液压系统温升及散热器选型计算

液压系统温升及散热器选型计算

液压系统油液温升计算及冷却器选型

摘要:介绍了液压系统的系

统损耗功率及油液温升的计

算。通过对两种冷却器的比较,提出了正确的选型方法。 关键词:液压系统;油液温升;冷却器;损耗功率

1前言

液压系统的压力、容积和机械损失构成总的能

量损失,这些能量损失都将转化为热量,使系统油温 升高。油温的变化将直接影响液压元件的寿命;油 温升高将使油液氧化,加速油液的变质;油温过高还 严重影响液压油的稳定性,进而影响液压系统的寿 命和传动效率。为此,必须对系统进行发热与温升 计算,以便对系统温升加以控制。下面对液压系统 的发热量及温升计算和冷却器的选择予以介绍。

2系统损耗功率和温升计算

2.1损耗功率计算

液压系统发热的主要原因是由液压泵和执行器 的功率损失以及溢流阀的溢流损失造成的。其系统 的损耗功率即发热功率为: H=P(1-η) 式中:

P—系统泵组的总驱动功率; η—系统效率。 η=η η η

其中:

η

—液压泵的效率,可从产品样本中查到; η

—液压执行器总效率,液压缸一般取0.9～0.95; η

—液压回路的效率。 η = Σpq Σpq

式中:

Σpq—各执行器负载压力和负载流量即输入 流量乘积的总和; Σpq—各液压泵供油压力和输出流量乘积的 总和。

系统的损耗功率即发热功率H也可按下式估 算,由于热能的损耗总量约占泵组驱动功率的15%

～30%,因此: H=(15%～30%)P 2.2油液温升计算

液压系统中产生的热量H,由系统中各个散热 面散发至空气中,其中油箱是主要散热面。因为管道 散热面积相对较小,且与其身的压力损失产生的热 量基本平衡,故一般略去不计。当只考虑油箱散热 时,其散热量H可按下式计算:

H=KAΔt

式中:

K—散热系数[W(/m·℃)],计算时可选用推荐 值:当通风很差(空气不循环)时,K=8[W/ (m·℃)];通风良好(空气流速为1m/s左右) 时,K=14～20[W(/m·℃)];风扇冷却时, K=20～25[W(/m·℃)];用循环水冷却时, K=110～175[W(/m·℃)]。 A—油箱散热面积,m;

Δt—系统温升,即系统达到热平衡时油温与环 境温度之差。一般工作机械Δt≤35℃;工 程机械Δt≤40℃;数控机床Δt≤25℃。 当系统产生的热量H等于其散发出去的热量 H时,系统达到平衡,此时: Δt= H KA(1)

当六面体油箱长、宽、高比例为1∶1∶1～1∶2∶3且 液面高度是油箱高度的0.8倍时,其散热面积的近 似计算式为: A=0.065V\"(2) 由式(1)和(2)可导出: Δt= H 0.065KAV\" 式中:

V—油箱的有效容量,L。 若计算结果超出允许值并且适当加大油箱散热 面积仍不能满足要求时,则应采取风扇强制散热或 加冷却器。 3冷却器的选择 若系统长时间运转(多班次连轴转),或出现环 境温度过高等散热问题,均可采用外装冷却器解决。 重工与起重技术 HEAVYINDUSTRIAL&HOISTINGMACHINERY No.42007 SerialNo.16 2007年第4期

总第16期

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重工与起重技术

HEAVYINDUSTRIAL&HOISTINGMACHINERY

冷却器包括油-气冷却器和油-水冷却器两种 形式。这两种形式各有优缺点:油-气冷却器安装成 本低、维修方便,电机和电压可自由选取,不会对液 压系统造成损害;但它比油-水冷却器单元机组的 体积大,易产生噪音,受环境温度影响较大。油-水

冷却器利用冷却水散热,因此现场要有一定的水 源,当冷却水温度一定时,它有固定的冷却能力,而 与环境温度上升无关,与油-气冷却器相比,在相同 冷却能力的情况下,其体积更小,但冷却水有渗漏 的可能,也可能进入液压油,损害设备。 选择油-气冷却器时只要满足其冷却功率Pv= (15%～30%)P,再根据相应的产品样本即可查得冷 却器的型号规格。

选择油-水冷却器时的主要参数是换热面积A

A= H-H KΔt

式中:

Δt—对数平均温差,即: Δt=

(T-t)-(T-t) ln(T-t)-(T-t) 其中:

T、T—液压油液进出口温度,℃; t、t—冷却水进出口温度,℃。 4结束语

液压系统的设计计算包括系统压力损失、系统 效率、系统发热与温升及液压冲击等。其计算的目的 是验算液压系统的技术性能,从而对液压系统的设 计质量作出评价。如果发生矛盾,则应对液压系统进 行修正或改变液压元件规格。 我公司设计人员根据多年的实践经验,对油液 温升问题做了详细地分析研究,所选择的冷却器型 号规格,均达到了很好的冷却效果,延长了液压油液 的使用寿命,减轻了对液压元件的损害,因而,延长 了整套设备的使用寿命,为用户节省了大量的维修 与维护费用。 参考文献

1.张妍主编.现代液压站建设新技术与组装调试.运行维 护及故障诊断实务全书.北方工业出版社,2007 主编.液压传动与液压元件.2003