4MZ-5A采棉机发动机冷却系统的改进

2015-03-10高爱弟

新疆农机化 2015年2期

关键词：冷却系统发动机

高爱弟，郭　健

（1.石河子贵航农机装备有限责任公司，新疆　石河子　832000；2.新疆石河子职业技术学院）

4MZ-5A采棉机发动机冷却系统的改进

高爱弟1，郭健2

（1.石河子贵航农机装备有限责任公司，新疆石河子832000；2.新疆石河子职业技术学院）

摘要：介绍了国产采棉机发动机冷却系统存在的问题，分析了改进前结构的不足，重新设计了发动机冷却系统结构，在实际使用中改进后的结构可靠性得到提升。

关键词：采棉机；冷却系统；发动机

目前国产自走式采棉机已经在新疆得到大量推广应用，市场占有率达30%以上，但经常发现采棉机发动机冷却系统出现故障，导致冷却系统中张紧机构损坏。针对出现的问题，通过重新设计优化冷却系统及其张紧机构，使冷却系统的可靠性得到大幅提升。

1　发动机冷却系统

国产自走式采棉机选用的是东风康明发动机有限公司的6CTA8.3-C260 V型6缸涡轮增压式发动机（图1），其作为采棉机的核心动力源，需要为采棉机的空调系统、冷却系统、空气滤清系统、润滑系统、风机等工作系统提供动力，导致发动机本体出现噪声超标、震动过大、温度过高等问题。因此发动机配有冷却系统，要求发动机水箱顶部温度范围为82℃～95℃。冷却系统采用冷却液降低发动机温度。冷却液的循环流程如下：采棉机启动后，发动机逐渐升温，此时冷却液的温度还无法打开系统中的节温器，冷却液只是经过水泵在发动机内进行“冷车循环”，目的是使发动机尽快地达到正常工作温度。随着冷却液温度升到节温器的开启温度（温度在80℃后），冷却循环系统开始了“正常循环”。这时候的冷却液从发动机出来，经过车前端的水散热器散热后，再经水泵进入发动机[1]。而水散热器、风扇及风扇皮带轮、张紧机构、动力输出皮带轮是发动机冷却系统的主要组成部件，是由发动机动力输出轴通过传动皮带带动水散热器风扇转动，冷却发动机水路中回水的温度，实现对发动机的散热。为了保证皮带与皮带轮的较好配合，在传动皮带上设有皮带张紧机构，用于调节皮带的挠度。

图1　康明斯发动机结构1.交流电机2.皮带张紧机构3.风扇皮带轮4.驱动皮带

2　改进前的结构

图2　采棉机冷却系统改进前结构1.电机皮带2.风扇座安装板3.风扇皮带4.张紧轮支板5.张紧轮拉杆6.张紧轮支架7.风扇皮带轮8.张紧机构2 9.发动机输出皮带轮10.皮带轮11.发动机自带风扇皮带轮12.张紧机构1 13.电机皮带轮

由于原发动机自带的风扇皮带轮低于风扇的实际需要安装高度，重新设计了风扇座安装板2用来安装风扇皮带轮，同时设计了一套张紧轮机构8用来调节皮带的扰度。结构改进前，发动机动力输出轴上并列安装有两个皮带轮，其中皮带轮10驱动水散热器风扇，另一个输出皮带轮9驱动发电机，如图2所示，皮带轮10通过风扇皮带3带动水散热器风扇转动，其中张紧机构8用来调整风扇皮带3的挠度；另一输出皮带轮9通过电机皮带1带动发动机工作，利用张紧机构12调整电机皮带1的挠度；此结构在采棉机实际工作过程中出现以下几个问题：（1）在安装空间有限的情况下，张紧机构8的位置不利于润滑油的补充；（2）张紧机构8的传动轴，由于轴心设有供油通道，使其强度受到一定的影响；（3）张紧机构8的张紧轮支板4上设有调节腰孔，发动机工作时震动很大，使调节螺栓易松动，松动后会导致皮带打滑。

3　改进后的结构

经分析原发动机冷却系统存在的问题，将发动机冷却系统、驱动系统和发电机驱动系统合并，使驱动结构简化，降低故障率，同时节约成本（图3）。改进后发动机的动力输出轴上只需要一个发动机输出皮带轮4，该皮带轮同时驱动水散热器风扇和发电机，将原来易发生故障的张紧机构2去除，皮带张紧功能由张紧机构6执行，冷却系统轴向尺寸的缩小，使其操作空间大大增加。彻底解决了原冷却系统结构中存在的问题；该方案确定后，同时根据实际尺寸重新设计了冷却系统的安装结构，使节约的空间得到最大限度的利用。