大马力拖拉机冷却系统电液控制研究

摘要

当前车辆发动机冷却系统风扇主要采用传统的发动机曲轴定传动比驱动，一般设计满足标定工况下发动机的散热要求。但是冷却风扇转速受发动机转速控制，且车辆工作工况复杂多变，往往出现发动机在低速大负荷时冷却不足，而高速中、小负荷时冷却能力过剩的现象，造成发动机冷却的不合理。发动机工作温度过高和过低都会对发动机的性能产生不利影响。风扇始终跟随发动机高速运转，且安装位置受到限制，容积效率低，造成冷却风扇功耗高，工作噪声大。
　　拖拉机作为牵引或驱动的动力机械，在工、农业生产中发挥着非常重要的作用。拖拉机工作工况复杂，发动机输出功率大，因此需要对发动机进行合理的冷却。针对传统冷却系统存在的问题，本文提出并设计了发动机冷却系统电液控制方案。
　　本文讨论了发动机工作温度对动力性、经济性能的影响，介绍了风扇和冷却系统的匹配方法。针对某大马力拖拉机冷却系统进行了改进，讨论了冷却风扇液压驱动系统的设计方案，对系统工作原理进行了详细说明。对该拖拉机冷却系统参数进行计算，运用到新冷却系统中，对主要液压元件进行了选型计算。对电液控制系统中的主要控制元件电磁比例溢流阀做了细致研究，通过AMESim对比例阀和液压系统建模分析比例阀的控制特性和冷却风扇的控制效果，研究表明该模型能够达到预期的控制目标。使用行走机械控制系统Plus+1设计控制器，这是一款成熟的控制系统，程序编写直观方便。
　　冷却风扇使用电液比例液压驱动方式，能够使风扇根据冷却液温度自动调节转速，将冷却液温度控制在合适的范围，冷却可靠。解决了冷却风扇定传动比和高功耗的问题，使风扇安装位置灵活，效率提高，提高了发动机的工作性能。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 发动机冷却系统概述

1．1．1 冷却系统的分类

1．1．2 冷却系统的调节方式

1．2 发动机冷却系统风扇调速的研究现状

1．2．1 传统冷却风扇

1．2．2 离合器式冷却风扇

1．2．3 电控冷却风扇

1．2．4 液压驱动风扇

1．3 液压驱动冷却系统的有关研究

1．4 本文研究内容

第二章 冷却系统对发动机性能的影响与匹配设计

2．1 发动机冷却系统对性能的影响

2．1．1 经济性的影响

2．1．2 动力性的影响

2．1．3 可靠性和使用寿命的影响

2．2 发动机冷却风扇与冷却系统的匹配

2．2．1 风扇气动性能参数与性能数据库

2．2．2 风扇工作点的确定

2．2．3 风扇的优选

2．3 本章小结

第三章 电控液压冷却系统改进设计及主要液压元件选用

3．1 冷却系统改进设计

3．1．1 系统总体方案

3．1．2 冷却系统温度控制原理

3．1．3 液压马达压力与转速的关系分析

3．2 冷却系统的计算

3．2．1 冷却系统设计参数的计算

3．2．2 冷却系统中散热器散热能力校核计算

3．2．3 水泵供水量与校核分析

3．2．4 冷却风扇功率与驱动转矩的计算

3．3 冷却系统的主要液压元件的计算选型

3．3．1 液压马达的选型计算

3．3．2 液压泵的选型计算

3．4 本章小结

第四章 冷却风扇液压系统中比例阀与系统性能研究

4．1 溢流阀的选用

4．1．1 溢流阀的控制方式

4．1．2 电磁比例溢流阀的选用

4．2 电液比例溢流阀的结构与工作原理

4．2．1 电液比例溢流阀的结构

4．2．2 电液比例溢流阀工作原理

4．3 电液比例溢流阀的特性分析

4．4 比例阀与液压系统的建模仿真

4．4．1 电液比例溢流阀模型建立

4．4．2 液压系统驱动控制模型建立

4．4．3 冷却系统仿真参数的确定

4．4．4 冷却系统不同冷却模式下的仿真

4．5 本章小结

第五章 冷却风扇液压系统控制器设计

5．1 控制系统元件

5．1．1 温度传感器

5．1．2 控制器

5．1．3 显示器

5．2 控制程序设计

5．2．1 温度采集

5．2．2 温度控制

5．2．3 温度显示

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 主要工作总结

6．2 研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学位论文