挖掘装载机散热系统分析及散热舱空气场优化研究

挖掘装载机工作环境多样,对整机的散热要求高,发动机、行走系统以及工作系统均需要在额定温度下才能安全、高效地进行各种作业。温度过高或过低均会对各系带来巨大危害,降低挖掘装载机工作效率,减少使用寿命。本文针对挖掘装载机散热系统的散热器组存在温度超标问题,以散热系统为重点研究对象。研究过程中主要对动力系统进行拟合匹配,增加了动力匹配的准确性;采用CFX软件平台对散热舱进行优化改进,提高了散热系统的散热效果。主要的研究内容如下:(1)研究了挖掘装载机的各个热源,分析了发动机系统、传动系统和液压系统热量产生的原因,研究了挖掘装载机散热系统的散热机理及散热方式,设计了散热系统的布局形式。(2)利用样条插值法对发动机外特性和输出特性曲线以及变矩器原始特性曲线进行拟合,基于matlab软件求解发动机与变矩器匹配的共同工作输入特性曲线交点,得到发动机与变矩器的输出特性,分析了挖掘装载机的牵引特性,研究了挖掘装载机液压系统的特性和工作原理。(3)对挖掘装载机散热系统的散热能力进行了计算,对散热器进行设计并校核,对挖掘装载机散热舱进行CFD分析。基于CFX软件对不同车速下的散热舱内流场进行仿真研究,得出冷却风扇及导风罩在挖掘装载机怠速及低速工况下影响较大;对四种冷却风扇和散热器相对距离不同的方案进行模拟仿真,得出综合性能最优方案;对散热舱机罩结构进行优化,提高了散热舱在高速情况下的内流场流动性能。(4)对挖掘装载机散热系统的温度测试进行了试验设计,对冷却风扇和散热器的相对位置的优化方案进行试验验证,对优化前后的试验结果进行对比分析,得出在跑车工况和铲运石料工况下,优化后散热性能得到提高,整机的各散热器温度均达标。