[实用新型]工程机械液压驱动风扇冷却系统及风扇转速控制阀

说明书

技术领域

本实用新型涉及机械领域，具体来说是一种液压驱动风扇冷却控制系统，用于工程机械的系统散热。

背景技术

在工程机械中，风扇冷却系统是维持机械正常工作的一个温度调节系统，用于控制动力系统水温或者是液压系统油温。尤其是全液压平地机由于在大负荷施工或高速转场过程中，其液压系统、动力系统会产生大量的热量。如果不采取散热措施或散热效果不理想都将导致如下问题：

(1)温度高会出现液压系统油液黏度降低，润滑部位的静压油膜被破坏，加速液压件运动副的磨损，油液泄露增加，密封件加速老化，液压元件中因热膨胀系数不同造成运动副之间间隙变小发生卡滞，液压油早期氧化等现象，直接导致液压系统性能、可靠性和液压件使用寿命降低。

(2)对于动力系统将导致发动机进气温度升高，空气密度下降，汽缸燃烧不充分，排烟增加，不仅不能满足发动机排放法规要求；还会导致发动机汽缸热负荷、机体温度升高，冷却水开锅、功率下降，严重时还将导致发动机拉缸、轴瓦烧死等现象，使整机不能正常工作。

而当平地机在冬季除雪、高原作业时，常常由于环境温度过低，导致液压油黏度过高，油泵吸油阻力增加，严重时造成油泵吸空、气蚀现象，产生噪音，系统回油阻力大，压力损失增加，工作压力升高，进而引起容积效率、工作效率降低。同时还将导致发动机启动困难，机油黏度高，机油压力升高，滤芯、压力表损坏，热效率降低等不良现象。此时就需要减少散热甚至需要加热使系统温度能够尽快升高到理想状态。

因此，对于工程机械特别是全液压平地机来说，液压系统油温、动力系统水温、进气温度是决定整机作业效率、工作寿命，甚至能否正常工作的重要因素。通常理想液压油温应控制在55℃-70℃范围内，理想水温应控制在71℃-99℃范围内，理想进气温度应控制在16℃-33℃范围内。

为了保证液压系统、动力系统工作在其最佳温度范围，对平地机尤其是全液压平地机有必要减少系统温度过高或过低时的不利影响，设计相应可控的冷却装置。

目前，在工程机械中通用的冷却方式有两种：一种是机械式驱动风扇，通过发动机曲轴端V型皮带轮直接驱动冷却风扇，用冷风强制散热器散热。另一种是液压独立驱动风扇，例如中国专利文献CN1949114A公开的工程机械液压马达散热系统的温度数据采集与控制系统，由一个定量马达驱动冷却风扇运转，通过一个电子控制单元根据散热器组件出口介质温度控制一个比例电磁减压阀，籍由该电磁减压阀调节定量马达旁通油路回油流量，来改变流经定量马达的压力油流量调节风扇转速，形成一种闭环比例控制定量马达驱动冷却风扇散热的方式。

上述第一种实现方法由于采用发动机曲轴直接驱动，发动机启动阻力矩大；并且由于风扇转速与发动机转速保持一致，所以冷却能力不能随发动机和需散热系统热负荷变化而自行调节，也不能适应环境状况的变化，尤其当平地机在冬季除雪、高原作业时或是在发动机启动及中小负荷工作时，其冷却能力过剩，使得液压系统油温上升缓慢，造成不良影响，也使得发动机预热缓慢，传热损失过多，发动机功率利用率低，造成燃油不必要的浪费等；同时由于风扇必需与发动机曲轴连接，风扇以及散热器的相对位置固定，导致整机布局不灵活，且散热器靠近发动机热源，散热效果差。

上述第二种实现方法基本上能克服第一种方法中的缺点，采用独立的液压冷却系统不受发动机转速的影响，而且便于灵活布局。虽然CN1949114A中的实现方式能够对风扇转速实现无级变速控制，但当对多个温度参数例如水温、油温、空气温度进行调节时，由于各散热器内介质随工况变化其温度和需要放出的热量不同，所以很难保证每一散热器中介质温度均维持一基本恒定值，并且对电子控制单元调节参数的整定也很困难，所以散热器组件中介质温度通常还是在一定范围内波动。但是由于采用了液压独立驱动散热风扇转速闭环比例控制，需要使用结构复杂、成本较高的比例控制阀及电子控制单元等元件，还对液压油清洁度要求较高，这就增加了一定的生产成本。然而，对于工程机械特别是全液压平地机来说，只要油温、水温和进气温度控制在一个理想温度范围内即可正常工作，因此采用对风扇转速进行无级变速控制从经济角度考虑并不理想。

实用新型内容

针对上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种工程机械液压驱动风扇冷却系统，这种冷却系统能够满足工程机械特别是全液压平地机系统温度控制要求，且成本更低。