液壓係統油液溫升計算及冷卻器（qì）選型

摘要（yào）: 介紹（shào）了液壓係統的係統（tǒng）損耗（hào）功率（lǜ）及油液溫升的計算。通過對兩種冷（lěng）卻器的比較, 提出了正確的選型方法。

關鍵詞: 液（yè）壓係（xì）統（tǒng）; 油液溫升; 冷卻器; 損耗功率

1 前言

液壓係統的壓力（lì）、容積和機械損失構成總（zǒng）的能量（liàng）損失, 這些能量損（sǔn）失都將轉（zhuǎn）化為熱量, 使係統油溫升高。油溫的變化（huà）將直接影響液壓元件的壽命; 油溫（wēn）升高將使油液氧化（huà）, 加速油液的變質; 油溫過高還（hái）嚴重影響液壓油的穩定性, 進（jìn）而影響液壓係統的壽命和傳動效率。為此, 應該（gāi）對係統（tǒng）進行發熱與（yǔ）溫升計算, 以便對係統（tǒng）溫升加以控製。下麵對液（yè）壓係（xì）統的發（fā）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（lǜ）和溫升（shēng）計算

2.1 損耗功率計算

液壓係統發熱的主要原因是由液壓泵和執行器的功率損失以及溢流閥的溢流損失造（zào）成（chéng）的。

其係統的損耗功（gōng）率即發熱（rè）功（gōng）率為（wéi）:

H=P( 1- η)

式（shì）中:

P—係統泵組的總驅動（dòng）功率;

η—係統效率。

η=ηP

ηC

ηA

其中（zhōng）:

ηP

—液壓泵的（de）效率, 可從產品樣本中查到;

ηA

—液（yè）壓執（zhí）行器總效率（lǜ）, 液壓缸一般取0.9～0.95;

ηC

—液壓回路的（de）效（xiào）率。

ηC=

Σp1 q1

ΣpP qP

式中:

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

Σpp qp —各液壓泵供（gòng）油壓力和輸出流（liú）量乘積的總和。

係統的損耗功率即（jí）發熱功（gōng）率H 也（yě）可按下式估算, 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 油液溫升計算

液壓係統中產（chǎn）生的熱量H, 由係統中各個散熱麵散（sàn）發至空氣中, 其中油箱是主要散熱（rè）麵。因為管（guǎn）道散熱麵積相對較小（xiǎo）, 且（qiě）與其身的壓力損失產生的熱（rè）量基本平（píng）衡, 故一般略去不計。當隻考慮油箱散熱時, 其（qí）散熱量HO 可按下式計算:HO=KAΔt

式中:

K—散熱係數[ W(/ m2·℃) ] , 計算時可選用推薦值（zhí）: 當通風很差（chà）( 空氣不循環) 時, K=8[ W/( m2·℃) ] ; 通（tōng）風良（liáng）好( 空氣流速為1m/s 左右)時, K=14～20[ W(/ m2·℃) ] ; 風（fēng）扇冷卻時,

K=20～25[ W(/ m2·℃) ] ; 用循環水冷卻時,K=110～175[ W(/ m2·℃) ] 。A—油箱散熱麵積（jī）, m2;Δt—係統溫升（shēng）, 即係統達到熱平衡時油（yóu）溫與環境溫（wēn）度之（zhī）差（chà）。一般工作機械Δt≤35℃; 工（gōng）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, 係統達到平衡, 此時:

Δt=

H

KA ( 1)

當六麵體油箱長、寬、高比例為1∶1∶1～1∶2∶3 且液麵高度是油箱高度的0.8 倍時, 其散熱（rè）麵積的近（jìn）似計算式為:

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（de）有效容量, L。

若計算結果超出允許值並且適當加大油箱散熱麵積仍不能滿足要求時, 則應采取風扇強製散熱或加冷卻器。

3 冷卻器（qì）的（de）選（xuǎn）擇

若係統長時間運轉( 多班次連軸轉) , 或出現環境溫度過高等（děng）散熱問題, 均可采用外裝冷卻器解決。

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（gōng）與起重技術

HEAVY INDUSTRIAL & HOISTING MACHINERY冷卻器包括油- 氣冷卻器和油- 水冷（lěng）卻器兩種形式。這（zhè）兩種形式（shì）各（gè）有優缺點: 油- 氣冷卻器安裝成本低、維修方便, 電機和電壓可自由選取, 不會（huì）對液壓係（xì）統造成損害; 但它比油- 水冷卻器單元（yuán）機（jī）組的體積大, 易產生噪音, 受環境溫度影響較（jiào）大。油- 水（shuǐ）冷卻器利用冷卻水散熱, 因此現場要有一定的水源, 當冷卻水溫度一定時, 它有固定的冷卻能力, 而與環境溫度（dù）上升無關, 與油（yóu）- 氣（qì）冷卻器相比, 在相同冷卻能力的（de）情況下, 其（qí）體積（jī）更小, 但冷卻水有滲漏的可能, 也可能（néng）進入液壓油, 損害設備。選擇油- 氣冷卻（què）器時隻（zhī）要滿足其冷卻功率Pv=( 15%～30%) P, 再根據相應的產品樣（yàng）本即可查得冷卻器的型號規（guī）格。

選擇油（yóu）- 水冷卻器時的主要參數是換熱麵積AT

AT=

H- Ho

KΔtm

式中（zhōng）:

Δtm —對數（shù）平均溫差, 即:

Δtm=

( T1 - t2) -( T2 - t1)

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

其中:

T1、T2—液壓油液進出口溫度, ℃;

t1、t2—冷卻水進出口（kǒu）溫（wēn）度, ℃。

4 結束（shù）語

液壓係統（tǒng）的設計計算包括係統壓力損失（shī）、係統效率、係統發熱與溫升及液壓衝擊等。其計算的目的是驗算液壓係統的技術性能, 從而對液壓係統的設計質量作出評價。如（rú）果發生（shēng）矛盾, 則應對液壓係統（tǒng）進行修正或改變液壓元件規格。我公司設計（jì）人員根據多年的實踐經驗（yàn）, 對油（yóu）液（yè）溫升問題做（zuò）了詳細地（dì）分析研究, 所選（xuǎn）擇的冷卻器（qì）型號規格, 均達到了很好的冷卻效果, 延長了液壓（yā）油液的使用壽命, 減輕了對液壓元件的損害, 因而, 延（yán）長了整套設備的使用壽（shòu）命, 為用戶節省了大量的（de）維修與維護費用（yòng）。