液壓系統(tǒng)溫升及散熱器選型計(jì)算

、一一，、，、液壓系統(tǒng)溫升及散熱器選型計(jì)算.一.液壓系統(tǒng)油液溫升計(jì)算及冷卻器選型20-768嗾20-8-158項(xiàng)目P——液壓泵的輸入功率，Pn阻，W7)——液壓系的總效率，一破在(3.7~0.85項(xiàng)目P——液壓泵的輸入功率，Pn阻，W7)——液壓系的總效率，一破在(3.7~0.85之間，常職08P—'液壓篆實(shí)際出口壓力，*</——液壓泵實(shí)際流量，mVs(w)如在一個(gè)工作循環(huán)中，有孔個(gè)工序，則可根據(jù)吾中工序的功率損關(guān)，求出總平均功辜?I失西油箱容/計(jì)算液壓泵貌各部分所產(chǎn)生的熱蠢，在開(kāi)始時(shí)一都分由運(yùn)動(dòng)介質(zhì)及裝置本體所眼收，較少一部分向周圍輻射，當(dāng)溫度達(dá)到一寇數(shù)值，散熱量與發(fā)熟量相對(duì)平衢，親統(tǒng)郎保持一定的溫度不再上升，若只考慮油液溫度上升所吸收的熱量油箱容/計(jì)算液壓泵貌各部分所產(chǎn)生的熱蠢，在開(kāi)始時(shí)一都分由運(yùn)動(dòng)介質(zhì)及裝置本體所眼收，較少一部分向周圍輻射，當(dāng)溫度達(dá)到一寇數(shù)值，散熱量與發(fā)熟量相對(duì)平衢，親統(tǒng)郎保持一定的溫度不再上升，若只考慮油液溫度上升所吸收的熱量和油箱奉身所散發(fā)的熱蚩時(shí)，系蜿的溫度T隨運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)閭t的變化關(guān)系如卜*;割1*(滂「)1⑴當(dāng)系筮的平衡溫度為；了^=孔*務(wù)(K)由此可史.毋境溫度為外時(shí)，最高允許櫥度為耳的抽箱的哉小敝熱面積為；AaiA~rr商項(xiàng)5(如油箱尺寸的高、寬、長(zhǎng)之比為(1：1；1)~(1：2：3),油面高度達(dá)油箱高度的。4時(shí)，袖箱靠自然冷卻使票垸保持在允許iS度隊(duì)以下時(shí)，則油箱散熱面積迎用下嬲返俶公式計(jì)算；41*6.66(m1)當(dāng)取虹i5W/(iK)時(shí)，令「占呻，得油箱自然散熱的盈小體耕F—'袖糧溫度、X羸——環(huán)境溫度，KA—沛箱的懿熱面積，必C—湘摭的比熱，礦麴油一眼虱眠C、涵3J/(ke,K)誑——油箱中油蔽的質(zhì)量，kg，——皤轉(zhuǎn)的時(shí)間，S*——油箱的錚熟墓數(shù)，W/<m^K)周圍通風(fēng)糧基時(shí)k=8~9周圍通風(fēng)更好時(shí)*=15用風(fēng)扇冷卻時(shí)用循環(huán)水強(qiáng)制冷卻時(shí)174V——袖箱的有效缽積，n?K“——自費(fèi)散熱時(shí)袖箱的最小容積趴=孚立％1~林，(普)T——工(V循環(huán)周期，8t——工序的工作時(shí)間，白i——匚序的玳序(2)溥的功率損哭碼其中以泵的全部瘋量流經(jīng)髓推閥返河油箱時(shí)，功率損失為蠢大玨F(W)P—濫流閥的調(diào)整壓力，Pa曠~經(jīng)過(guò)溢流闕流回油箱的流置，mJ/fi如計(jì)算其他閥門的發(fā)熱量時(shí)，黝上式中的p為諼爬的壓力啤(Pa);彳為施輪諼閥的流道(m3A)(3)管路及其他功率損失瑋此璃功率朝失，包插很妾復(fù)雜的國(guó)素，由于其值粒小，郝上管路散熱的關(guān)系，在計(jì)算時(shí)常予以忽略。一般可取全都能費(fèi)的0.03~思05梧，即原=(0.03-0.05)P(W)也可根據(jù)備部分的壓月降p及痂量彳代入式中事得.在考慮此瓚發(fā)格量時(shí)，心須相應(yīng)考慮管路的散熱系統(tǒng)總的功率損失，即系綻的癥熱時(shí)率五為上述各項(xiàng)之和ii=￡Hi=*"明…(W>發(fā)熱計(jì)算摘要：介紹了液壓系統(tǒng)的系統(tǒng)損耗功率及油液溫升的計(jì)算。通過(guò)對(duì)兩種冷卻器的比較，提出了正確的選型方法。關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng)；油液溫升；冷卻器；損耗功率1前言液壓系統(tǒng)的壓力、容積和機(jī)械損失構(gòu)成總的能量損失，這些能量損失都將轉(zhuǎn)化為熱量，使系統(tǒng)油溫升高。油溫的變化將直接影響液壓元件的壽命；油溫升高將使油液氧化，加速油液的變質(zhì)；油溫過(guò)高還嚴(yán)重影響液壓油的穩(wěn)定性，進(jìn)而影響液壓系統(tǒng)的壽命和傳動(dòng)效率。為此，必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)熱與溫升計(jì)算，以便對(duì)系統(tǒng)溫升加以控制。下面對(duì)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量及溫升計(jì)算和冷卻器的選擇予以介紹。2系統(tǒng)損耗功率和溫升計(jì)算損耗功率計(jì)算液壓系統(tǒng)發(fā)熱的主要原因是由液壓泵和執(zhí)行器的功率損失以及溢流閥的溢流損失造成的。其系統(tǒng)的損耗功率即發(fā)熱功率為：h=p(1-n)式中：P一系統(tǒng)泵組的總驅(qū)動(dòng)功率；n—系統(tǒng)效率。n=npncnA其中：nP一液壓泵的效率，可從產(chǎn)品樣本中查到；nA—液壓執(zhí)行器總效率，液壓缸一般取?；nC一液壓回路的效率。nC5qi弘qp式中：Np1q1—各執(zhí)行器負(fù)載壓力和負(fù)載流量即輸入流量乘積的總和；Nppqp—各液壓泵供油壓力和輸出流量乘積的總和。系統(tǒng)的損耗功率即發(fā)熱功率H也可按下式估算，由于熱能的損耗總量約占泵組驅(qū)動(dòng)功率的15%?30%,因此：H=(15%?30%)P油液溫升計(jì)算液壓系統(tǒng)中產(chǎn)生的熱量H,由系統(tǒng)中各個(gè)散熱面散發(fā)至空氣中，其中油箱是主要散熱面。因?yàn)楣艿郎崦娣e相對(duì)較小，且與其身的壓力損失產(chǎn)生的熱量基本平衡，故一般略去不計(jì)。當(dāng)只考慮油箱散熱時(shí)，其散熱量HO可按下式計(jì)算：Ho=KAAt式中：K一散熱系數(shù)[W(/m2.°C)],計(jì)算時(shí)可選用推薦值：當(dāng)通風(fēng)很差(空氣不循環(huán))時(shí)，K=8[W/(m2?C)]；通風(fēng)良好(空氣流速為1m/s左右)時(shí)，K=14?20[W(/m2?C)]；風(fēng)扇冷卻時(shí)，K=20?25[W(/m2?C)]；用循環(huán)水冷卻時(shí)，K=110?175[W(/m2-C)]。A一油箱散熱面積，m2；At一系統(tǒng)溫升，即系統(tǒng)達(dá)到熱平衡時(shí)油溫與環(huán)境溫度之差。一般工作機(jī)械A(chǔ)tW35C;工程機(jī)械A(chǔ)tW40C;數(shù)控機(jī)床AtW25C。當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量H等于其散發(fā)出去的熱量HO時(shí)，系統(tǒng)達(dá)到平衡，此時(shí)：At=HKA(1)當(dāng)六面體油箱長(zhǎng)、寬、高比例為1：1：1?1：2：3且液面高度是油箱高度的倍時(shí)，其散熱面積的近似計(jì)算式為：A=V23"(2)由式(1)和(2)可導(dǎo)出:At=H式中：V一油箱的有效容量，L。若計(jì)算結(jié)果超出允許值并且適當(dāng)加大油箱散熱面積仍不能滿足要求時(shí)，則應(yīng)采取風(fēng)扇強(qiáng)制散熱或加冷卻器。3冷卻器的選擇若系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)(多班次連軸轉(zhuǎn))，或出現(xiàn)環(huán)境溫度過(guò)高等散熱問(wèn)題，均可采用外裝冷卻器解決。重工與起重技術(shù)HEAVYINDUSTRIAL&HOISTINGMACHINERY2007Serial2007年第4期總第16期-26-重工與起重技術(shù)HEAVYINDUSTRIAL&HOISTINGMACHINERY冷卻器包括油-氣冷卻器和油-水冷卻器兩種形式。這兩種形式各有優(yōu)缺點(diǎn)：油-氣冷卻器安裝成本低、維修方便，電機(jī)和電壓可自由選取，不會(huì)對(duì)液壓系統(tǒng)造成損害；但它比油-水冷卻器單元機(jī)組的體積大，易產(chǎn)生噪音，受環(huán)境溫度影響較大。油-水冷卻器利用冷卻水散熱，因此現(xiàn)場(chǎng)要有一定的水源，當(dāng)冷卻水溫度一定時(shí)，它有固定的冷卻能力，而與環(huán)境溫度上升無(wú)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，損害設(shè)備。選擇油-氣冷卻器時(shí)只要滿足其冷卻功率Pv=(15%?30%)P，再根據(jù)相應(yīng)的產(chǎn)品樣本即可查得冷卻器的型號(hào)規(guī)格。選擇油-水冷卻器時(shí)的主要參數(shù)是換熱面積atAt=H-HoKAtm式中：Atm一對(duì)數(shù)平均溫差，即：At=m(T1-t2)-(T2-ti)ln(T1-t2)-(T2-t1)其中：T1、T2一液壓油液進(jìn)出口溫度，°C；t1、t2—冷卻水進(jìn)出口溫度，C。4結(jié)束語(yǔ)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算包括系統(tǒng)壓力損失、系統(tǒng)效率、系統(tǒng)發(fā)熱與溫升及液壓沖擊等。其計(jì)算的目的是驗(yàn)算液壓系統(tǒng)的技術(shù)性能，從而對(duì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量作出評(píng)價(jià)。如果發(fā)生矛盾，則應(yīng)對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行修正或改變液壓元件規(guī)格。我公司設(shè)計(jì)人員根據(jù)多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)油液溫升問(wèn)題做了詳細(xì)地分析研究