液壓係統油液溫（wēn）升計算及冷卻器選型

摘要: 介紹了（le）液壓係統的係（xì）統損耗功率及油液溫升的（de）計算。通過對兩種冷卻器的比較, 提出了正確的選型方法。

關鍵詞: 液壓係統; 油液溫升; 冷（lěng）卻器; 損耗功率

1 前言

液壓係統的壓力、容積和機械損失（shī）構成總的能量損失, 這些能量損失都將轉化為熱量, 使係（xì）統油溫升高。油（yóu）溫的變化將直接影響（xiǎng）液壓元件（jiàn）的壽命; 油溫升高將使油液氧（yǎng）化, 加速（sù）油液的變質; 油溫過（guò）高還嚴重影響（xiǎng）液壓油（yóu）的穩定性（xìng）, 進而影響液壓係統的壽命和傳動效率。為此（cǐ）, 應該對係統進行發熱（rè）與溫（wēn）升（shēng）計算, 以便（biàn）對係統溫升加以（yǐ）控製。下麵對液壓係統的（de）發熱量及溫升計算和冷（lěng）卻器的選擇予以介紹。

2 係統損（sǔn）耗功率和溫升計算（suàn）

2.1 損耗功率計算

液壓係（xì）統發熱的主要原（yuán）因是由液壓泵和執行器的功率損失以及溢流閥的溢（yì）流損失造成的。

其係統的損耗功率即發熱功率為:

H=P( 1- η)

式中:

P—係統泵組的總驅動（dòng）功率;

η—係統效率。

η=ηP

ηC

ηA

其中:

ηP

—液壓泵的效（xiào）率, 可從產品樣本（běn）中（zhōng）查到;

ηA

—液（yè）壓執行器總效率, 液壓缸一般取0.9～0.95;

ηC

—液壓回路的效率。

ηC=

Σp1 q1

ΣpP qP

式（shì）中:

Σp1 q1 —各執行器負載壓力和負載流量即輸入流量（liàng）乘積的總和;

Σpp qp —各液（yè）壓泵供油壓力和輸出（chū）流量乘積的總和。

係統的損耗功率即發熱功率H 也可按下（xià）式估算, 由於熱能的損耗總量約占泵組驅動功率的15%～30%, 因此:H=( 15%～30%) P

2.2 油液溫（wēn）升（shēng）計算

液壓係統中產（chǎn）生的熱量H, 由係統中各個散熱麵散發至空氣中（zhōng）, 其中油箱是主要散熱麵。因為管道（dào）散熱麵積相對較小, 且與其身的壓力損失產生的熱量（liàng）基本平衡, 故（gù）一般略去不計。當隻考慮油箱散熱時, 其散（sàn）熱量HO 可按下式（shì）計算:HO=KAΔt

式中:

K—散熱係（xì）數[ W(/ m2·℃) ] , 計算時可選（xuǎn）用推薦值: 當通風很差（chà）( 空氣不循環) 時, K=8[ W/( m2·℃) ] ; 通風良好（hǎo）( 空氣流速（sù）為（wéi）1m/s 左右)時, K=14～20[ W(/ m2·℃) ] ; 風扇冷卻時,

K=20～25[ W(/ m2·℃) ] ; 用循環水冷卻時,K=110～175[ W(/ m2·℃) ] 。A—油箱散熱（rè）麵積, m2;Δt—係統溫升, 即係統達到熱平衡時油溫與環境溫（wēn）度之差。一般（bān）工作（zuò）機械Δt≤35℃; 工程機械Δt≤40℃; 數控機床Δt≤25℃。當係統產生的熱量H 等於其散發出去的熱量HO 時, 係統達到（dào）平衡, 此時:

Δt=

H

KA ( 1)

當六麵體油箱長、寬、高（gāo）比例為1∶1∶1～1∶2∶3 且液（yè）麵高度是油箱高（gāo）度的0.8 倍時, 其散熱麵積的（de）近似計（jì）算式為（wéi）:

A=0.065 V2 3" ( 2)

由式( 1) 和( 2) 可導出:

Δt=

H

0.065KA V2 3"

式中:

V—油箱的有（yǒu）效（xiào）容量, L。

若計算結果超出（chū）允（yǔn）許值並（bìng）且適當加大油箱散熱麵積仍不能滿足要求時, 則應采取風扇（shàn）強製散熱或加冷卻器。

3 冷卻（què）器的選擇

若係統長時間運轉( 多班次連軸轉) , 或出現環（huán）境溫度過（guò）高等散熱問題, 均可采用（yòng）外裝（zhuāng）冷卻器解決。

重工與（yǔ）起重技術

HEAVY INDUSTRIAL & HOISTING MACHINERY

No.4 2007

Serial No.16

2007 年第4 期（qī）

總第16 期

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重工與起重技（jì）術

HEAVY INDUSTRIAL & HOISTING MACHINERY冷卻器（qì）包括油（yóu）- 氣冷卻器和油- 水冷卻器兩種形式。這兩種形式（shì）各有優缺點: 油- 氣冷卻器（qì）安裝成本低、維修方（fāng）便, 電機和電（diàn）壓（yā）可自由選取（qǔ）, 不（bú）會對液壓係統造成損害; 但它比（bǐ）油- 水冷卻器單元機組的體積大, 易產生噪（zào）音, 受環境溫度影響較大。油- 水冷卻器利用冷卻水散熱, 因此現場要有一定的水源, 當冷卻水（shuǐ）溫度一（yī）定時, 它有固定的冷卻能力, 而與環境溫度上升無關（guān）, 與油- 氣冷卻器相比, 在相同冷卻能力的情況下, 其體積更小, 但冷卻水有滲漏的可能, 也可能進（jìn）入液壓油（yóu）, 損害設備。選擇油（yóu）- 氣冷卻器時隻要滿足其冷卻功率Pv=( 15%～30%) P, 再根據相應的產品樣本即可查（chá）得冷（lěng）卻器的型號（hào）規格。

選擇油- 水冷卻器時的主要（yào）參數是換熱麵積（jī）AT

AT=

H- Ho

KΔtm

式中:

Δtm —對數平均溫差, 即:

Δtm=

( T1 - t2) -( T2 - t1)

ln( T1 - t2) -( T2 - t1)

其中:

T1、T2—液壓油液（yè）進出口溫度, ℃;

t1、t2—冷卻水進（jìn）出口溫度, ℃。

4 結（jié）束語

液壓係統的設計計算包括係統壓力損（sǔn）失、係統效率、係統發熱與溫升及液壓衝擊等。其計算的目的（de）是驗算液（yè）壓係統的（de）技術（shù）性（xìng）能, 從而對液壓係統的設計（jì）質量作出評價。如（rú）果發生矛盾, 則應對液壓（yā）係統進（jìn）行修正或改變液壓元件規（guī）格。我公（gōng）司設計（jì）人員根據多（duō）年的實踐經驗, 對油液溫升（shēng）問題做了詳細地分析研究, 所選擇的冷卻器型號規格, 均達到了很好的冷卻效果, 延長了液（yè）壓油液的使用壽命, 減輕了對液壓元件的損害, 因而, 延長了整套設備的使用壽命, 為用戶節（jiē）省了大量（liàng）的維修與維護費用。