1 概述
我国西部高原和沙漠地区具有大气压力低、空气密度小、昼夜温差大、年低温期长、气候干燥、日照辐射强及风沙大等独特的气候特点，普通型轮式装载机在这样的条件下作业，会导致下列问题：(1)柴油机功率下降，整机匹配失准，牵引动力性能下降严重，表现为无力、发热、油耗大；(2)增压柴油机的增压器与内燃机匹配运行线发生变化，气压机效率降低，低速喘振的趋势增加，扭矩特性变差；(3)柴油机的低温启动性能及整机各系统部件的启动随动性能较差：(4)空气滤清器进气阻力上升快，滤清效率降低，导致发动机的早期磨损；(5)电气元件、金属和非金属材料的低温性能下降等等。为此，徐州装载机厂充分研究了轮式装载机在高原和沙漠环境下的适应性技术，在性能先进的zL500的基础上开发了一种全新配置的ZL50GH高原沙漠型特种轮式装载机。
2 主要适应性关键技术
(1)采用功率恢复型增压技术的高原沙漠型柴油机，解决了整机匹配失准问题。
(2)采用热平衡技术，对冷却系统进行了优化配置，确保整机的综合热平衡要求。
(3)采用低温启动技术，有效地解决了轮式装载机在高原低温缺氧环境下启动困难的问题。
(4)液压和电气系统的控制技术和适应性技术的应用，确保了整机的先进性、舒适性和可靠性。
(5)对操作者工作环境采取了有效的特殊技术措施，如：密封技术、保温采暖和空气交换技术、除霜和紫外线防护技术、供氧技术等。
(6)尘土、风沙环境的防护技术。
上述技术的应用，加上性能良好的低温油料，足以确保ZL50GH高原沙漠型特种轮式装载机能满足在40Y的环境温度和海拔4000～5000m的高原和沙漠地区的使用要求。
3 主要技术参数
柴油机额定功率(kW) 154
额定载荷(Kg) 5000
卸载高度(mm) 3090
卸载距离(mm) 1130
三项和时间(s) 11
最大牵引力(kn) 142
最大掘起力(kn) 168
最小转弯半径(mm) 6400
爬坡能力(°) 28
整机质量(t) 18
最低使用温度(℃) -40
使用海拔高度(m) 4000～5000
4 主要性能和结构特点
4.1 动力系统
(1)采用wD615．67G功率恢复型高原沙漠用柴油机。
通过涡轮增压器与柴油机的优化匹配和对柴油机进排气系统、供油系统、燃油系统等结构的调整和改进，确保涡轮增压器在高效区运行，且在整个运转范围内不发生喘振与阻塞现象。足够的空气压力和流良使柴油机燃烧更加充分，改善了增压柴油机的热负荷从而保证了柴油机在海拔4000—5000m高原地区工作的性能匹配和使用要求。
(2)进排气系统采取了特殊措施。
为减少进气阻力及防沙尘，配置了大流量、低阻力、自动排尘的高效沙漠型空气滤清器，避免了缸套、活塞等零件的早期磨损。该空滤器采用了预滤器和精滤器的组合结构。预滤部分为轴向旋流管结构，利用离心分离原理，将进入空滤器旋流管中的灰尘在高速旋转的离心力作用下甩向旋流管座外，使含尘空气中大部分灰尘被滤除并自动排出，粗滤效率高达960／o以上能有效的滤除粒径为1011m以上的灰尘，大大延长了精滤芯的保养周期和使用寿命；精滤部分采用纸质滤芯，确保滤清器总成的滤清效率高于99.6%。专门设计的消声器和橡胶鸭嘴自动排尘装置，提高了废气排尘能力。
4.2 强化冷却系统
考虑到高原散热能力差和发动机增压产生的热负荷等因素，对冷却系统进行了综合优化配置，措施如下：
(1)加大了风扇的扇风量：增大风扇的直径和叶片数，改变风扇的叶片安装角，并适当提高风扇转速。
(2)加快了冷却液的循环速度：适当调整水泵容量提高水泵转速，使水泵的流量加大。
(3)结构设计与材料选择：为了进一步提高散热器的散热性能，除了加大其散热面积外，在结构和材料方面还做了重大改进。采用了水箱、变矩器油散热器和液压油散热器“三位一体”式结构，其中水箱散热器的芯部采用了导热系数好的材料和开窗式散热片，液压油散热器也由钢管铝片的镶嵌式结构改为铝管铝片的一体式结构。
(4)采用加压水箱，并加注沸点较高的防冻液，可有效地防止发动机的低压开锅问题。
4.3 高原低温启动系统
(1)高原低温环境下柴油机难于启动的主要原因：
(a)高原地区的冬季极P腮度在40Y左右，柴油机进气温度相应地比常温下低20—60℃，因此柴油机气缸内压缩终了时的空气温度同样也要低20～40℃，达不到柴油机启动时必需的温度。
(b)高原地区气压降低而引起柴油机进气量的减少，加之气缸内空气温度的下降，气缸内压缩空气的压力也明显低于正常启动所要求的压力，不利于柴油机的启动。
(c)随着环境温度的降低，蓄电池的输出能力也相应下降。在—30Y低温情况下，蓄电池的输出能力只能达到额定输出能力的34go左右。因此，导致了柴油机启动系统功率下降，使得柴油机的启动转速低于所需的最低转速。
(d)低温时，机油粘度加大，各摩擦副之间的阻力加大，使柴油机启动转速下降。
(2)zljOGH高原沙漠型特种轮式装载机在冷启动方面采取的主要措施：
(a)采用低温性能优越、完全免维护的进口蓄电池。该蓄电池可在4d0Y温度条件下正常工作，启动功率、使用寿命、充电速度、抗冲击能力比常规蓄电池具有明显优势。
(b)采用电控外置式强制循环燃油加热锅炉辅助系统。针对高原地区的环境及施工条件，z150GH高原沙漠型特种轮式装载机采用了外置式强制循环燃油加热锅炉。将柴油机水套内的冷却介质经过使用随机燃料的加热锅炉加热，加热后的冷却介质由水泵强制循环送入发动机机体内，便完成一次对发动机机体内的小循环系统的加热。这样不断地循环往复，大约20nin后，机体可被预热到40Y以上，此时气缸、活塞、活塞环以及各摩擦副之间的机油温度随之升高，机油粘度下降，降低了启动阻力s同时，启动时空气在进气歧管内被加热，提高了压缩终了时的温度和压力，有效地改善了发动机的启动性能。通过加热冷却介质预热机体，可有效地位发动机热态启动。
(c)配置乙醚冷启动装置。柴油在柴油机压缩终了、压力3．2MPa时着火温度为180—200℃左右。由于乙醚的燃点较低(3．2MPa压力下，燃点为57℃)，所以启动时在进气管中喷入一定比例的乙醚，可降低燃料的燃点，柴油机不需要达到原最低启动转速即可启动。
(d)选用低温性能好的润滑机油和低温超负荷运行性能良好的进口起动马达。
4.4 电气系统
高原地区风沙大、气温低、紫外线强及空气含氧量低等特殊环境条件，要求轮式装载机的电气及空调系统能够满足这些气候特点的要求。zlj(X)H高原沙漠型特种轮式装载机在设计和零部件选型过程中主要考虑了下列几个方面：
(1)采用具有高低限报警功能、抗振性能好、机芯为全固态电路的进口CUBTIS仪表及传感器。该仪表的工作范围是-40～+85℃，机械振动等级最高可达到205，电压工作范围16—36V，完全能满足高原高寒地区的施工要求。
(2)电气系统采用软胶电线和防尘插接件，线束采用具有防紫外线功能的软胶电线，该电线的工作温度范围为40—125℃，避免普通电线在低温条件下的硬、脆、易老化等缺陷。
4.5 驾驶室
采用具有电子除霜装置和防紫外线辐射玻璃的全封闭新型豪华驾驶室。
配备了具有冷暖两用、驾驶室内外空气可交换功能的增氧型空调装置。驾驶室内空气清新，且室内空气压力高于室外大气压力。可有效地避免室外灰尘的侵入。
驾驶室内配置了供氧装置、冷暖两用箱和救护用的急救包。
4.6 其它高原适应性措施
(1)防灰尘、防风沙措施
该机采用了有效的密封和防尘结构，如：高效沙漠型空气滤清器的进气系统，全封闭新型豪华驾驶室，带内外润滑密封的铰点，包括发电机、起动马达、仪表、灯具及插接件在内的电气系统等。其中，电气系统的外壳防护等级均能达到IP54以上，延长了电气元件的使用寿命。
(2)材料的选择和密封措施
对于主、副切削板和斗齿，选用了强度高、耐磨性好、具有低温冲击韧性的特种钢材：其它结构件采取了特殊的焊接和热处理工艺措施，消除内应力，提高抗冲击能力；对于非金属件和密封件，选用了防紫外线和防老化的派克胶管，耐低温高强复合尼龙套，密封性能好、温度适应范围大的硅氟橡胶密封件，重要部件和关键部位采用进口密封圈。
5 结论
经机械工业高原工程机械产品质量监督检测中心对整机性能进行的试验检测表明：ZL50GH高原沙漠型特种轮式装载机的动力性、经济性、热平衡性能、排放性能和启动性能均达到原基本型低海拔机同等水平，能满足海拔4000-5000m高原地区使用要求，属于国内工程机械高原环境适应性强的特种机型，并得到用户的认可。
11/11/2004
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