑路机械冷却系统当中存在的问题进行简单分析,了解到在传统冷却系统当中,因陈旧的驱动方式而容易导致发动机和液压油出现温度过高、冷启动比较困难并且冷却系统易出现高耗能等问题,严重影响了筑路机械设备的正常工作。因此本文通过结合电力和液力驱动的优势,分别对发动机冷却系统以及液压油冷却系统进行重新设计优化,将发动机系统的工作温度控制在80-90℃,将液压系统冷却液的温度控制在30-50℃,从而有效解决发动机与液压油温度过热的问题,确保筑路机械冷却系统的正常运行。

参考文献:

[1]李宝霞,祝成东.工程机械冷却系统智能控制装置设计研究[J].电子元器件与信息技术,2020,4;36(06):40-41.

[2]袁硕,龙茂东.液压控制技术在筑路机械中的应用研究[J].农家参谋,2019,607(02):216-217.