矿用小松HM400 铰卡发动机散热系统优化研究

周 宁，查晓嘉

（江西铜业公司 城门山铜矿,江西 九江 332100）

某露天铜矿2010 年引进了的小松HM400 铰卡作为主要的采剥运输设备，但随着使用年限的增加，设备老化严重，故障频发。特别是夏季重负荷低转速运行时，发动机极易出现水温高现象，严重影响设备正常使用。为此，该矿山组织技术人员针对小松HM400 铰卡普遍存在的发动机水温高故障，展开了发动机散热系统优化研究工作，并根基研究成果对散热系统进行技术改造，彻底了解决了此故障。

图1 小松HM400 铰卡现场作业图

1 小松HM400铰卡发动机水温高故障原因分析

小松HM400 铰卡发动机水温高故障在夏季为频发故障，该矿山维修技术人员展开了数次大修均未能彻底的解决此故障，而此型号铰卡是该矿山的主要运输设备，目前已经严重影响了矿山的正常生产运营。针对此现状，该矿组织技术人员及管理人员，成立了技术攻关小组，从各方面对此故障进行了原因分析，为下一步进行技术改造奠定基础。原因分析采用全面质量管理里中较为成熟的“人、机、料、法、环”分析模式寻找主要故障原因。

1.1 员工因素

影响小松HM400 铰卡发动机散热的可能的人为因素，主要为驾驶员对散热器堵塞及冷却液位检查不到位。在出现发动机水温高故障后，该矿山迅速制定了规范的发动机散热系统点巡检制度，督促操作人员及设备维护人员严格按照制度进行散热器及冷却液位检查，并有专人抽查及考核。通过方式，发动机水温高故障有一定的缓解，但不能彻底的解决此故障。

1.2 机器因素

通过技术攻关小组研究发现，小松HM400 铰卡引擎罩散热孔小，发动机热量难以及时散发，风冷效果较差。此设计缺陷理论上将会导致引擎罩内集聚高温持续升高，排出罩外热量较少， 从而导致发动机水温升高。技术组认为这是导致发动机水温高故障的主要因素。

1.3 原材料因素

小松HM400 铰卡发动机散热系统采用的原材料主要是指散热器风扇产生的风冷及冷却液的水冷。需要确定原材料是否影响发动机水温高的方法较为简单，只需要测定散热器风扇转速以及冷却液质量，并对比相关标准即可，经测定这两项指标值均达标，故可排除此因素。

1.4 制度因素

针对小松HM400 铰卡发动机水温高故障已经建立了完善的点巡检制度及考核制度，制度较为完善，故此因素也可排除。

1.5 环境因素

影响小松HM400 铰卡发动机散热系统正常运转的环境因素较多，比如高温天气，矿山粉尘，雨雪天气等。其中技术组认为矿山粉尘最有可能会对散热系统正常运转造成影响，主要原因为粉尘等小颗粒的吸入易堵塞散热器，影响散热器散热效果，技术攻关小组通过组织维修人员经常检查、清洗散热器后，发动机水温高故障有所缓解，但是仍未完全解决，故此因素非主要原因。

综上可知，通过巧妙运用全面质量管理中“人、机、料、法、环”分析模式，技术攻关小组基本确定了小松HM400 铰卡发动机水温高的主要故障原因，即发动机散热系统固有的设计缺陷导致了此故障的发生。后期技术攻关小组基于此对发动机散热系统进行了技术改造。

图2 发动机散热系统线路控制图

2 小松HM400铰卡发动机散热系统技术改造实践

2.1 技术改造措施制定

针对小松铰卡发动机热量散发受制约的问题，经小组成员多次讨论决定，同时在以下四个方面进行技术改造;

（1）运用两台电机风扇给散热器芯部吸送冷风、增强吸排循环；

（2）运用另两台电机风扇抽排发动机周围散发的高温 ；

（3）运用控制器实现发动机温控电机风扇转速 ；

（4）运用电子屏实现水温实时监控并有警报提示。

2.2 技术改造实施

技术攻关小组根据以上制定的技术改造措施，对小松HM400 铰卡发动机散热系统进行了技术改造，通过对所需风扇功率、尺寸、安装位置和控制器、显示器功率、固定方式进行了认真研讨和反复测算，设计绘制了线路控制图，病制定出了实施步骤。

在绘制完成技术改造的线路控制图后，技术攻关小组即开始实施技术改造，技术改造按以下五个步骤进行：

（1）在小松铰卡前端散热器靠前10cm 处固定两台17 寸的大功率电机风扇，给散热器芯部吸送冷风，同时增强引擎罩内空气吸排循环；

（2）在引擎盖后顶端另固定两台相同的风扇，抽排发动机上方散发的热量出引擎罩；

（3）在安装风扇线路时，根据功率需求使用两套线路控制四台风扇运转；

（4）控制器通过检测温度来调节风扇转速，以节省电能、降低线路负荷、减少风扇噪音、延长风扇寿命，同时对控制器进行程序改动，设定水温70°以上时温度越高风扇转的越快；

（5）安装水温电压组合表，方便驾驶员实时掌握发动机水温，同时又解决了小松铰卡不发电难观察以及导致电瓶存电耗完难启动的问题。

2.3 技术改造效果检查

通过对实施技术改造的K2 铰卡技改前和技改后的发动机水道外围温度进行测量 ，发现发动机水温同比下降了10°C，未出现“开锅”现象，达到了设计要求，效果超出了我们预期，可解决生产实际问题。

3 结论

通过对小松HM400 铰卡发动机散热系统的研究及技术改造实践，全面解决了夏季生产中频繁出现发动机水温高现象,同时缓解了发动机机油温度、变矩器油温过高及周围管路、线路、密封件老化等一系列迸发症状。在经济效益方面，单台铰卡的技术改造费用仅800 元，而不进行改造直接更换老化的散热零部件单台铰卡需要花费12 万元，取得了较大的经济效益。同时技术改造后发动机水温高故障明显减少，缓解了小松HM400 铰卡因高温无法长时间运行的困境，有效延长了小松铰卡散热零部件的使用周期。