發(fā)布時間：2016-10-22 06:35

第 1 章 緒論

熱管理技術(shù)對提高整車性能潛力巨大，直接影響著汽車動力系統(tǒng)的整體工作性能，是車輛未來智能化技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。采用先進的設(shè)計理念研究高效可靠的熱管理系統(tǒng)，是目前提高發(fā)動機功率密度和改善經(jīng)濟性的重要技術(shù)手段之一，因此，對車輛熱管理系統(tǒng)進行深入研究很有必要。裝載機作為非道路用工程車輛，工作環(huán)境非常惡劣，發(fā)動機產(chǎn)生的熱量、液壓系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量也隨之增加，從而使整車熱負(fù)荷越來越大，整車熱平衡溫度過高會導(dǎo)致發(fā)動機充氣效率降低引起功率下降；液壓系統(tǒng)溫度過高會使液壓油粘度降低，影響其熱穩(wěn)定性從而增加了泄露，導(dǎo)致執(zhí)行機構(gòu)工作無力、動作緩慢，液壓系統(tǒng)的可靠性降低，嚴(yán)重時會產(chǎn)生重大安全事故。與此同時，2015 年 10 月 1 日國家對非道路工程機械產(chǎn)品強制執(zhí)行國三排放標(biāo)準(zhǔn)，裝載機要維持正常的工作狀態(tài)以及達(dá)到新的排放法規(guī)要求，就需要對更多的熱源進行更合理的散熱，因此，對裝載機整車熱管理系統(tǒng)進行研究很有實際意義。

......

第 2 章 工程車輛用散熱器強化傳熱分析

2.1 板翅式散熱器換熱機理

板翅式散熱器的換熱原理及換熱表面溫度分布如圖 2.2 所示，在一次換熱面和二次換熱面同時進行著熱交換。因為沿流動方向的翅片長度遠(yuǎn)比翅片厚度大，因此翅片的導(dǎo)熱可以作為一維導(dǎo)熱計算。隨著翅片與流體的對流換熱，靠近翅片中心處溫度逐漸降低，中部溫度趨于流體溫度。其中，T 為流體的溫度，tw為隔板表面溫度。

2.2 基于遺傳算法的散熱器性能多目標(biāo)優(yōu)化

多目標(biāo)優(yōu)化的目的使相互矛盾的目標(biāo)值在允許的約束范圍內(nèi)得到相對最優(yōu)的數(shù)值。散熱器優(yōu)化的目標(biāo)是在滿足工作需要的換熱量的同時，又要盡可能的減小沿程阻力損失，以減小不必要的能量消耗。作為冷卻系統(tǒng)的重要組成部分，散熱器的功能是實現(xiàn)冷、熱流體間的熱量交換，因此散熱器的散熱功率為最重要的性能評價指標(biāo)。同時，為了降低泵的功率以降低油耗，通過散熱器的流體壓力損失應(yīng)在保證散熱功率的前提下盡可能小。因此，將散熱器散熱量和冷、熱流體側(cè)壓力損失作為設(shè)計時的主要目標(biāo)。采用 MATLAB 遺傳算法工具箱中的 NSGA-Ⅱ多目標(biāo)優(yōu)化算法，優(yōu)化求解計算過程如圖 2.3 所示，計算過程參數(shù)設(shè)置如表 2.2 所示，遺傳算法優(yōu)化程序的初始條件如表 2.3 所示。

第 3 章 動力艙熱環(huán)境預(yù)測及冷卻系統(tǒng)性能分析................37

3.1 動力艙內(nèi)部換熱機理分析.............37
 3.2 CFD 數(shù)值仿真 ............39
 3.3 空氣流量分布不均勻性分析...........49
 第 4 章 裝載機工作裝置液壓系統(tǒng)熱特性研究................ 61
4.1 虛擬樣機模型 ............. 61
 4.2 熱液壓系統(tǒng)建模 ............... 63
 4.3 熱液壓系統(tǒng)仿真結(jié)果分析 ............... 67
 第 5 章 溫控獨立冷卻系統(tǒng)性能研究 ............. 75
5.1 溫控獨立冷卻系統(tǒng)介紹 ........ 75
5.2 冷卻系統(tǒng)仿真模型 .......... 76
 5.3 獨立冷卻系統(tǒng)仿真...............82

第 6 章 裝載機整車熱平衡試驗

6.1 整機性能試驗

試驗?zāi)康模簽榱苏莆?50 裝載機雙泵合流液壓系統(tǒng)的工作性能，了解動力艙內(nèi)部熱環(huán)境以及整機熱平衡狀態(tài)，為研究裝載機對惡劣工況的適應(yīng)狀態(tài)提供參考數(shù)據(jù)，對典型工況下的裝載機工作狀態(tài)進行現(xiàn)場試驗。內(nèi)容：對 50 裝載機在不同工況下的整車熱平衡狀態(tài)進行測試，評價裝載機散熱系統(tǒng)工作性能。試驗樣機為某廠家生產(chǎn)的 50 國Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)輪式裝載機，為了提高裝載機的作效率，該機采用雙泵合流工作液壓系統(tǒng)和全液壓負(fù)荷傳感轉(zhuǎn)向系統(tǒng)大幅度降低油耗。當(dāng)裝載機需要轉(zhuǎn)向時，轉(zhuǎn)向泵優(yōu)先給轉(zhuǎn)向系統(tǒng)供油，多余的油液提供給工作系統(tǒng)。不轉(zhuǎn)向時，當(dāng)工作裝置系統(tǒng)壓力達(dá)到卸荷閥調(diào)定的壓力 12MPa 時，轉(zhuǎn)向泵提供給工作裝置的油液經(jīng)卸荷閥流回油箱，從而提高整機的作業(yè)效率。試驗樣機主要參數(shù)如表 6.1 所示。

6.2 試驗結(jié)果分析

圖 6.5 為 V 型鏟裝作業(yè)過程中裝載機液壓系統(tǒng)壓力變化曲線，從圖中我們可以看到：由于液壓系統(tǒng)具有負(fù)荷傳感控制轉(zhuǎn)向的定量液壓系統(tǒng)，并具有雙泵合流功能，但是在實際施工操作中，裝載機工作裝置負(fù)載變化頻繁且變化范圍較大，而兩個定量泵的輸出流量始終保持不變，在鏟掘和動臂滿載舉升過程中產(chǎn)生較大的溢流損失，不但造成了功率的浪費，而且會使液壓系統(tǒng)溫度升高。此外，轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)轉(zhuǎn)向時的壓力波動較大，壓力損失較大，會產(chǎn)生較多的熱量。空載試驗是在工作裝置無負(fù)載的情況下行的，表征整車工作系統(tǒng)在無負(fù)載干擾下自身的性能，通過對該工況的測試，可以了解整機液壓系統(tǒng)的原始特性，高速跑作業(yè)試驗場地如圖 6.8 所示。
...

第 7 章 結(jié)論與展望

本文以提高輪式裝載機整車?yán)鋮s系統(tǒng)散熱效率和節(jié)能環(huán)保為目的，結(jié)合“十二五”國家科技支撐計劃課題“面向節(jié)能與安全的集成智能化工程機械裝備研發(fā)”，采用理論推導(dǎo)、數(shù)值仿真和試驗相結(jié)合的研究方法，對工程車輛整車?yán)鋮s系統(tǒng)匹配和控制策略等關(guān)鍵技術(shù)進行了研究，，主要工作如下：(1) 分析了板翅式散熱器的換熱機理，對裝載機用液冷型散熱器進行了參數(shù)匹配研究。采用 MATLAB 遺傳算法對液冷型板翅式油散熱器和中冷器進行了多目標(biāo)優(yōu)化，選出了合適的參數(shù)匹配模型，并通過試驗驗證了仿真流程的準(zhǔn)確性，有效縮短了設(shè)計周期。對散熱器的強化傳熱進行了基礎(chǔ)性研究，對帶三角擾流翼的波紋翅片的強化傳熱特性進行了三維 CFD 仿真，并對長度、高度和傾斜角的影響進行了綜合評價。(2) 在 UG 軟件中建立了裝載機動力艙三維仿真模型，采用 CFD 方法分析了高溫?zé)嵩磳恿ε搩?nèi)熱環(huán)境的影響；基于多孔介質(zhì)模型和傳熱學(xué)基本理論推導(dǎo)了散熱器表面空氣速度分布不均勻時散熱器空氣側(cè)的阻力模型和換熱模型，并與均勻分布時的特性進行了比較，為進行一維和三維耦合仿真提供了指導(dǎo)。在 AMESim 軟件中搭建了整車?yán)鋮s系統(tǒng)一維仿真模型，采用一維和三維耦合仿真的方法分析了現(xiàn)有冷卻系統(tǒng)在典型作業(yè)工況下的工作性能，分析了單流程和雙流程結(jié)構(gòu)散熱器的散熱性能，仿真模型的開發(fā)為新型冷卻系統(tǒng)的設(shè)計提供了必要的仿真平臺。

.......

參考文獻(xiàn)（略） 

本文編號：148760