推土机热管理系统研究与应用

推土机为土方机械产品中主要的产品之一。推土机是典型的循环式作业机械,发动机一直处于大转速范围波动,热负荷也不稳定,其冷却系统是采用传统发动机冷却系统,不能随着发热量的大小实时调整散热能力,且带来较高的能耗并增加了污染颗粒物的排放。基于以上问题,本文针对某型号推土机提出了以电子风扇为控制核心的热管理系统,并通过实际的工程样机选取典型工况,验证了系统的性能。主要研究内容如下:分析当前推土机冷却系统采用传统机械式或液压式冷却风扇的弊端,确定了电子调速冷却风扇的热管理系统在推土机应用的优势。基于当前的推土机的型号,进行了热管理系统整体设计,根据对推土机热源分析计算,确定以多个风扇,分组冷却,分级调控的控制原则,将整个系统简化为基于温度控制的多个直流电机的调速系统;基于这一特点给出PWM直流电机调速的原理及方式。其次对硬件部分进行设计,包括温度采样电路、电机控制电路、电流采样电路、电压采样电路以及CAN总线通信等。针对推土机作业工况复杂,热系统变换频繁等特点,对发动机冷却系统和液压油冷却系统控制方式采用了模糊控制理论进行控制,该新型的控制方式可达到良好的应用效果。最后基于试验样机选取典型工况进行试验验证,结果表明:相比原型机冷却系统而言,节油率可达到13%左右、降噪达3dB(A),采用多个电子风扇的热管理系统达到了良好的效果,并为以后在工程机械上的应用积累了大量的数据。