工程机械发动机的性能应用

田雷星 田盼盼

摘 要：本文首先介绍了发动机的几项基本参数的检测，然后基于不同类型换热管单元体性能，从散热性能、阻力性能、强化评价因子η几方面进行阐述。

关键词：工程机械；发动机；性能应用

1 引言

伴随科学技术的飞速发展，越来越多的结构复杂，功能完善，自动化程度高的工程机械如雨后春笋般发展起来。由于恶劣的工作环境等众多无法避免的因素影响，机械设备时而出现各种故障，使其预定功能丧失，甚至造成严重损失。故而如何保证机械设备能够正常运行成为当务之急。

2 发动机基本参数的检测

2.1 工作装置基本参数

以小松PC-220挖掘机为例，工作装置主要检测挖掘机的最大挖掘深度、最大挖掘半径、最大挖掘高度、最大卸载高度、回转启动时间、回转时间、行走速度、行走跑偏、工作装置自然下降量、工作时间滞后、工作装置速度。

第一步应当测量挖掘机的最大挖掘深度、最大挖掘半径、最大挖掘高度和最大卸载高度。

回转启动时间的测量，在发动机全速运转、液压油45～55℃、动臂水平、斗杆油缸全缩、铲斗空载的条件下，测量挖掘机回转180°所用的时间。

回转时间的测量，在发动机全速运转、液压油45～55℃、动臂水平、斗杆油缸全缩、铲斗空载的条件下，挖掘机先回转一圈，然后测量其回转5圈所需的时间。

行走速度的测量，在发动机全速运转、液压油45～55℃的条件下，挖掘机在平地预行10米以上，然后测量其行走20米所需的时间。

行走跑偏的测量，在发动机全速运转、液压油45～55℃的条件下，挖掘机在平坦的坚硬路面上先行驶10米，然后行驶20米，测量其偏差。

斗齿齿尖下降量的测量，液压油45～55℃，在额定负载、动臂油缸全伸、斗杆油缸全缩、铲斗油缸全伸的条件下关闭发动机后巧分钟测量斗齿齿尖下降量。

工作装置时间滞后的测量，在发动机低速运转、液压油45～55℃的条件下，分别测量铲斗接地后到车身抬起所需的时间；斗杆瞬时停止的停止时间；铲斗瞬时停止的停止时间。其分别为动臂、斗杆、铲斗的时间滞后量。

工作装置速度的测量，在发动机高速运转、液压油45～55℃、铲斗空载的条件下。分别测量动臂油缸斗齿接触地面到油缸完全伸出和油缸完全伸出到油缸斗齿接触地面的时间，其为动臂提升和下降时间；分别测量斗杆油缸完全缩回到完全伸出和完全伸出到完全缩回的时间，其为斗杆挖掘和卸载的时间；分别测量铲斗油缸完全缩回到完全伸出和完全伸出到完全缩回的时间，其为铲斗挖掘和卸载的时间。

将上面测量的数据输入系统，系统会自动评价其是否合格，直接显示结果。不合格以红灯显示。

2.2 控制系统基本参数

控制系统主要检测发动机油门控制器和液压泵控制器。发动机油门控制器主要检查控制器的功能和控制器的内部结构。液压泵控制器主要检查流量控制功能、截止功能、截止取消功能、斗杆半流量控制功能、2级溢流控制功能、TVC备用开关为开启时的控制功能、回转锁紧和回转制动控制功能。然后由检测人员对其进行评价。同时检测其是否大修过。

2.3 底盘基本参数

底盘主要检测传动系、行驶系、转向系、制动、保养及整机外观。，行驶系检查的内容：检查车架是否弯、扭、断裂、锈蚀，车上的螺钉、铆钉是否齐全、紧固；检查动臂、斗杆、铲斗有无弯曲、裂纹、明显的焊接裂缝；检查挖掘机的履带、引导轮、托链轮、支重轮、导向轮。传动系检查的内容：检查离合器及其助力液压系统是否漏油；检查换挡机构是否调整不良；检查传动轴；检查变速箱。整机外观主要检查车的整体外观和驾驶室。

3 工程机械发动机的性能应用

取管内在不同雷诺数下的散热性能进行分析，雷诺数Re分别取2000～16000范围内进行变化，尽量使雷诺数范围包括了增压空气的工作范围。

3.1 散热性能

四种换热管的水力直径通过积分得到，分别为30mm，25.52mm，25.59mm，24.21mm。以此为基准进行散热性能的计算。

随着Re的增加，四种换热管努尔数Nu都随之增加，但是增加的幅度在逐渐减小。其中光管的幅度减小的最快，其他三种换热管的减小幅度差别不大，这说明光管内部传热很快到达峰值，其他三种管则没有。波纹管和缩放管的曲线差距不大，它们最大差幅为0.46%，最小差幅为0.07%；梯形波纹管和波纹管相比，曲线的趋势相似，但是有明显的间隔，Nu数有的差幅，最大差幅为35.6%最小差幅为21.9%。

波纹管和缩放管的散热性能相差很小，且远优于光管。光管的传热因子下降趋势最明显，在Re=2000时其传热因子J是梯形波纹管的1.12倍，但是下降较快，在Re=4000时，只有梯形波纹管的0.93倍。梯形波纹管虽然在相同雷诺数下的传热因子不如波纹管和缩放管，但是其下降趋势较其他三种管较缓，且雷诺数R。越大，传热因子J和波纹管及缩放管的相差越小，和波纹管的最大差幅为21.05%，最小差幅为10.31%。

可以得出结论，光管的散热性能最差，波纹管的散热性能最好，缩放管稍低于波纹管，梯形波纹管的散热性能在高雷诺数Re时稍有改善。

3.2 阻力性能

随着雷诺数的增加，不同类型的波纹管的摩擦因子f变化趋势基本一致，均随着雷诺数的增加而逐渐减少。而同一雷诺数下，光管的摩擦因子最小。其中，光管到波纹管的f因子增幅较明显，摩擦因子最大增幅为153.27%，最小增幅为17.93%。虽然波纹管和缩放管的摩擦因子f曲线差别不大，但是实际上缩放管的摩擦因子稍大于波纹管。

以此得到的结论是，波纹管内部的流动阻力大于光管，但是由于其管壁的流畅曲线使流动更加顺畅，流动阻力要小于类似模型的缩放管和梯形波纹管。

3.3 强化评价因子η

当换热管强化评价因子η在1以上时，一般认为是有效强化换热管。梯形波纹管的强化评价因子η曲线一直在y=1的直线之下，说明空气流过梯形波纹管时与光管相比，虽然散热性能升高，但同时阻力也增大，所以综合性能并未得到提升。

在2000

4 结束语

工程机械作为一种基础施工机械，被广泛应用于交通运输建设、矿山开采、城市设施建设以及国防工程建设等领域。近年来，随着中国经济的迅速增長，而国家基础设施建设又是经济增长中不可或缺的一环，因此对工程机械的需求也逐年上升。在基本背景下，对工程机械发动机性能应用的研究具有重要意义。

参考文献：

[1] 刘红.波纹管换热器性能分析与实验研究[J].沈阳：沈阳工业大学，2006.