張 靜/ZHANG Jing

（徐工集團工程機械股份有限公司 道路機械分公司，江蘇 徐州 221004 ）

隨著“一帶一路”戰(zhàn)略規(guī)劃的實施和推進，我國西部經(jīng)濟得到了快速發(fā)展，大量的基礎(chǔ)設施建設項目在西部地區(qū)陸續(xù)開工。壓路機作為一種增加材料密實度的壓實機械，更是各項工程建設中不可或缺的關(guān)鍵施工設備之一。然而隨著西部大開發(fā)進程的推進，由各施工單位帶入的原有設備越來越多地體現(xiàn)出其不適應性，尤其動力系統(tǒng)的故障率呈現(xiàn)高發(fā)狀態(tài)。本文擬通過對西部地區(qū)的自然環(huán)境分析，找出壓路機常見動力系統(tǒng)故障出現(xiàn)的原因，并提出解決方案，以供技術(shù)人員在解決壓路機在使用過程中出現(xiàn)的動力系統(tǒng)問題時進行參考。

1 西部地區(qū)自然環(huán)境及對壓路機匹配的要求

我國西部地區(qū)海拔總體較高，海拔高度多在2 000m以上，河流眾多，平原較少，多為山區(qū)、盆地和高原，氣溫的日較差和年較差較大，風沙大，冬季平均氣溫多在0℃以下，有些地區(qū)成年積雪，夏季部分地區(qū)高達40℃以上。壓路機作為一種持續(xù)作業(yè)時間較長、工作負載大的施工機械，在這種自然環(huán)境下使用，就需要對動力系統(tǒng)進行特殊匹配，特別是在發(fā)動機選型、功率儲備、散熱系統(tǒng)能力、進氣過濾系統(tǒng)能力以及發(fā)動機啟動系統(tǒng)功能上進行特殊設計，而目前大多施工單位并未認識到該地域性差異而造成的產(chǎn)品功能上的差異化需求，致使多數(shù)壓路機在使用過程中可能出現(xiàn)以下3個方面的問題：①發(fā)動機氣缸套早期磨損；②發(fā)動機水溫高；③啟動困難。

2 動力系統(tǒng)適應性解決方案

2.1 發(fā)動機氣缸套早期磨損原因分析及解決方法

由于我國西部地區(qū)風沙較大，且氣候干燥，多為松土地基，這就造成壓路機工作過程中揚塵較大。由發(fā)動機燃料供給系統(tǒng)供入的柴油和空氣在氣缸燃燒室內(nèi)形成混合氣并燃燒。當進入氣缸的空氣清潔度不夠時，就會造成氣缸元件的早期磨損。

一般情況下壓路機配置的空氣過濾系統(tǒng)大多采用一個干式空氣濾清器，由外界吸入的臟空氣經(jīng)該空氣濾清器后即進入發(fā)動機氣缸內(nèi)。為保證壓路機能夠正常工作，在灰塵較大的工況下，應縮短空濾器的保養(yǎng)周期。由于保養(yǎng)不及時或保養(yǎng)不當，會造成部分灰塵進入發(fā)動機內(nèi)。而空濾器在使用一段時間后，由于灰塵在濾芯上的附著量的增多，也使得空濾器過濾效果降低。部分微小粉塵顆粒也會進入到發(fā)動機的氣缸內(nèi)，造成發(fā)動機的早期磨損。

縮短空濾保養(yǎng)周期，只能在一段時間內(nèi)避免發(fā)動機的早期磨損，同時無疑會增加保養(yǎng)工作量，還會縮短濾芯的使用壽命，增加保養(yǎng)成本。同時在施工工地上很難有專業(yè)清理工具徹底清理空濾濾芯，這使得發(fā)動機早期磨損現(xiàn)象難以避免。

為減少保養(yǎng)工作量，并消除發(fā)動機早期磨損現(xiàn)象，在干式空濾器的前端增加油浴式空氣預濾器是較為有效的方法。

油浴式預濾器其工作原理為臟空氣從預濾器頂端通過負壓吸入到預濾器中，并沿進氣管向下行，沖向預濾器底端的油浴池中。此時一部分灰塵顆粒被油粘附停滯在油池中，另一部分灰塵隨氣流與油液撞擊產(chǎn)生油霧。油霧與改變方向的氣流向上行，通過上殼體中多層纏繞的金屬濾網(wǎng)，并濕潤粘附在濾網(wǎng)上。隨著進氣量的增加，這部分吸附在金屬濾網(wǎng)上的油霧形成油滴，并沖刷粘附在濾網(wǎng)上的灰塵，最終滴落到油池中。從而實現(xiàn)對灰塵的過濾。其過濾效果可以達到98%以上。

在選配油浴式過濾器時應注意以下兩點：一個是發(fā)動機的功率，在選配油浴式預濾器的規(guī)格時，其適配的功率要比發(fā)動機的功率略大；第二個是油浴式預濾器的流量要與原車紙質(zhì)空濾的額定流量盡可能的相近。

通過采用油浴式預濾器+干式二級過濾空氣濾清器的發(fā)動機進氣過濾系統(tǒng)，可保證進入發(fā)動機的空氣的清潔度，完全避免發(fā)動機的早期磨損；同時減少空濾器的保養(yǎng)周期和費用，實現(xiàn)使用的經(jīng)濟性。

2.2 發(fā)動機水溫高原因分析及解決方案

西部地區(qū)山地較多，坡度較陡，壓路機在坡道施工時功率消耗大，發(fā)動機發(fā)熱量高，這就要求發(fā)動機要配備散熱能力強的散熱系統(tǒng)；同時由于風沙較大，當散熱器散熱翅片之間的縫隙被風沙的顆粒堵塞時，也會影響進風量，降低原有系統(tǒng)的散熱能力。當散熱系統(tǒng)能力不足時，就會出現(xiàn)發(fā)動機水溫高，水溫報警的問題。

發(fā)動機的散熱系統(tǒng)由散熱器、風扇、發(fā)動機水泵、發(fā)動機殼體內(nèi)的水道以及冷卻水組成閉式系統(tǒng)。其影響因素有散熱器的散熱面積、散熱器的結(jié)構(gòu)形式、散熱翅片材料、風扇直徑、風扇轉(zhuǎn)速、風扇葉片形狀以及風扇到散熱器之間的距離、風扇與導風罩之間的間隙、風扇進入導風罩的尺寸等。由于發(fā)動機轉(zhuǎn)速是影響壓路機各項性能參數(shù)的主要指標，因此當壓路機出現(xiàn)過熱現(xiàn)象時，一般不能采用提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速的方法來實現(xiàn)降溫的目的。通常采用的方法有以下幾種。

1）清洗散熱器散熱片，確保翅片間無堵塞物。由于壓路機多采用吸風式風扇，因此外部灰塵極易進入散熱器翅片之間，使得冷卻風無法進入，造成散熱器散熱能力下降，進而引起發(fā)動機高溫。在清洗散熱翅片時，應用壓縮空氣從內(nèi)（發(fā)動機側(cè)）向外吹走灰塵和附著物。

2）拉大散熱器與風扇之間的距離。由于風扇的轉(zhuǎn)動，空氣在風扇和散熱器之間會形成流場。根據(jù)流場分析，隨著二者距離的增大，流經(jīng)冷卻風扇的風量得以加強，可以提高散熱器的散熱能力；同時隨著二者之間距離的增大，流場的均勻度也隨之提高，這可以進一步提高散熱器的散熱能力。因此當發(fā)動機出現(xiàn)高溫現(xiàn)象時，通過拉大散熱器與風扇間的距離可以提高散熱器散熱能力。通常情況下，將散熱器向外移動，使之遠離發(fā)動機風扇。但此時應注意風扇至少有1/2的寬度位于散熱器導風罩內(nèi)，以形成穩(wěn)定的流場。

3）更換大直徑風扇。其目的是增大通過散熱器的風量，從而提高散熱能力。風量即單位時間內(nèi)通過風扇出風口（或進風口）截面的空氣體積。其計算公式為：風量=風速×過風面積。而增大風扇直徑即可增大過風面積，從而達到增大風量的目的。在更換風扇時，應注意風扇葉片與導風罩之間應留有8～10mm間隙，以避免由于發(fā)動機工作時產(chǎn)生的振動而造成的風扇葉片與導風罩之間的磕碰，從而損壞風扇葉片。

2.3 啟動困難原因分析及解決方案

通常情況下，壓路機配備的冷啟動裝置為進氣預熱系統(tǒng)，即在發(fā)動機的進氣回路上安裝預熱塞，以便在啟動時對燃燒室內(nèi)的空氣進行加熱。當預熱塞工作時，可使汽缸內(nèi)空氣溫度快速升高，從而提高了壓縮終了時的空氣溫度，使噴入氣缸的柴油易于燃燒。

但該種方法在較為寒冷的地區(qū)，特別是甘肅、西藏等地預熱效果并不明顯，仍常出現(xiàn)啟動困難的問題。

分析壓路機的啟動過程，當接通鑰匙開關(guān)后，蓄電池的電流通過啟動繼電器到達發(fā)動機的啟動電機，啟動電機開始工作。啟動電機帶動曲軸旋轉(zhuǎn)，從而使氣缸活塞進行上下運動，完成發(fā)動機的進氣、壓縮、做功、排氣的4個過程，形成一個工作循環(huán)，發(fā)動機啟動。因此影響發(fā)動機啟動性能的因素有蓄電池容量、啟動轉(zhuǎn)矩、燃油霧化效果、氣缸內(nèi)空氣溫度、進氣量等原因。

低溫會造成發(fā)動機內(nèi)部機油粘度增高，起動阻力矩增大，需要外部提供更大的啟動功率。而對于普通蓄電池來說，在低溫情況下其容量也會降低，這是因為在低溫情況下，蓄電池內(nèi)部化學反應的速度就會變得緩慢，蓄電池對外供放電的能力就會大大下降。當溫度每下降1℃時，電瓶容量大約會下降0.8%；這極易造成電瓶虧電而影響啟動性能。同時低溫還使得發(fā)動機殼體溫度降低，燃油霧化效果變差，出現(xiàn)發(fā)動機點火困難，或發(fā)動機冒黑煙的現(xiàn)象。因此為進一步改善其啟動性能，通常采用的方法如下。

1）增加液體燃油加熱器，給發(fā)動機冷卻液升溫。將主機柴油箱中的柴油通過電磁通斷閥引入到加熱器的燃燒室內(nèi)進行燃燒，燃燒產(chǎn)生的熱量通過加熱器內(nèi)部的散熱器傳遞到加熱器的水套上。發(fā)動機的冷卻液通過加熱器上的進水口進入水套中，在水泵的作用下沿加熱器水套循環(huán)，再從加熱器的出水口輸出，在此循環(huán)過程中冷卻液被加熱，之后進入到發(fā)動機殼體的水套中。經(jīng)過加熱后的冷卻液在發(fā)動機殼體中循環(huán)，提高了整個發(fā)動機殼體溫度，使得機油粘度降低，降低啟動阻力；殼體溫度升高，使得燃油霧化效果提高，同時可提高氣缸內(nèi)空氣溫度，使得燃油能夠較快達到燃點，燃燒更加充分。

2）采用對低溫不敏感的蓄電池，或增大蓄電池容量。采用對低溫不敏感蓄電池，可以減少蓄電池的低溫損失，保證蓄電池的容量。增大蓄電池的容量是使得蓄電池的容量儲備加大，以滿足啟動電機多次啟動對電量的需求。

3）增大發(fā)動機進氣量。隨著海拔高度的升高，空氣密度會越來越小，單位時間內(nèi)吸入發(fā)動機內(nèi)的空氣會逐漸減少，造成發(fā)動機進氣量不足，從而使得燃燒不充分，輸出的動能不足以克服負載阻力，發(fā)動機啟動不起來。選用增壓發(fā)動機，可有效解決該問題。當無法更換為增壓發(fā)動機時，還可通過加裝風扇或增氧裝置得到改善。在發(fā)動機的進風口加裝風扇，其目的通過風扇攪動空氣，增加進風口處空氣流量，從而達到增大進氣量的目的。而加裝增氧裝置的目的是增加吸入空氣中的氧氣含量，使得燃燒更加充分。

3 結(jié) 語

1）壓路機使用環(huán)境的地域性差異會造成對動力系統(tǒng)配置的不同需求，當忽視此差異的存在時往往會出現(xiàn)較為嚴重的產(chǎn)品故障。

2）風沙大是造成發(fā)動機氣缸的早期磨損的原因之一，通過增加油浴式預濾器，可有效避免該故障的出現(xiàn)。

3）散熱器堵塞及長期的大負載作業(yè)是發(fā)動機水溫高的主要原因，清理散熱器翅片、拉大風扇和散熱器之間的距離，尤其是更換大直徑風扇可使該問題得到有效解決。

4）高原地區(qū)尤其在寒冷季節(jié)里，發(fā)動機冷啟動問題更是高發(fā)故障。通過增加燃油預熱器、增加蓄電池容量、加裝風扇和增氧裝置，均可有效解決該問題。

5）以上觀點基于在現(xiàn)有機型上的進行局部改進以解決出現(xiàn)的問題。應用上述方法已解決多臺壓路機產(chǎn)品出現(xiàn)的問題，試驗驗證是切實可行的，且投入小，具有較高的性價比。