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1、高原、风沙环境对工程机械性能的影响及解决方法【摘 要】结合了工程机械在内蒙古自治区和青藏高原使用情况进行分析，介绍了一些经验和注意事项。【关键词】高原 风沙 工程机械 使用与保养我公司于 2003年承建的巴新（巴拉贡-新地）高速公路项目，标段位于内蒙古自治区乌海市，该地区 的主要气候特点为：昼夜温差大、沙尘暴非常大、降雨少、气候干燥；我公司于 2005 年承建的西格（西宁 -格尔木）铁路项目，标段地处青藏高原，该地区主要气候特点为：空气稀薄、气压低、含氧量少、昼夜 温差大、低温冻土、紫外线辐射强、风沙大、降雨少、气候干燥等。以上两项目我公司共投入了工程机械约 60 台套，在工程机械的使用与保养
2、上所遇到的困难很多，尤其是发动机方面的故障问题显得尤为突出，现将 具体情况进行了分析，并总结了一些解决方法。1 动力系统11 高原环境的影响（1）随着海拔的升高，大气压力、空气密度和含氧量随之减少（每升高1000 米，含氧量就减少10）， 气温也随之下降，这对以内燃机为动力的工程机械性能的影响十分突出，主要表现为发动机动力严重不足。有关科研机构实验数据表明，对自然吸气型内燃机，海拔每上升1000m，其功率、扭矩下降8%13%、 油耗上升6%9%、热强度增加2%5%；当海拔达到4000m时其功率降低45%左右。这是由于缸内充气 量减小，散热性能下降，热负荷增加，燃烧不充分等原因所致，因此高原环境
3、对发动机动力性能影响十分严 重。（2）高原地区气压低、含氧量少、昼夜温差大、寒冷季节长，使内燃机的压缩压力和温度随海拔升高 而降低。有关科研机构实验结果表明，海拔每升高1000m,内燃机压缩压力降低17%、温度下降23%，最低 极限启动温度提高22C左右，同时，辅助装置在高原使用时凡涉及点火、燃烧、耗氧性能均表现出不同程度 的不适应性，尤其在低压缺氧条件下启动困难程度超过低海拔许多。（3）高原地区多沙尘，空气中的含尘量是低海拔地区的 515 倍，它增加了进气阻力，使滤清效果下 降，又由于空气中含氧量少，使发动机的燃烧性能迅速下降，不仅使功率下降，而且更加速了柴油机零部件 的磨损，缩短了空滤器等
4、部件的使用寿命。较多的沙粒和尘土使得空气滤清器很容易发生堵塞，这时发动机 就会出现不易起动、加速无力以及怠速不稳等症状。1.2 解决方法（1）为充分保证工程机械在高原环境下使用的可靠性和适应性，应首先考虑使用配有增压器的高原沙 漠型风冷增压型发动机。以使柴油机在高原地区使用时，其输出功率和经济指标及其热负荷指标等恢复到一 般平原地区时的标定水平。（2）采用低温预热系统。为提高工程机械的冷起动性能，可采用柴油机冷却系统预热和油底壳预热技 术两种方法。这两种技术尤其适用于气温低于-35C的高寒地区。（3）采用大容量的电瓶，以固体电瓶为优先。在使用液体电瓶时，为防止电瓶过冷发生冻结及影响起 动性能，
5、冬季可给蓄电池制作一个夹层保温电池箱，以提高蓄电池的温度。调整蓄电池电解液的相对密度， 并使电瓶各格的密度一致。夜晚不工作时，有条件的应把电瓶卸下放在室内。在启动前，应先用温水冲洗电 瓶。（4）若采用一般的空气滤清器，极易造成空气滤清器堵塞或滤清不充分，损坏柴油机的零部件，应考 虑采用多级滤清或湿式空气滤清器，如果原机械上只有一个空气滤清器，则应考虑自己加装。对于滤清器的 检查，应该仔细查看其皱褶内部深处。可以用高压风经常吹一下滤芯。有时，滤清器外部看似清洁，但是其 内部已经非常脏了，此时必须立即进行更换。（5）水箱盖、加机油口盖、油箱盖等一定要齐全，如若缺失，会因风沙、尘土等侵入冷却、润滑、
6、燃 油系统内，将加剧各机件的磨损。（6）在发现柴油机功率不足时，喷油泵也应考虑放在喷油泵试验台上进行调试、检查调整最大供油量 和供油不均度，喷油器则应考虑放在喷油器试验台上进行调试，以确定喷油器喷油雾化情况是否良好。在高 原和大风沙地区，会因为微小沙粒而损坏刚校过的油泵和刚更换过喷油嘴的喷油器。2 散热系统2.1 高原环境的影响（1）对发动机而言，由于汽缸内空气减少，过量空气系数下降，燃烧状况不良，后燃现象严重，使发 动机热负荷增加；由于空气重度降低，使冷却风扇质量流量减少；由于海拔升高，冷却水的沸点降低（西格 项目有的地区水的沸点是7885C）,这些均导致热散能力下降，热负荷进一步增强。造成
7、整机作业温度超 过规定值，影响正常工作。既要解决柴油机因增压产生的热负荷升高问题，又要解决传动散热系统因高原散 热能力下降所引起的比一般平原地区较高的温度。（2）空气寒冷时，会造成水箱和发动机等各部件温度过低，难以启动和启动后温度升高较慢。22 解决方法（1）采用加大型风扇并使风扇的线速度在合理范围内；采用加大散热面积的增加型水箱，保证低气压 下有足够的散热面积。并且需经常清洗水箱内和水箱外污垢。（2）在严寒时节时，一般工程机械上的百叶窗、挡风帘的防寒效果不好，有必要在其前面配上防寒罩， 以减少外部冷空气进入。（3）水箱内需常年加满足当地极限最低气温要求的防冻液，防止夜晚气温突降时冻坏水箱和发
8、动机等 部件。3 橡胶件与密封件3.1 高原环境的影响青藏高原地区日照时间长、紫外线强烈、昼夜温差变化大，年平均气温为一27一45C,日平均气温在 0C以下达235330天，这些环境使液压胶管加速龟裂，使橡胶件和封闭件加速老化，并且对金属材料冷脆 性也有特殊要求。3.2 解决方法（1）转向系统、工作液压系统、制动系统等胶管和油缸等关键部件的密封件在损坏后更换时采用质量 较好的进口件，保证低温环境使用的可靠性和耐用性。（2）条件允许的部位可以用棉布包扎防寒。4 驾驶室与人机工程4.1 高原环境的影响 青藏高原地区缺氧环境使驾驶员所能承受的最大劳动强度仅为平原地区的40%60%，紫外线强度高出一般
9、平原地区的40%50%,工作的持续性和耐久性更差，在作业过程中驾驶员将表现出相当程度的不适应性， 因而工作条件和健康安全措施就显得更加重要。4.2 解决方法主要体现在驾驶室的合理使用上。驾驶室密封性能一定要保证，自己可另行安装带空气过滤装置的空调 和具有防紫外线辐射功能的彩色玻璃，最好同时配置吸氧装置，并且驾驶室内应配备必要的生活设施以及食 用水与食品储藏柜，以保证可以有效的保障驾驶员的体力和安全。5 其它方面5.1 在野外修理时，一定要搭建临时修理帐篷，尤其在修理发动机时，必须在修理帐篷内工作以保证无 风沙、尘土环境。5.2 高原环境气温变化大，为防止低温水汽结冻而影响制动系统的可靠性，在保
10、证整机具有良好性能价 格比的前提下采取液顶液钳盘制动的行车制动系统，关键部件采用进口件，保证低温下的制动性能。5.3 普通低压电气元件不能有效地适应高原低温环境，因此需要使用能满足低温工作要求的开关、接插 件、电线保护套等元件，并适当选择加大容量的电机和电气元件。5.4 合理选用适应于高原环境下的油料，它们具有闪点高、凝点低、粘温性能变化小，抗氧、抗腐、防 锈、抗泡的特点，保证了在低温条件下具有良好的润滑性能和高温条件下具有较高的油膜强度；高原增压柴 油机的润滑机油应兼有良好的低温分散性能。5.5 自救防护设备及机具的配置要齐全。工程机械应安装液压绞盘和配备钢丝绳，以便在其陷入沙坑或 沼泽地时，可被拖拽出来。5.6 大风沙时雨刷器上聚集大量的细小沙粒，同时玻璃上也会附着一些沙粒，因此当使用雨刷时，沙粒 会对挡风玻璃产生细小的划痕。夜间会因前挡风玻璃出现不聚光，容易造成事故，同时加剧雨刷片的磨损。 所以应该注意经常清理雨刷片上的沙尘。因此，在高原、风沙地区工作的工程机械从动力、液压系统和制造及其所用的原材料等性能要求均与一 般平原地区的工程机械有很大差别。了解这些差异，对我们正确选购和使用、保养工程机械，无疑是非常重 要的。
