【摘要】：隨著農(nóng)業(yè)機械化越來越普遍,農(nóng)用機械特別是拖拉機經(jīng)常在田間的惡劣環(huán)境下低速高功率大負荷工作,但其散熱不像普通轎車那么簡單,由于散熱條件不好造成水箱開鍋的現(xiàn)象也屢見不鮮。若冷卻能力過剩,導(dǎo)致熱量損失太多,又降低了拖拉機的燃油經(jīng)濟性。針對拖拉機冷卻系統(tǒng)實際過程中出現(xiàn)的各種問題,大多都是從農(nóng)用拖拉機的關(guān)鍵使用要點,及時預(yù)防故障采取措施和通過相關(guān)實驗從局部的關(guān)鍵零部件改善冷卻系統(tǒng)的性能,未能顯著有效地提高冷卻系統(tǒng)的冷卻性能。雖然國內(nèi)外很多專家學(xué)者和研究機構(gòu)針對拖拉機冷卻系統(tǒng)進行了大量的研究與改進,但是拖拉機冷卻系統(tǒng)還是存在幾點常見又難以解決的問題:1.用于滿足下一代歐盟和美國嚴格排放法規(guī)要求的發(fā)動機技術(shù)相對于現(xiàn)在增加了約25%的排熱量,同時又受到經(jīng)濟性的制約,因此需要更強大的冷卻系統(tǒng)和先進的發(fā)動機熱管理技術(shù);2.由于拖拉機不同于轎車的行駛路況,經(jīng)常在各種惡劣環(huán)境下工作,對冷卻系統(tǒng)提出更大的考驗,一般國內(nèi)拖拉機公司也多從維護保養(yǎng)中對冷卻系統(tǒng)采用各種有效措施,但不能從源頭上解決根本問題保證冷卻系統(tǒng)的可靠性,易出現(xiàn)各種問題且難于檢測,需停機檢查浪費不少人力物力;3.雖然對轎車的冷卻系統(tǒng)有一些實驗加仿真計算,但對拖拉機發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的聯(lián)合仿真和優(yōu)化計算不多,對拖拉機冷卻系統(tǒng)的研究一般都局限在實驗上,且一般都限定在某個模塊或某個零部件上,未從整體上考慮到多個模塊聯(lián)合仿真,難以得到最優(yōu)化的部件參數(shù)使其與各模塊匹配優(yōu)化。針對以上問題,系統(tǒng)化地研究拖拉機發(fā)動機冷卻部件參數(shù)對冷卻性能的影響規(guī)律和拖拉機發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化匹配是很有必要的。因此系統(tǒng)化地從整體研究冷卻系統(tǒng),采用合理化的冷卻模型改善各關(guān)鍵零部件性能,對提高冷卻系統(tǒng)冷卻效果從而提高發(fā)動機的動力性和經(jīng)濟性有著非常重要的意義。本文依托于國家重點開發(fā)項目“新型節(jié)能環(huán)保農(nóng)用發(fā)動機開發(fā)”,采用仿真計算的方法進行了拖拉機冷卻系統(tǒng)冷卻性能的研究,通過拖拉機道路行駛試驗和田間作業(yè)試驗驗證冷卻系統(tǒng)的冷卻性能,完成拖拉機冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計。主要研究內(nèi)容如下:1.進行拖拉機冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析和評價指標(biāo)定義。分析散熱器、水泵、冷卻風(fēng)扇等構(gòu)成冷卻系統(tǒng)主要部件的結(jié)構(gòu),定義發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的評價指標(biāo)并說明評價冷卻系統(tǒng)的主要方法。2.進行冷卻系統(tǒng)模型搭建和模型校準�；谶x定發(fā)動機對冷卻系統(tǒng)進行主要參數(shù)的設(shè)置,根據(jù)其基本結(jié)構(gòu)搭建AMESim仿真模型,再用已有試驗數(shù)據(jù)驗證模型的正確性。3.探索冷卻部件參數(shù)對冷卻性能影響規(guī)律的研究。對拖拉機在道路行駛穩(wěn)態(tài)工況和田間作業(yè)變速工況下進行冷卻系統(tǒng)冷卻性能的仿真研究,并通過仿真結(jié)果說明有效增大散熱器的正面積可以優(yōu)化散熱器的散熱效果;然后改變冷卻系統(tǒng)模型中冷器、散熱器、風(fēng)扇等核心部件相關(guān)參數(shù),通過仿真計算研究相關(guān)參數(shù)對發(fā)動機冷卻性能的影響,得出此發(fā)動機中冷器、散熱器、風(fēng)扇間的最優(yōu)化位置關(guān)系;其次研究兩種冷卻風(fēng)扇在低速高負荷、低速低負荷、高速高負荷、高速低負荷這四種工況下對發(fā)動機冷卻性能的影響,仿真結(jié)果表明使用電磁離合式風(fēng)扇后拖拉機發(fā)動機在高速低負荷下耗功下降明顯,減少了13.7%。4.完成發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計,檢驗優(yōu)化后的冷卻部件能否滿足各苛刻工況(高負荷大功率,高溫,怠速)下的冷卻性能要求,力求為拖拉機發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化和檢驗提供一種可靠有效的方法。主要在爬坡、高溫和低溫三種較為典型的環(huán)境工況對拖拉機的冷卻性能進行了仿真模擬,結(jié)果表明優(yōu)化后的冷卻部件能滿足各苛刻工況的冷卻性能要求。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U464.138
【圖文】：

圖 1.1 1995-2014 年中國主要農(nóng)業(yè)機械年末擁有量農(nóng)業(yè)部提出要力爭 2020 年主要農(nóng)作物產(chǎn)前產(chǎn)中產(chǎn)后全程機械化、種養(yǎng)加機械化取得顯著進展，農(nóng)作物耕種收綜合機械化率超過 68%[2]。2001 年到 20的我國單位耕地面積上主要農(nóng)業(yè)機械裝備數(shù)量如圖 1.2 所示[3]。

收割機、播種機、插秧機）改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)營環(huán)境，持續(xù)增益和提高農(nóng)業(yè)競爭力的機械技術(shù)[1]。從 1995 到 2014 年，中國擁有量也是逐年增長，如圖 1.1 所示。圖 1.1 1995-2014 年中國主要農(nóng)業(yè)機械年末擁有量部提出要力爭 2020 年主要農(nóng)作物產(chǎn)前產(chǎn)中產(chǎn)后全程機械化、取得顯著進展，農(nóng)作物耕種收綜合機械化率超過 68%[2]。2001單位耕地面積上主要農(nóng)業(yè)機械裝備數(shù)量如圖 1.2 所示[3]。

第 1 章 緒論3圖 1.3 發(fā)動機冷卻系統(tǒng)簡單示意圖1.3 拖拉機冷卻系統(tǒng)的國內(nèi)外現(xiàn)狀1.3.1 國內(nèi)拖拉機冷卻系統(tǒng)的現(xiàn)狀國內(nèi)拖拉機動力系統(tǒng)國家重點實驗室王志超，楊東山等人對某額定功率為147kW 拖拉機冷卻系統(tǒng)進行了散熱器的設(shè)計，并通過整機熱平衡實驗驗證[6]。結(jié)果表明散熱器兩種設(shè)計方案，即散熱面積計算法和阻力—流量匹配法都適用于拖拉機冷卻系統(tǒng)散熱器的設(shè)計適用要求。散熱器面積計算法主要用于設(shè)計結(jié)構(gòu)和制造工藝相似的散熱器。阻力-流量匹配法適用于各種結(jié)構(gòu)的散熱器，結(jié)果與實際應(yīng)用相差不大，但其設(shè)計計算比較復(fù)雜。他們通過阻力-流量匹配法設(shè)計出混合式散熱器，布置結(jié)構(gòu)為：水箱和液壓油散熱器并聯(lián)組一塊，中冷器和潤滑散熱器并聯(lián)組一塊，然后兩個并聯(lián)組再串聯(lián)起來。整體布置結(jié)構(gòu)圖如下圖 1.4 所示。圖 1.4 混合式散熱器布置結(jié)構(gòu)圖

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前8條

1 ;農(nóng)業(yè)部關(guān)于開展主要農(nóng)作物生產(chǎn)全程機械化推進行動的意見[J];農(nóng)機質(zhì)量與監(jiān)督;2015年09期

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本文編號：2800220