拖拉机冷却系统热平衡试验方法

拖拉机冷却系统热平衡试验方法
1范围
本标准规定了农业轮式和履带式拖拉机在动力输出轴(PTO)上对其所配发动机冷却系统进行热平衡试验的方法以及评价指标。
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。
GB/T 3871.3-2006  农业拖拉机试验规程第3部分动力输出轴功率试验
GB/T 1592  农业拖拉机后置动力输出轴1、2和3型
GB/T 7282  拖拉机用油品种、规格的选用
3  术语和定义
3.1
冷却系统A.T.B值  A.T.B of cooling system
在试验进行时的大气压力下,冷却液沸腾时周围空气的温度
3.2
冷却系统A.C.O值A.C.O of cooling system
发动机机油达到临界温度时,周围空气的温度。
3.3
临界温度critical temperature
正常工作压力下,发动机机油的最高允许使用温度。
3.4
热平衡thermal equilibrium
同一物体内或在可相互进行热交换的几个物体间,既不发生热的迁移,也不发生物质的相变而具有相同温度的状态。
3.5
冷却系统热平衡thermal equilibrium of cooling system
拖拉机在基本稳定的环境温度下,冷却系统的水温(进、出水温度)、机油温度、冷却系统附近的空气温度(散热器前后、热交换器前后),均保持恒定的状态。
4  试验设备
4.1  主要试验设备
测功机(PTO试验台)、油耗仪、温度测量仪(包括显示仪表、温度传感器等)
4.2  测量单位和允许测量误差
转速:r/min,±0.5%;
时间:s,±0.2 s;
距离:m或mm,±0.5%;
转矩:N²m,±1.0%;
发动机散热器
质量:            kg            ±0.5%;
力:N,±1.0%;
油耗:kg/h,±1.0%;
大气压力:kPa,±0.2 kPa;
温度:℃,±2 ℃;
干/湿度计温度:℃,±0.5 ℃。
5通用要求
5.1  技术要求
被试拖拉机应为制造厂推荐的正常使用状态,拖拉机机罩要装配完好,各种附件安装齐全;各种密封设施完好;拖拉机已经过磨合或试运转。
5.2试验前准备节能蒸汽炉
按照GB/T 3871.3中规定进行拖拉机的准备并进行试验前检查。
5.3  安装温度传感器以测出下列各点温度:
T
——散热器进水口水温(即发动机出水口),见图1;
布鞋套
1
——散热器出水口水温(即发动机进水口),见图1;
T
2
——发动机主油道和油底壳的机油温度,见图1;
T
—环境温度(T a1、T a2、T a3三点温度的平均值:即散热器正前方1米处,高度与T
a
护栅中心持平,T a1点在拖拉机纵向中心,T a2、T a3平均分布在拖拉机纵向中心两侧60°处)。
接地线夹
图1 冷却系统温度测点示意图
5.4如果需要进行更精确的试验,可安装温度传感器来测取以下各处温度:
——进入散热器的空气温度(在散热器前方距散热器不超过10cm的地方,沿散热器对角线至少布置三个温度传感器);
——通过散热器后的空气温度(至少在风扇后面间隔120°圆周布置三个温度传感器);
——热交换器前后的空气温度(如果安装热交换器的话)。
5.5  试验时拖拉机的机罩应盖好,将发动机冷却系统的节温器固定在全开位置,并关闭旁通阀。如无法实现该状态,则应保证节温器处于正常开启状态,并在试验报告中注明。
5.6  如拖拉机装有封闭驾驶室,应关闭车门(在确认不影响行车安全情况下开启),打开所有能开启的车窗(侧窗、后窗、顶窗)。
5.7若拖拉机驾驶室装有空调或采暖系统,则需在以下两个状态分别进行试验,并在报告中注明。
状态1:同5.6条,并关闭驾驶室的空调或采暖系统。
状态2:关闭所有门窗,开启空调或采暖系统,进行外循环,且温度和风速应设置为最高档。6试验规程
6.1  试验目的
确定发动机在规定的负荷工况下,冷却液和机油的稳定温度。计算发动机冷却系统散热能力指标A.T.B值及A.C.O值。
6.2 试验方法
6.2.1按GB/T 3871.3试验方法,测得发动机标定转速下动力输出轴最大功率,要求其数值不应低于工厂规定值的95%。如果不符合规定时,则应检查和调整供油系统。
6.2.2试验工况
当满足6.2.1规定后,使拖拉机分别在以下两种工况下进行热平衡试验。
工况1:拖拉机标定转速下最大功率
工况2:拖拉机最大扭矩
6.2.3热平衡状态的确定
进行6.2.2试验时,确认节温器正常打开(或全开),环境温度保持基本恒定(30℃~40℃范围内),每隔10min测出所有试验参数,包括记录试验时大气压力和空气相对湿度,并记入试验记录表格中。保持试验工况不变,直至第5.3条规定的各点温度值保持稳定,即各点的变化值在±1℃范围内,即达到热平衡状态。以最后一次记录数据为最终结果。
6.2.4特殊试验要求
6.2.4.1某些情况下,需评价和测定装在被试拖拉机上一个由发动机驱动的附件,对整个冷却系统散热能力或对A.T.B值的影响;另一方面,也需评价和测定单个部件对冷却系统散热能力或A.T.B值的影响。(例如:使用不同的散热器散热片的材料、不同排数的散热片,不同风扇叶片数量,叶片角度的影响)。在此情况下,应在该试验附件工作和不工作的条件下,或冷却系统某些部件的参数变动前、变动后的条件下,按6.2.1~6.2.3条进行试验。
6.2.4.2 其它特殊试验可根据协商进行。如:在节温器工作,并在较低的环境温度下(低于30℃),使发动机在上述6.2.2条的条件下达到稳定温度后重复试验,但报告中应注明。此种情况下的平衡,不适合试验通过条件的判定。
7  试验结果及报告
7.1  与本试验有关的数据(动力输出轴功率,发动机、动力输出轴转速,燃油耗等)及冷却系主要的尺寸参数,应汇总在试验记录表中。
7.2  用下列公式确定发动机在试验转速下的A.T.B值:
A.T.B= T
V -(T
2
-T
a
)
式中:A.T.B——在试验进行时的大气压力下冷却液沸腾时周围空气的温度。(℃)
激光跟踪仪靶球T
V
——散热器盖上的蒸气阀在额定开启压力下,冷却液的沸腾温度。(图2给出了水的沸腾温度随散热器盖蒸气阀的工作压力变化的关系曲线。(℃))
T
2
——发动机出水口处稳定水温。(℃)点胶机密封圈
T
a
——水温达到稳定时,散热器前方的环境温度。(℃)
图2 水的沸腾温度随冷却系统压力变化的特性曲线
7.3  用下列公式确定发动机机油临界温度时A.C.O 值:
A.C.O = T c -(T 0 -T a )
式中:A.C.O ——发动机机油达到临界温度时,周围空气的温度。(℃)      T c ——正常工作压力下,发动机机油的最高允许使用温度(临界温度)。(℃)
(如:CC 级为120℃;CD 级为130℃)
T 0——发动机机油的稳定温度。(℃)
8  试验结果判定
8.1  A.T.B 值应满足下列条件:
对于发动机标定功率<50kW 的拖拉机,A.T.B 值≥55℃;对于发动机标定功率≥50kW 的拖拉机,A.T.B 值≥60℃。如拖拉机装有空调驾驶室(冷凝器装配在散热器前部),当驾驶室空调机在工作时,A.T.B 值也必须满足上述条件。适用于热带地区作业的拖拉机,在上述A.T.B 值的基础上增加5℃。
8.2  A.C.O 值应满足下列条件:
适用于温带地区作业的拖拉机,A.C.O 值≥50℃;
适用于热带地区作业的拖拉机,A.C.O 值≥60℃。 水
散热器盖的额定压力  bar

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