【摘要】：裝載機(jī)作為最常用的工程機(jī)械之一,在工程施工中發(fā)揮著重要的作用,隨著技術(shù)不斷的進(jìn)步及工程的需要,同時(shí)受到國家節(jié)能減排和日趨嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)影響,裝載機(jī)冷卻系統(tǒng)面臨著能耗高,冷卻能力不足等問題,如何設(shè)計(jì)出阻力特性小,換熱能力強(qiáng)的散熱器結(jié)構(gòu)及具有高效冷卻性能的冷卻系統(tǒng)成為了研究人員們關(guān)注的重點(diǎn)。本文以一種裝載機(jī)新型雙循環(huán)冷卻系統(tǒng)為研究對象,以某50型裝載機(jī)原冷卻系統(tǒng)作為對比分析對象,根據(jù)強(qiáng)化傳熱理論,基于數(shù)值模擬技術(shù)對兩種冷卻系統(tǒng)散熱特性進(jìn)行研究,結(jié)合裝載機(jī)整車?yán)鋮s系統(tǒng)試驗(yàn),驗(yàn)證數(shù)值分析方法的可行性與準(zhǔn)確性。本文針對裝載機(jī)冷卻系統(tǒng)主要進(jìn)行了以下主要研究工作:(1)本文對兩種冷卻系統(tǒng)進(jìn)行對比分析,冷卻系統(tǒng)內(nèi)各散熱器均采用板翅式結(jié)構(gòu),根據(jù)傳熱學(xué)相關(guān)理論,對板翅式散熱器流道內(nèi)翅片傳熱機(jī)理進(jìn)行了闡述。以兩種冷卻系統(tǒng)內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)空冷及水冷中冷器內(nèi)部的鋸齒和波紋型翅片為例,對兩種中冷器翅片進(jìn)行單元體仿真分析,并對兩種中冷器冷側(cè)翅片單元體內(nèi)部的溫度場、壓力場和速度場進(jìn)行了具體的分析討論,根據(jù)冷熱側(cè)翅片仿真結(jié)果擬合出翅片壓降隨流速的變化曲線,從而求解得到了多孔介質(zhì)模型的多孔介質(zhì)參數(shù)。針對鋸齒和波紋型翅片的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了研究,分析不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下鋸齒和波紋型翅片的傳熱特性和阻力特性的變化。(2)運(yùn)用多孔介質(zhì)模型對兩種冷卻系統(tǒng)中發(fā)動(dòng)機(jī)中冷器整體模型進(jìn)行仿真,分別對兩種中冷器內(nèi)部熱特性與阻力特性分布狀態(tài)進(jìn)行分析。為了分析增壓空氣在冷卻回路內(nèi)的壓力變化,對增壓空氣全程壓力損失計(jì)算公式進(jìn)行了推導(dǎo),分析了不同發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下兩種中冷器內(nèi)增壓空氣全程壓力損失大小,并給出了發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速下,增壓空氣全程各部位壓降情況。經(jīng)計(jì)算,在發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速下,水冷中冷器增壓空氣全程壓力損失比空冷中冷器減少了4.78kPa。通過對增壓空氣在回路內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)的分析,推導(dǎo)出增壓空氣在冷卻回路內(nèi)流動(dòng)所需時(shí)間計(jì)算公式,并對比分析了增壓空氣在回路內(nèi)的流程遲滯效應(yīng)。對水冷中冷器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),分別對水冷中冷器冷側(cè)流道流動(dòng)形式和中冷器芯體結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行優(yōu)化分析,優(yōu)化后的水冷中冷器冷側(cè)壓力損失降低了33.01%,熱側(cè)壓力損失降低了55.71%。(3)根據(jù)裝載機(jī)整車結(jié)構(gòu),建立原冷卻系統(tǒng)和雙循環(huán)冷卻系統(tǒng)整車動(dòng)力艙模型,對兩種冷卻系統(tǒng)在動(dòng)力艙內(nèi)的溫度場、壓力場及速度場特性進(jìn)行了對比研究。通過分析發(fā)現(xiàn),雙循環(huán)冷卻系統(tǒng)散熱器迎風(fēng)面上溫度及壓力分布更均勻,散熱能力更強(qiáng),散熱器組總阻力更小,動(dòng)力艙內(nèi)風(fēng)道流速也更大。為進(jìn)一步改善冷卻系統(tǒng)的冷卻效果,對雙循環(huán)冷卻系統(tǒng)動(dòng)力艙隔斷進(jìn)行分析,并根據(jù)動(dòng)力艙進(jìn)氣孔可開孔區(qū)域的進(jìn)氣速度分布情況對動(dòng)力艙進(jìn)氣孔進(jìn)行設(shè)計(jì),結(jié)果表明采用隔斷處理后,雙循環(huán)冷卻系統(tǒng)總散熱能力提升了11.12%。(4)對裝載機(jī)兩種冷卻系統(tǒng)場地試驗(yàn)進(jìn)行了介紹,并給出了熱平衡時(shí)各散熱器的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。通過對冷卻系統(tǒng)性能進(jìn)行分析可發(fā)現(xiàn),相比于原冷卻系統(tǒng),雙循序冷卻系統(tǒng)散熱能力更強(qiáng),在滿足相同的散熱條件下,雙循環(huán)冷卻系統(tǒng)所需功耗更小,相比原冷卻系統(tǒng),雙循環(huán)冷卻系統(tǒng)效率提升了16.16%。
【圖文】：

第 1 章 緒論，液壓系統(tǒng)的液壓油散熱器及傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)油散熱器等，由風(fēng)扇推動(dòng)冷空散熱器，從而將各熱源熱量帶走。但因?yàn)檠b載機(jī)行駛速度低、發(fā)動(dòng)機(jī)功率大高溫天氣常常出現(xiàn)冷卻系統(tǒng)冷卻能力不足的現(xiàn)象，影響車輛的可靠性及壽命相關(guān)技術(shù)及科研成果的不斷發(fā)展，各大主機(jī)廠家紛紛投入到對冷卻系統(tǒng)的研高系統(tǒng)的冷卻性能，降低系統(tǒng)功耗。目前，不同廠家裝載機(jī)的散熱器總成布所不同，主流的冷卻形式依然為機(jī)械式驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇推動(dòng)冷卻空氣冷卻散熱器總器總成中的各散熱器可布置為串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)等形式，但由于動(dòng)力艙內(nèi)，通常為了達(dá)到良好的散熱效果，多采用串并聯(lián)的型式進(jìn)行布置。

（a）布置形式示意圖 （b）實(shí)物圖圖 1.2 雙循環(huán)冷卻系統(tǒng)高低溫散熱器總成布置形式的研究對象為一種新型雙循環(huán)冷卻系統(tǒng)，通過與原冷卻系統(tǒng)進(jìn)行對冷卻系統(tǒng)冷卻性能的優(yōu)劣。如圖 1.2 所示，為雙循環(huán)冷卻系統(tǒng)高低形式，該冷卻系統(tǒng)采用的冷卻形式與原冷卻系統(tǒng)有所不同，新型冷循環(huán)回路組成，其中發(fā)動(dòng)機(jī)水冷散熱器依舊采用的是空冷形式，，用為高溫散熱器，放置在第二排，其整條冷卻回路被稱為高溫循環(huán)冷中的中冷器、傳動(dòng)油和液壓油散熱器均采用水冷形式，由同一冷卻器進(jìn)行冷卻，最后流經(jīng)低溫散熱器將熱量散失掉，低溫散熱器為空一排，而該冷卻回路被稱為低溫循環(huán)冷卻回路。低溫與高溫散熱器卻風(fēng)扇前進(jìn)行冷卻，而水冷中冷器、液壓油散熱器、傳動(dòng)油散熱器以在裝載機(jī)動(dòng)力艙內(nèi)較靈活的布置。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH243

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2707043