一种液压系统油温控制方法与流程

本发明涉及液压系统
技术领域：
，具体为一种液压系统油温控制方法。
背景技术：
：液压系统的作用为通过改变压强增大作用力。一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件(附件)和液压油。液压系统可分为两类：液压传动系统和液压控制系统。液压传动系统以传递动力和运动为主要功能。液压控制系统则要使液压系统输出满足特定的性能要求(特别是动态性能)，这里所说的液压系统主要指液压传动系统。液压系统发热过大会降低密封件和零部件的寿命，严重的时候损坏密封件和零部件。所以研究液压系统的热能就显得极为重要，对保护液压系统有很大的作用，可以提高液压系统的寿命。油液发热的原因主要有以下因素：(1)油箱容积太小，散热面积不够，未安装油冷却装置，或虽有冷却装置但其容量过小。(2)按快进速度选择油泵容量的定量泵供油系统，在工作时会有大部分多余的流量在高压下从溢流阀溢回而发热。(3)系统管路过细过长，弯曲过多，局部压力损失和沿程压力损失大产生的热量。(4)执行元件精度不够及装配质量差，相对运动间的机械摩擦损失大。技术实现要素：针对现有技术的不足，本发明提供了一种液压系统油温控制方法，解决了现有的部分
背景技术：
提出的液压系统发热过大会降低密封件和零部件的寿命，严重的时候损坏密封件和零部件的问题。为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种液压系统油温控制方法，包括如下步骤：步骤1：液压系统工作时，除执行元件驱动外载荷输出有效功率外，其余功率损失全部转化为热量，使油温升高，液压系统的功率损失为：phr＝ph1+ph2+ph3+ph4，ph1为液压泵的功率损失；ph2为液压执行元件的功率损失；ph3为溢流阀的功率损失；ph4油液流经阀或管路的功率损失；具体计算步骤如下：1.1：计算液压泵的功率损失ph1，通过秒表测量第i台泵工作时间ti；式中tt——工作循环周期(s)；z——投入工作液压泵的台数；pri——液压泵的输入功率(w)；ηpi——各台液压泵的总效率；ti——第i台泵工作时间(s)；1.2：计算液压执行元件的功率损失ph2；式中：m——液压执行元件的数量；prj——液压执行元件的输入功率(w)；ηj——液压执行元件的效率；tj——第j个执行元件工作时间(s)；1.3：计算溢流阀的功率损失ph3；通过流量计测量经溢流阀流回油箱的流量qy；pk3＝pyqy(3)式中：py——溢流阀的调整压力(pa)；qy——经溢流阀流回油箱的流量(m3/s)；1.4：计算油液流经阀或管路的功率损失；随着管道的长度增加，△p的数值成正比进行增大，管路的功率损失也会增大；通过流量计测量通过阀或管路的流量q；ph4＝△pq(4)式中：△p——通过阀或管路的压力损失(pa)；q——通过阀或管路的流量(m3/s)；1.5：计算由以上各种损失构成了整个系统的功率损失，即液压系统的发热功率为：phr＝ph1+ph2+ph3+ph4(5)式(5)适用于回路比较简单的液压系统；1.6：对于复杂系统，由于功率损失的环节太多，一一计算较麻烦，采用下式计算液压系统的发热功率：phr＝pr-pc(6)；式中：pr是液压系统的总输入功率，pc是输出的有效功率；式中：tt——工作周期(s)；z、n、m——分别为液压泵、液压缸、液压马达的数量；pi、qi、ηpi——第i台泵的实际输出压力、流量、效率；ti——第i台泵工作时间(s)；twj、ωj、tj——液压马达的外载转矩、转速、工作时间(n·m、rad/s、s)；fwi、si——液压缸外载荷及驱动此载荷的行程(n·m)；步骤2：计算液压系统的散热功率；液压系统的散热渠道主要是油箱表面，但如果系统外接管路较长，而且用式(5)计算发热功率时，也应考虑管路表面散热；通过测量并计算出油箱的散热面积a1、管道的散热面积a2；phc＝(k1a1+k2a2)△t(9)式中：k1——油箱散热系数，见表1；k2——管路散热系数，见表2；a1、a2——分别为油箱、管道的散热面积(m2)；△t——油温与环境温度之差(℃)；表1油箱散热系数k1(w/(m2·℃))冷却条件k1通风条件很差8～9通风条件良好15～17用风扇冷却23循环水强制冷却110～170表2管道散热系数k2(w/(m2·℃))步骤3：若系统达到热平衡，则phr＝phc，油温不再升高，此时，最大温差：环境温度为t0，则油温t＝t0+△t。如果计算出的油温超过该液压设备允许的最高油温(各种机械允许油温见表3)，就要设法增大散热面积，如果油箱的散热面积不能加大，或加大一些也无济于事时，需要装设冷却器。表3各种机械允许油温(℃)液压设备类型正常工作温度最高允许温度数控机床30～5055～70一般机床30～5555～70机车车辆40～6070～80船舶30～6080～90冶金机械、液压机40～7060～90工程机械、矿山机械50～8070～90附图说明图1为本发的一种液压系统油温控制方法实施例中的油箱结构尺寸。有益效果本发明提供了一种液压系统油温控制方法。具备以下有益效果:通过此计算方法能快速地计算出液压系统的发热和散热功率，通过合理的选择和设计将发热和散热维持尽可能的平衡，可以有效保证系统温度维持相对稳定，保护液压系统的密封件和元件，可以有效提高液压系统的寿命。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例：一种液压系统油温控制方法，包括如下步骤：步骤1：液压系统工作时，除执行元件驱动外载荷输出有效功率外，其余功率损失全部转化为热量，使油温升高，液压系统的功率损失为：phr＝ph1+ph2+ph3+ph4，ph1为液压泵的功率损失；ph2为液压执行元件的功率损失；ph3为溢流阀的功率损失；ph4油液流经阀或管路的功率损失；具体计算步骤如下：1.1：计算液压泵的功率损失ph1，通过秒表测量第i台泵工作时间ti；式中tt——工作循环周期(s)；z——投入工作液压泵的台数；pri——液压泵的输入功率(w)；ηpi——各台液压泵的总效率；ti——第i台泵工作时间(s)；1.2：计算液压执行元件的功率损失ph2；式中：m——液压执行元件的数量；prj——液压执行元件的输入功率(w)；ηj——液压执行元件的效率；tj——第j个执行元件工作时间(s)；1.3：计算溢流阀的功率损失ph3；通过流量计测量经溢流阀流回油箱的流量qy；pk3＝pyqy(3)式中：py——溢流阀的调整压力(pa)；qy——经溢流阀流回油箱的流量(m3/s)；1.4：计算油液流经阀或管路的功率损失；随着管道的长度增加，△p的数值成正比进行增大，管路的功率损失也会增大；通过流量计测量通过阀或管路的流量q；ph4＝△pq(4)式中：△p——通过阀或管路的压力损失(pa)；q——通过阀或管路的流量(m3/s)；1.5：计算由以上各种损失构成了整个系统的功率损失，即液压系统的发热功率为：phr＝ph1+ph2+ph3+ph4(5)式(5)适用于回路比较简单的液压系统；1.6：对于复杂系统，由于功率损失的环节太多，一一计算较麻烦，采用下式计算液压系统的发热功率：phr＝pr-pc(6)；式中：pr是液压系统的总输入功率，pc是输出的有效功率；式中：tt——工作周期(s)；z、n、m——分别为液压泵、液压缸、液压马达的数量；pi、qi、ηpi——第i台泵的实际输出压力、流量、效率；ti——第i台泵工作时间(s)；twj、ωj、tj——液压马达的外载转矩、转速、工作时间(n·m、rad/s、s)；fwi、si——液压缸外载荷及驱动此载荷的行程(n·m)；步骤2：计算液压系统的散热功率；液压系统的散热渠道主要是油箱表面，但如果系统外接管路较长，而且用式(5)计算发热功率时，也应考虑管路表面散热；phc＝(k1a1+k2a2)△t(9)式中：k1——油箱散热系数，见表1；k2——管路散热系数，见表2；a1、a2——分别为油箱、管道的散热面积(m2)；△t——油温与环境温度之差(℃)；步骤3：若系统达到热平衡，则phr＝phc，油温不再升高，此时，最大温差：环境温度为t0，则油温t＝t0+△t。如果计算出的油温超过该液压设备允许的最高油温(各种机械允许油温见表3)，就要设法增大散热面积，如果油箱的散热面积不能加大，或加大一些也无济于事时，需要装设冷却器。油箱的面积计算，主要设计参数如图1所示。一般油液是不是加满油箱的，油面的高度通常为油箱高h的0.8倍，与油直接接触的表面算全散热面，与油不直接接触的表面算半散热面，在计算的时候按照一半面积进行计算；图1中油箱的有效容积和散热面积分别为a1＝1.6h(α+b)+1.5αb；管道的散热面积为：a2＝2πrl；此处的散热面积为管道的表面面积。(r为管道半径，通过测量管道的外径就可以计算出管道半径r，l为管道的总长度)；通过此计算方法能快速地计算出液压系统的发热和散热功率，通过合理的选择和设计将发热和散热维持尽可能的平衡，经过多次实际进行测试可以有效保证系统温度维持相对稳定，保护液压系统的密封件和元件，可以有效提高液压系统的寿命。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。当前第1页12