通過六西格瑪策略研究改進滑移裝載機散熱效果

　　摘 要： 滑移裝載機具有機動靈活、一機多能的特征，但其內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊，在配備大流量屬具時，其散熱效果不佳。通過六西格瑪策略進行散熱問題分析和優(yōu)化改進：采用C&E矩陣和FMEA矩陣得到潛在因子;采用T-Test分析工具對各影響因素與散熱器出水口冷卻液熱平衡溫度的相關(guān)性進行分析。分析得知：選配多葉片風(fēng)扇、優(yōu)化上罩的開孔和形狀、優(yōu)化后罩的風(fēng)柵角度和形狀、優(yōu)化導(dǎo)風(fēng)罩和風(fēng)扇的相交距離，是提高散熱效果的有效手段。優(yōu)化改進后，熱平衡溫度由117℃降至97℃，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，表明基于六西格瑪策略的改進方案是可行、有效的。

　　關(guān)鍵詞： 滑移裝載機;六西格瑪;C&E矩陣;FMEA矩陣;熱平衡溫度;散熱效果

　　引言

　　滑移裝載機是在作業(yè)現(xiàn)場隨機快速更換或掛接各種工作裝置的設(shè)備，其特點是機動靈活、一機多能，可以適應(yīng)不同的工作環(huán)境和作業(yè)內(nèi)容[1]。滑移裝載機內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊，很多廠家在技術(shù)設(shè)計時對其全工況作業(yè)下的散熱能力考慮不夠，因此滑移裝載機在配備大流量屬具時，經(jīng)常會發(fā)生熱平衡溫度過高的問題，致使停機，給客戶造成損失。

　　然而，鑒于滑移裝載機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點，其散熱問題沒有足夠的改進空間，并且國內(nèi)外針對滑移裝載機熱平衡的研究較少[2]。本文以某滑移裝載機為研究對象，基于散熱原理的分析，應(yīng)用六西格瑪策略研究的思路，對其原有的散熱系統(tǒng)性能影響因素進行分析，并提出改進方案。

　　1 問題的提出

　　選擇特定型號的滑移裝載機進行測試摸底。環(huán)境溫度為31℃，機器工作水溫測試數(shù)據(jù)如圖1所示。由圖1得知，機器在配備大流量屬具時，經(jīng)過20 min左右，水溫達(dá)到100℃。此時水溫報警燈開始閃爍報警。熱平衡溫度最高可達(dá)117℃，會對機器的發(fā)動機造成嚴(yán)重傷害。

　　由此可得出結(jié)論：本型號滑移裝載機在高流量工況下都存在熱平衡溫度過高的問題，工程能力不足。

　　2 滑移裝載機散熱原理分析

　　目前市場上滑移裝載機的散熱系統(tǒng)均采用如圖2所示的布置。散熱原理[3]如下：

　　發(fā)動機工作產(chǎn)生的熱量通過發(fā)動機缸體傳導(dǎo)到冷卻水，冷卻水在水泵作用下流到散熱器內(nèi)。同時，發(fā)動機驅(qū)動風(fēng)扇從散熱器前端吸入冷風(fēng)，冷風(fēng)通過散熱器帶走冷卻水的熱量。最終，經(jīng)冷卻后的冷卻水回到發(fā)動機缸體內(nèi)，從而完成一個循環(huán)。也就是說，發(fā)動機在工作時由外界吸入冷風(fēng)，冷風(fēng)經(jīng)過散熱器后變?yōu)闊峥諝猓瑹峥諝馀懦霭l(fā)動機缸體外。發(fā)動機的散熱效果由進氣溫度和出氣溫度決定。

　　3 滑移裝載機散熱問題分析及改進

　　3.1 通過六西格瑪工具進行問題分析，得到改進思路

　　3.1.1 因果關(guān)系矩陣分析

　　通過六西格瑪工具C&E矩陣(因果關(guān)系矩陣)[4-5]進行分析。對散熱系統(tǒng)的11個影響因素進行分析，各因素的分值與品質(zhì)關(guān)鍵點(CTQ)交叉相乘后，將合計值按照由高到低原則進行排序，如表1所示。將前8名作為后續(xù)研究的潛在因子。

　　3.1.2 FMEA矩陣分析

　　針對章節(jié)3.1.1得出的合計值較高的潛在因子，進一步通過六西格瑪工具FMEA(失效模式和影響分析)矩陣進行分析，得出需改進項目，如表2所示。

　　3.1.3 改進思路

　　根據(jù)章節(jié)3.1.1和3.1.2的分析結(jié)果，得到改進思路如下：

　　(1)發(fā)送機風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。因提高風(fēng)扇轉(zhuǎn)速會增加整機輻射噪音，故不考慮更改。

　　(2)發(fā)動機風(fēng)扇的直徑。因滑移裝載機空間結(jié)構(gòu)限制，已無法繼續(xù)加大風(fēng)扇直徑，故不考慮更改。

　　(3)發(fā)動機風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)形式、后罩風(fēng)柵角度、后罩風(fēng)柵形狀、上罩板開孔大小、上罩板形狀、導(dǎo)風(fēng)罩與風(fēng)扇相交距離。是否都要做更改，需使用六西格瑪工具中的T-Test分析工具進行判定。

　　3.2 T-Test分析各影響因素與散熱器出水口冷卻液熱平衡溫度相關(guān)性

　　3.2.1 風(fēng)扇結(jié)構(gòu)形式

　　對舊風(fēng)扇和優(yōu)化后的風(fēng)扇分別測量散熱器出水口冷卻液溫度(即熱平衡溫度)，如表3所示。其中優(yōu)化后的風(fēng)扇為多葉片風(fēng)扇。

　　將表3結(jié)果輸入Minitab軟件進行數(shù)據(jù)分析，得出的結(jié)果如圖3所示。

　　結(jié)論：P=0.000<0.05，因此風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)形式與散熱器出水口冷卻液熱平衡溫度有關(guān)。風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)形式是核心因子。改進思路：采用優(yōu)化后的新風(fēng)扇。

　　3.2.2 后罩風(fēng)柵角度和形狀

　　由于后罩屬于同一部件，故將風(fēng)柵角度和形狀兩個因子合并進行測試。對舊后罩和新后罩分別測量散熱器出水口熱平衡溫度，如表4所示。

　　將表4結(jié)果輸入Minitab軟件進行數(shù)據(jù)分析，得出的結(jié)果如圖4所示。

　　結(jié)論：P=0.000<0.05，因此后罩風(fēng)柵角度和形狀與散熱器出水口冷卻液熱平衡溫度有關(guān)。后罩風(fēng)柵角度和形狀是核心因子。改進思路：采用優(yōu)化后的新后罩。

　　3.2.3 上罩開孔和形狀

　　由于上罩屬于同一部件，故將上罩開孔和形狀兩個因子合并進行測試。對舊上罩和新上罩分別測量散熱器出水口熱平衡溫度，如表5所示。

　　推薦閱讀：《鋁加工》(雙月刊)創(chuàng)刊于1976年，由西南鋁業(yè)(集團)有限責(zé)任公司主辦。