轮式装载机双循环冷却系统散热性能分析

本文针对50型轮式装载机传统冷却系统存在的散热器之间相互影响,空气流通不畅,散热效果不理想的状况,设计了双循环冷却系统来解决轮式装载机散热问题。本文研究的轮式装载机冷却系统能够改善轮式装载机的散热效果,使各个热源处于热平衡状态。本文基于AMESim平台建立双循环冷却系统的一维仿真模型,仿真分析了双循环冷却系统散热性能及其影响因素。主要的工作内容有以下几点:首先,本文对风扇调速模型了进行了推导。分析了50型轮式装载机主要热源的发热状态。根据散热器的结构和尺寸等参数通过传热单元数法,分别对采用并联或串联方式的高温和低温散热器散热特征及阻力特征进行了计算。通过莫迪温风扇选型软件选用本文系统中合适的风扇,根据莫迪温提供的风扇静压、功率曲线数据对不同转速下风扇的特性进行拟合,得到风扇静压、功率与风扇转速、空气流量之间的关系式。根据产热量和散热量相平衡的原则,针对温度和散热量都较高的高温散热器进行风扇调速模型计算推导,分别得出方案A和方案B中随着环境温度的变化,保持产热和散热平衡的条件下风扇的调速规律。其次,基于AMESim软件平台建立双循环冷却系统模型,并对双循环冷却系统散热效果影响因素进行了研究。确定系统中液压泵、液压马达以及阀的参数,在AMESim软件平台中搭建方案A和方案B的系统仿真模型。针对双循环冷却系统冷却液的流量、散热器之间的相对位置对散热效果的影响分别进行了研究。对双循环冷却系统不同驱动方式的功耗情况进行了分析,方案A驱动方式液压泵功耗高于方案B驱动方式液压泵的功耗,定量驱动方式液压泵的功耗高于变量驱动方式液压泵的功耗。最后,分析了双循环冷却系统的散热性能。针对方案A和方案B在不同的发动机油门状态下,结合环境温度的变化,分别对定量泵驱动方式和变量泵驱动方式,高温循环和低温循环的散热效果进行仿真分析,得到各个热源散热器的散热量和热流体出口的温度变化。针对V型作业工况的不同作业阶段各个热源发热量的不同,分别对方案A和方案B双循环冷却系统进行了动态仿真。V型作业工况各散热器散热量和热流体出口温度在稳定状态下呈现周期性的规律。双循环冷却系统经由空气冷却的散热器数量从多个减少到两个,减少了散热器空气阻力,在相同的风扇转速下能够提升通过散热器空气流量,解决了散热器之间空气流动不均匀性的问题。风扇液压马达由低温循环液压泵驱动,低温冷却液不仅充当了冷却介质,而且为风扇工作提供机械能,简化了结构模型。风扇转速可以根据工况及环境温度进行调节。