[實用新型]工程機械液壓驅動風扇冷卻系統及風扇轉速控制閥

無效

• 申請號: 200720194442.X
• 申請日: 2007-12-05
• 公開（公告）號: CN201132972Y
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發明（設計）人: 李建科;陳強;鄭鵬飛
• 申請（專利權）人: 三一重工股份有限公司
• 主分類號: E02F9/00
• 分類號: E02F9/00;F01P7/04;F01P5/02;F15B21/04;E02F9/22
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 逯長明

技術領域

本實用新型涉及機械領域，具體來說是一種液壓驅動風扇冷卻控制系統，用于工程機械的系統散熱。

背景技術

在工程機械中，風扇冷卻系統是維持機械正常工作的一個溫度調節系統，用于控制動力系統水溫或者是液壓系統油溫。尤其是全液壓平地機由于在大負荷施工或高速轉場過程中，其液壓系統、動力系統會產生大量的熱量。如果不采取散熱措施或散熱效果不理想都將導致如下問題：

(1)溫度高會出現液壓系統油液黏度降低，潤滑部位的靜壓油膜被破壞，加速液壓件運動副的磨損，油液泄露增加，密封件加速老化，液壓元件中因熱膨脹系數不同造成運動副之間間隙變小發生卡滯，液壓油早期氧化等現象，直接導致液壓系統性能、可靠性和液壓件使用壽命降低。

(2)對于動力系統將導致發動機進氣溫度升高，空氣密度下降，汽缸燃燒不充分，排煙增加，不僅不能滿足發動機排放法規要求；還會導致發動機汽缸熱負荷、機體溫度升高，冷卻水開鍋、功率下降，嚴重時還將導致發動機拉缸、軸瓦燒死等現象，使整機不能正常工作。

而當平地機在冬季除雪、高原作業時，常常由于環境溫度過低，導致液壓油黏度過高，油泵吸油阻力增加，嚴重時造成油泵吸空、氣蝕現象，產生噪音，系統回油阻力大，壓力損失增加，工作壓力升高，進而引起容積效率、工作效率降低。同時還將導致發動機啟動困難，機油黏度高，機油壓力升高，濾芯、壓力表損壞，熱效率降低等不良現象。此時就需要減少散熱甚至需要加熱使系統溫度能夠盡快升高到理想狀態。

因此，對于工程機械特別是全液壓平地機來說，液壓系統油溫、動力系統水溫、進氣溫度是決定整機作業效率、工作壽命，甚至能否正常工作的重要因素。通常理想液壓油溫應控制在55℃-70℃范圍內，理想水溫應控制在71℃-99℃范圍內，理想進氣溫度應控制在16℃-33℃范圍內。

為了保證液壓系統、動力系統工作在其最佳溫度范圍，對平地機尤其是全液壓平地機有必要減少系統溫度過高或過低時的不利影響，設計相應可控的冷卻裝置。

目前，在工程機械中通用的冷卻方式有兩種：一種是機械式驅動風扇，通過發動機曲軸端V型皮帶輪直接驅動冷卻風扇，用冷風強制散熱器散熱。另一種是液壓獨立驅動風扇，例如中國專利文獻CN1949114A公開的工程機械液壓馬達散熱系統的溫度數據采集與控制系統，由一個定量馬達驅動冷卻風扇運轉，通過一個電子控制單元根據散熱器組件出口介質溫度控制一個比例電磁減壓閥，籍由該電磁減壓閥調節定量馬達旁通油路回油流量，來改變流經定量馬達的壓力油流量調節風扇轉速，形成一種閉環比例控制定量馬達驅動冷卻風扇散熱的方式。

上述第一種實現方法由于采用發動機曲軸直接驅動，發動機啟動阻力矩大；并且由于風扇轉速與發動機轉速保持一致，所以冷卻能力不能隨發動機和需散熱系統熱負荷變化而自行調節，也不能適應環境狀況的變化，尤其當平地機在冬季除雪、高原作業時或是在發動機啟動及中小負荷工作時，其冷卻能力過剩，使得液壓系統油溫上升緩慢，造成不良影響，也使得發動機預熱緩慢，傳熱損失過多，發動機功率利用率低，造成燃油不必要的浪費等；同時由于風扇必需與發動機曲軸連接，風扇以及散熱器的相對位置固定，導致整機布局不靈活，且散熱器靠近發動機熱源，散熱效果差。

上述第二種實現方法基本上能克服第一種方法中的缺點，采用獨立的液壓冷卻系統不受發動機轉速的影響，而且便于靈活布局。雖然CN1949114A中的實現方式能夠對風扇轉速實現無級變速控制，但當對多個溫度參數例如水溫、油溫、空氣溫度進行調節時，由于各散熱器內介質隨工況變化其溫度和需要放出的熱量不同，所以很難保證每一散熱器中介質溫度均維持一基本恒定值，并且對電子控制單元調節參數的整定也很困難，所以散熱器組件中介質溫度通常還是在一定范圍內波動。但是由于采用了液壓獨立驅動散熱風扇轉速閉環比例控制，需要使用結構復雜、成本較高的比例控制閥及電子控制單元等元件，還對液壓油清潔度要求較高，這就增加了一定的生產成本。然而，對于工程機械特別是全液壓平地機來說，只要油溫、水溫和進氣溫度控制在一個理想溫度范圍內即可正常工作，因此采用對風扇轉速進行無級變速控制從經濟角度考慮并不理想。

實用新型內容

針對上述缺陷，本實用新型的目的在于提供一種工程機械液壓驅動風扇冷卻系統，這種冷卻系統能夠滿足工程機械特別是全液壓平地機系統溫度控制要求，且成本更低。