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适应高原沙漠环境的工程机械技术

导读: 西宁高原工程机械研究所副所长冯辉生 适应高原环境的工程机械 (1)功率恢复型的增压技术 普通型的增压柴油机在高原地区使用，功率和经济性指 标仍然会下降，并产生增压器转速升高、匹配 ...

(1)功率恢复型的增压技术

普通型的增压柴油机在高原地区使用，功率和经济性指

标仍然会下降，并产生增压器转速升高、匹配喘振线右移、

阻塞区电葫芦左移、流量范围变窄、压气机工作范围缩小等问题。

大量的试验证明：热负荷的急剧增加和增压器的严重超速是

影响增压柴油机可靠性的最重要的因素。

高原功率恢复型增压，主要是对非增压柴油机在高原功

率下降的情况下采取增压措施，在某一设定的海拔高度内，

使柴油机功率及经济指标、热负荷指标恢复到原机低海拔标

定水平。它通过增压供气，增加气缸充气密度，以提高过量

空气系数，达到缸内燃油充分燃烧，恢复平均有效压力及恢

复功率的目的。除在匹配时给予共同工作点以最高效率与额

定转速的足够余量外，对增压器性能及结构也有相应的要

求。降低柴油机热负荷为主的辅佐手段。

(2)中冷器及其应用济南试验机厂试验机怎么调整误差

空气被压缩以后，温度与压力将同时提高，增压压比 2

时，充气温度将达到120℃以上，使柴油机热负荷大为上升。

将增压后的空气在进入气缸前进行冷却的装置称为中冷器。

增压柴油机采取中冷后，充气温度降低、密度增加，可大幅

度地提高柴油机的功率并改善经济性和热负荷，最高燃烧温

度、循环平均温度、排气温度、缸盖温度都会显著下降。因

此，中冷技术是提高柴油机功率，降低燃油消耗，改善热负

荷的有效而且经济的措施之一。

(3)热平衡技术

解决液力系统高原冷玻化砖却问题，要与柴油机恢复功率一起

综合考虑。既要控制柴油机因增压产生的热负荷升高，又要

控制传动散热系统因高原散热能力下降引起的温升，在进行

系统热平衡计算时，一般重点考虑以下要素：即冷却风量、

空气重度(海拔高度能在1定程度上保护传感器)、环境温度、散热器的散热能力、风

扇转速、风扇几何参数作为家电行业的重要材料、换热介质平均温差、与材料有关的

传热系数等。

液压传动系统的热平衡及散热根据机种不同给予分别考

虑。

(4)高原低温启动

由于高原对低温启动三个方面的影响(实际上是四种因

素的影响，即气压、气温、蓄电池的能力、启动负荷)，及

高原增压柴油机增压器对发动机启动进气的阻滞作用，高原

增压型工程机械低温启动条件比较严酷。目前，低温措施有

许多种，但是真正在高原地区使用效果非常好的还不多见，

因此解决工程机械装备高原低温启动性能的问题仍需作出更

多努力。

(5)空气滤清

表征空滤器的三个特性是相互影响的，当某项指标得以

提高时，其他指标将受到约束，因此，设计高原环境适用的

空滤器特殊系列产品，使之同时具有效率高、阻力小、流量

大、寿命长、体积小、重量轻、成本低、保养易等各种优良

性能兼备是困难的。设计和研究中只能照顾主要方面，以求

得相对的高性能。

(6)高原工程建设机械材料及其选用

针对严寒地区使用的工程机械，在设计中合理地选择耐

低温材料，采取正确的结构形式及其焊接、热处理工艺等，

对于消除结构件内应力，使金属组织均匀，提高金属材料的

冲击韧性，降低材料的冷脆性是重要的。

对于工程机械的工作臂、斗杆及铲斗、斗齿、车架等结

构件，所用金属材料，除应满足强度要求外，需考虑低温下

冲击韧性和脆性破面率两项指标。

密封件遇低温易老化;橡胶管件在高原紫外线照射下易

龟裂老化;高原低气压条件下的疲劳、易爆裂问题。所以要

考虑它的耐久性。

另外高原环境下油品的合理使用，是解决机械性能的主

要环节。一般要求：①传动油料要闪点高，凝点低，粘温性

能变化小，抗氧、抗腐、防锈、抗泡;②润滑机油粘温性能

稳定，以保证低温条件下良好的润滑性能和高温条件下较高

的油膜强度;③对于高压增压型工程机械，由于柴油机热负

荷高，机械负荷大，工作条件苛刻，因此要求所用润滑机油

除具有上述特点外，还应有良好的低温分散性能。

沙漠环境对工程建设机械

及工程车辆的特殊要求

沙漠环境对工程机械的要求有以下几个方面：

(1)沙漠工程机械应具有功率大、转弯灵活、爬坡性能

好等特点。车架应具有悬架浮动性能，机械还应具有涉水和

超越沼泽地的行驶能力。

(2)松软的沙漠地表，要求工程机械车辆的行走装置有

足够的附着力。先进的技术采用无内胎复合型子午线轮胎，

并配装自动充放气装置，通过传感器控制充放气，轮胎接地

比压将随路面行驶阻力变化，驾驶人员通过仪表监控胎内气

压。

(3)多风沙的沙漠环境，常常堵塞发动机的空气滤清

器，极易造成发动机缸体磨损及拉缸，也是影响发动机寿命

的主要因素，因此，必须考虑采用多级滤清及新的结构方

式。

(4)必须保证发动机有性能可靠的冷却系统，以克服离

地表1米处60℃以上的辐射高温。为节约用水，必须采用封闭

即是中型机器可能也要等30分钟以上式循环冷却系统，并且提高其散热能力达到适当的水平。

(5)装备性能可靠的无线电通讯系统是必不可少的重要

安全措施，以便在不测风暴中被沙漠淹没时有所救助。要求

通讯设备的功率及天线应能满足与基地联络距离的要求。

(6)安装液压绞盘，其拖曳力应符合机械本身或载货后

总重在沙丘地势拖曳的要求，以便在陷入不测环境时车辆之

间进行互救或自救。

(7)沙漠中作业车辆流动性极强，持续数月的沙漠严

冬，要求工程机械具有优良的低温启动性能，一般要求应具

有-40℃条件下可靠启动的能力。

(8)要求冬夏温差极大的作业条件下，驾驶室必须安装

空调和保持良好的密封性能，驾驶室内安装必要的生活设

备，如：双层睡铺、工作台、收录机及能储存一周饮食的水

与食品储藏柜。

(9)履带式工程机械必须设置全密封润滑履带和高架驱

动轮，在地表温度70℃左右条件下，黄油嘴加注方式不能保

证润滑条件。高架驱动轮可以在机械因故障不能行走需要拖

曳时就地采取措施，使履带不致于被传动系卡死。

(10)在沙漠中机械一旦出现故障，代价是相当昂贵

的，甚至造成机毁人亡。必须尽可能提高机器零部件、电器

线路和设备的可靠性，选择可靠性指标高的工程机械整机进

行沙漠适应性改造，把机械故障率降到最低。