浅析筑路机械冷却装置液压驱动系统的设计

（日照市公路管理局，山东 日照 276800）

浅析筑路机械冷却装置液压驱动系统的设计

刘海军

（日照市公路管理局，山东 日照 276800）

在筑路机械设备中，冷却装置很重要。液压驱动系统是冷却系统的重要组成部分，关系到冷却装置功能的发挥。基于这种认识，本文对筑路机械冷却装置液压驱动系统的设计需求展开了分析，并从系统结构、发动机冷却、液压传动系统冷却和电气系统等方面对系统设计问题进行了探究。

筑路机械；冷却装置；液压驱动；系统设计

随着科学技术的发展，筑路机械的各方面性能都有所提高。而冷却装置的液压驱动系统能否得到合理设计，直接关系到冷却装置能否发挥应有的作用，进而将影响到筑路机械性能的提高。因此，相关人员还应加强筑路机械冷却装置液压驱动系统的设计问题分析，以便合理的实现系统设计，进而更好的推动工业生产技术改革。

1 筑路机械冷却装置液压驱动系统设计需求

在筑路机械运行的过程中，需要依靠冷却装置维持发动机及其它构件的温度，以便使这些机械部件始终处在标准状态，进而使温度过高给机械带来的不利影响得到有效预防。但就目前来看，筑路机械冷却装置存在着多方面问题，以至于无法充分发挥自身作用。首先，筑路机械作为机械设备的一种，同样拥有固定的负荷范围和运行条件。然而就实际情况来看，大多数筑路机械都处在多粉尘和高温的恶劣环境中进行高负荷运行，以至于发动机等部件将产生大量的热。而原本设计的冷却系统难以适应较高的散热和排热要求，以至于无法发挥自身应有的功能。其次，为确保筑路机械设备的性能，一些技术人员会进行冷却系统改造。但冷却扇拥有单一的传统驱动结构，为配备相应辅助机件，所以容易导致冷却空气流动阻力变化不定，进而导致冷却液温差过大。再者，驱动系统作为冷却装置的子系统之一，过去多采用水泵和冷却风扇等构件，需要使空气经过散热器消除产生的热量。而在筑路机械所处的作业环境发生改变的情况下，这种驱动系统散热性能明显无法满足要求。最后，受驱动系统结构缺陷的影响，现有冷却装置只能用于进行发动机冷却，无法满足其它部件的降温需求。面对这些无法满足的需求，还应结合筑路机械实际应用情况进行冷却装置液压驱动系统的设计，继而使筑路机械的冷却装置更好的发挥自身作用。

2 筑路机械冷却装置液压驱动系统的设计探究

2.1 系统结构设计

在筑路机械设备中，发动机和液压系统是两个主要的发热部件，拥有不同的正常工作温度范围，对冷却装置有着不同的要求，在实际设计时需要分别进行冷却。具体来讲，就是要将风扇和散热器分开放置，从而完成两个冷却系统的设计，即发动机冷却系统和液压冷却系统。从结构上来看，筑路机械冷却装置主要由电控单元、冷却液温度传感器、液压泵、冷油器、液压马达、电磁比例溢流阀和油箱等多个部件构成。在装置运行的过程中，这些部件都将发挥重要作用。而两个冷却系统需要共用一个电控单元，然后利用不同温度传感器分别进行风扇和水泵转速的控制。针对发动机冷却系统，可以利用液压驱动进行风扇和水泵控制。而根据冷却温度的变化，油路中的压力将得到电磁比例溢流阀的控制，继而实现风扇及水泵转速的无级调节。利用电机驱动，则能实现液压冷却系统的风扇控制，即利用电控单元在液压油温达到上下极限值时进行启停控制。

2.2 发动机冷却设计

在对发动机冷却系统进行设计时，还应采用无级调压回路作为系统液压基本回路，并在回路中进行溢流阀的安装，从而利用阀的调整压力进行液压泵出口压力的控制，进而使其保持恒定。在实际选用溢流阀时，应选用先导型溢流阀，以实现大过流量、高稳压精度的液压控制，并实现过程连续控制。发动机的冷却液温度可利用温度传感器检测，其能够将检测到信号传递至电控单元。完成该信号处理后，电控单元将发出控制信号，从而进行溢流阀输入电流的调节。考虑到溢流阀调整压力与输入电流呈一定比例，所以可以通过改变输入电流进行节流回路溢流量的调整，进而实现风扇液压驱动系统与液压马达进出口压力差的调节。通过改变油压，则能实现对风扇和水泵转速的调节。但是，如果频繁启动冷却风扇，容易导致驱动系统的稳定性受到影响，并且导致马达启动效率过低。针对这一情况，还应在发动机处在较低温度的条件下，使冷却风扇保持最低稳定转速。该转速需要在溢流阀全开的条件下得到，需要忽略风扇消耗功率。此外，冷却风扇如果功率过高，就会产生噪声。因此，还应按照最大热负荷工况进行风扇最高转速的确定，然后确认最大与最小控制电流，进而实现风扇转速的合理调节。在实际设计时，发动机冷却水的正常工作温度范围在80～90℃之间，最高不超出95℃，还应将80设定为下限温度，上限设定为90℃，然后进行最低转速和最高转速的确认，并使系统在这一范围内根据冷却液温度测量结构实现变速控制。

发动机温度测控系统属于一种动态测控系统，以当前冷却液温度和目标冷却温度为依据，系统能够对比例阀控制电流进行调节。冷却水正常温度范围为80～90℃，不得超过95℃，这就需要将维持风扇最低转速工作的下限温度设置为80℃，在控制的过程中，温度传感器一旦测量温度超过90℃，则会自动控制水泵和风扇以最高转速运转，从而逐渐降低发动机的温度，此时电控单元能够根据冷却液温度测量信号发出控制信号，对溢流阀输入电流进行调节，通过降低输入电流来减小溢流阀调整压力，随着发动机温度的降低，冷却风扇和水泵转速也逐渐降低，直至冷却液温度降低到80℃为止。当测得冷却液温度低于80℃的时候，溢流阀全开，水泵和风扇以最低转速运转，直到冷却液温度达到90℃为止。即系统能够以发动机冷却液温度为依据来对风扇和水泵转速自动化调整，满足筑路机械散热需求。该发动机冷却设计不仅能够控制风扇以最低转速或最高转速运行，还能够根据冷却液温度测量结果和变化实现风机与水泵的变速转换控制。

2.3 液压冷却设计

在液压冷却系统设计方面，考虑到液压系统中的液压油温正常在30～50℃的范围内，最低不小于15℃，最高不超过70℃，以免油液老化变质或粘度过大，进而导致液压元件泄漏量增加或给液压油泵吸油带来困难。所以实际设计中，应将液压油温度设定在50～60℃范围内，使冷却风扇在液压油温度为50℃时停止工作，并在温度为60℃时开始工作。利用液压油温度传感器，则能将液压油温度信号传递至电控单元，然后由电控单元判断是否达到启停界限。结合冷却系统使用要求，还应完成一套信号传输过程的设置，以便使温度信号能够得到及时传递，进而使机械各部件的运行得到协调。

2.4 电气系统设计

随着科学技术的发展，机械操作也在向着自动化的方向发展。所在设计冷却装置液压驱动系统时，还应加强电气系统的设计，从而在设备内部完成自动控制系统的设计，进而为人的操作提供辅助。首先，还应加强电气线路保护功能设计，利用系统“自检测”实现线路保护。采取该种设计方式，能够使设备在线路电流或电压超出标准时实现线路异常信号的调控，从而为设备的安全运行提供保障。其次，应加强设备监控功能设计，即利用系统完成视听信号的及时捕捉，以便对设备运行状态进行准确判定。采取该技术，也能及时发现设备存在的各种异常问题，从而通过解决这些问题降低设备故障发生率。最后，还应加强控制功能设计，利用电气控制系统实现结构复杂设备的自动化调度，如合闸操作等。一旦系统发生故障，其将能及时将故障电路切断，以保护其他部件及线路。

2.5 故障处理方案设计

对于冷却装置液压驱动系统来说，其在运行的过程中会受到多方面因素的影响，例如运行负荷、运行时间及外界环境等，一旦出现故障，很容易影响冷却装置的散热性能。在整个冷却系统规划布置过程中，设计阶段至关重要，设计环节需要统筹考虑后期液压驱动系统故障处理问题，并设计应急处理方案，以此来保证系统运行的稳定性和安全性。结合实际经验，设计冷却装置故障处理方案如下：①在发生故障之后，对冷却系统中散热器、液压泵等设备的工作状态进行观察；②以故障表现为依据尽快确定故障范围，定位系统故障位置，为后续的故障处理做准备；③查找故障原因，并制定简单的处理措施，尽可能的降低故障带来的不利影响。

3 结语

随着公路建设事业的快速发展，筑路工程的作业量也将不断增加，从而导致筑路机械始终处在高负荷运行状态。加强原有冷却装置的液压驱动系统改进，则能使系统的冷却功能得到完善，进而使筑路机械始终保持良好的运行状态。

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1671-0711（2017）04（上）-0094-02