2024年5月22日发(作者：储又菡)
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
-26-
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
2024年5月22日发(作者：储又菡)
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
-26-
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