液壓係統油液（yè）溫升計算及冷（lěng）卻器選型（xíng）

摘要: 介紹了液壓係統的係統損耗功率及油（yóu）液溫升的計算。通過對（duì）兩種冷卻器的比較, 提出了正確的選型方（fāng）法。

關鍵詞: 液（yè）壓係統; 油（yóu）液溫升; 冷卻器; 損耗（hào）功率

1 前言

液（yè）壓（yā）係統的壓力、容（róng）積（jī）和機（jī）械損（sǔn）失構成總（zǒng）的能量（liàng）損失, 這些能量損失都將轉化為熱（rè）量, 使係統油溫升高。油溫（wēn）的（de）變化（huà）將直接影響液壓元件的（de）壽（shòu）命; 油溫（wēn）升高將使油液氧化, 加速油液的變質; 油（yóu）溫過高還嚴重影響液壓油的（de）穩定性, 進而影響液壓係統的（de）壽（shòu）命和傳動效率。為此, 應該對係統（tǒng）進行（háng）發熱與溫升計算, 以（yǐ）便對係（xì）統溫升加以控製。下麵對液壓係統的發熱（rè）量（liàng）及溫（wēn）升計算和冷卻器（qì）的選擇予以介紹。

2 係統損耗功率和溫升計算

2.1 損耗（hào）功率（lǜ）計算

液（yè）壓係統（tǒng）發熱的主要（yào）原（yuán）因（yīn）是（shì）由液壓泵和執（zhí）行（háng）器的功率損失以（yǐ）及溢流閥的溢流損（sǔn）失（shī）造（zào）成的。

其係統的損耗功（gōng）率（lǜ）即發熱功（gōng）率為:

H=P( 1- η)

式中:

P—係統泵組（zǔ）的總驅（qū）動功率（lǜ）;

η—係統效率（lǜ）。

η=ηP

ηC

ηA

其中:

ηP

—液壓泵的效（xiào）率, 可從產品樣（yàng）本中查到;

ηA

—液壓執行（háng）器總效率, 液壓缸一般取0.9～0.95;

ηC

—液壓回路的效率（lǜ）。

ηC=

Σp1 q1

ΣpP qP

式（shì）中:

Σp1 q1 —各執行（háng）器負載壓力和負載流量即輸（shū）入流量乘積的（de）總和;

Σpp qp —各液（yè）壓泵供油壓力和輸出流量乘積的（de）總和。

係統（tǒng）的損耗功率即（jí）發（fā）熱功率（lǜ）H 也（yě）可按下式估算（suàn）, 由於熱能的損耗（hào）總量約占泵組（zǔ）驅動功率的15%～30%, 因此:H=( 15%～30%) P

2.2 油液溫升計（jì）算

液壓係統中產生的熱量H, 由係統中各個散熱麵散發（fā）至空氣中, 其中（zhōng）油箱（xiāng）是（shì）主要散熱（rè）麵。因為管道（dào）散熱麵積（jī）相（xiàng）對（duì）較（jiào）小, 且與其身的壓（yā）力損失產生的熱（rè）量基（jī）本平衡, 故一般（bān）略去不計。當（dāng）隻考慮油箱散熱時, 其散熱量HO 可按下式（shì）計算:HO=KAΔt

式中:

K—散熱（rè）係數[ W(/ m2·℃) ] , 計算時可選（xuǎn）用推薦值: 當（dāng）通風很差( 空氣不循環) 時, K=8[ W/( m2·℃) ] ; 通風良（liáng）好( 空氣流速為1m/s 左（zuǒ）右)時, K=14～20[ W(/ m2·℃) ] ; 風扇（shàn）冷（lěng）卻時,

K=20～25[ W(/ m2·℃) ] ; 用（yòng）循環水冷卻時,K=110～175[ W(/ m2·℃) ] 。A—油（yóu）箱散（sàn）熱麵積, m2;Δt—係統溫升, 即係（xì）統達（dá）到熱平衡時油溫與環境溫度（dù）之差。一般工作機械Δt≤35℃; 工程機械Δt≤40℃; 數（shù）控機床Δt≤25℃。當係統產生的熱量H 等（děng）於其（qí）散發出去的熱量（liàng）HO 時, 係（xì）統達（dá）到平衡, 此時:

Δt=

H

KA ( 1)

當六（liù）麵體（tǐ）油（yóu）箱長、寬、高比例為（wéi）1∶1∶1～1∶2∶3 且液麵高度是油箱高度的0.8 倍時, 其散（sàn）熱（rè）麵積的近似計算式為:

A=0.065 V2 3" ( 2)

由（yóu）式( 1) 和( 2) 可導出:

Δt=

H

0.065KA V2 3"

式（shì）中:

V—油（yóu）箱的有效（xiào）容量, L。

若（ruò）計算（suàn）結果超出允許值並（bìng）且（qiě）適當加大（dà）油箱散熱（rè）麵積仍不能滿（mǎn）足（zú）要求時, 則應采取（qǔ）風扇強製散熱或加冷卻（què）器。

3 冷卻器的（de）選（xuǎn）擇（zé）

若係統長時間（jiān）運轉( 多班次連軸轉) , 或出現環境（jìng）溫度過高等散熱問（wèn）題（tí）, 均可采（cǎi）用外裝（zhuāng）冷卻器解決。

重工與起重技術

HEAVY INDUSTRIAL & HOISTING MACHINERY

No.4 2007

Serial No.16

2007 年第4 期

總第16 期

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重工與起重技術（shù）

HEAVY INDUSTRIAL & HOISTING MACHINERY冷卻器（qì）包括（kuò）油（yóu）- 氣冷卻器和油- 水冷卻器（qì）兩種（zhǒng）形式。這（zhè）兩種形（xíng）式各有優缺點: 油- 氣冷卻器安裝成本低、維修方便, 電機（jī）和電（diàn）壓可自由選取, 不會對液壓係統造成（chéng）損害; 但它比油（yóu）- 水冷卻器（qì）單元（yuán）機組（zǔ）的體積大, 易（yì）產生噪音, 受（shòu）環境溫度影響較（jiào）大。油- 水冷卻器利（lì）用冷卻（què）水散熱, 因此（cǐ）現（xiàn）場（chǎng）要有（yǒu）一定的水（shuǐ）源, 當冷卻水溫度一定時, 它有（yǒu）固定（dìng）的（de）冷（lěng）卻能（néng）力, 而與環（huán）境溫度上升無關, 與油- 氣冷卻器相比, 在相（xiàng）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, 損害設（shè）備。選擇油- 氣冷卻器時（shí）隻要滿足其冷卻功（gōng）率Pv=( 15%～30%) P, 再根據相應的產（chǎn）品樣本即可查得冷卻器的型號規格。

選擇（zé）油- 水冷（lěng）卻器時的主要參數是換熱麵積（jī）AT

AT=

H- Ho

KΔtm

式（shì）中:

Δtm —對數平（píng）均溫差, 即:

Δtm=

( T1 - t2) -( T2 - t1)

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

其中:

T1、T2—液（yè）壓油液進出口溫度, ℃;

t1、t2—冷卻（què）水（shuǐ）進出口（kǒu）溫度, ℃。

4 結束（shù）語（yǔ）

液壓係統的設計計算（suàn）包括係（xì）統（tǒng）壓力損失、係統效率、係統發熱與溫升（shēng）及液壓衝擊等。其計（jì）算的目的是驗算液（yè）壓係統的技術性能, 從而對液（yè）壓（yā）係統的（de）設計質（zhì）量作出評價（jià）。如果發生矛盾, 則應對液壓係統進（jìn）行修（xiū）正或改變（biàn）液壓元件規格。我（wǒ）公司設（shè）計（jì）人員根據多年（nián）的實（shí）踐經驗, 對（duì）油（yóu）液溫升（shēng）問題做了詳（xiáng）細地分析研究（jiū）, 所選擇的冷卻器型號規格, 均達到了（le）很好的冷卻效果, 延長（zhǎng）了液壓油液的使用壽命, 減輕（qīng）了（le）對液壓（yā）元件的損害（hài）, 因而, 延長（zhǎng）了（le）整套設備的使用壽命, 為用戶（hù）節省了大量的（de）維（wéi）修與維護費用（yòng）。