系统发热温升的验算

wuql2006 · 发表于 2010-1-26 11:11:06

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本帖最后由 wuql2006 于 2010-1-26 11:12 编辑

为了判断液压系统的设计质量，需要对系统的压力损失、发热温升、效率和系统的动态特性等进行验算。由于液压系统的验算较复杂，只能采用一些简化公式近似地验算某些性能指标，如果设计中有经过生产实践考验的同类型系统供参考或有较可靠的实验结果可以采用时，可以不进行验算。
一、管路系统压力损失的验算
   当液压元件规格型号和管道尺寸确定之后，就可以较准确的计算系统的压力损失，压力损失包括：油液流经管道的沿程压力损失Δ pL、局部压力损失Δ pc 和流经阀类元件的压力损失Δ pV，即：
            Δ p=Δ pL+Δ pc+Δ pV
      计算沿程压力损失时，如果管中为层流流动，可按下经验公式计算：
         Δ pL= 4.3V²q²L³10^6/d^4 (Pa)
式中：q 为通过管道的流量(m3/s)；L 为管道长度(m)；d 为管道内径(mm)；υ 为油液的运动粘度(m2)。
局部压力损失可按下式估算：
            Δ pc=(0.05～0.15)Δ pL 
   阀类元件的Δ pV 值可按下式近似计算：
      Δ pV=Δ pn（qV/qVn）2          (Pa)
式中：qVn 为阀的额定流量(m3/s)；qV 为通过阀的实际流量(m3/s)；Δ pn 为阀的额定压力损失(Pa)。
计算系统压力损失的目的，是为了正确确定系统的调整压力和分析系统设计的好坏。
系统的调整压力：p0≥p1+Δ p
式中：p0为液压泵的工作压力或支路的调整压力；p1 为执行件的工作压力。
      如果计算出来的Δ p 比在初选系统工作压力时粗略选定的压力损失大得多，应该重新调整有关元件、辅件的规格，重新确定管道尺寸。
二、系统发热温升的验算
   系统发热来源于系统内部的能量损失，如液压泵和执行元件的功率损失、溢流阀的溢流损失、液压阀及管道的压力损失等。这些能量损失转换为热能，使油液温度升高。油液的温升使粘度下降，泄漏增加，同时，使油分子裂化或聚合，产生树脂状物质，堵塞液压元件小孔，影响系统正常工作，因此必须使系统中油温保持在允许范围内。一般机床液压系统正常工作油温为30～50℃；矿山机械正常工作油温50～70℃；最高允许油温为70～90℃。
      1.系统发热功率P 的计算
         P＝PB(1-η )       (W)
式中：PB为液压泵的输入功率(W)；η 为液压泵的总效率。
若一个工作循环中有几个工序，则可根据各个工序的发热量，求出系统单位时间的平均发热量：
      P=1/T ΣPbi (1-η )ti       （w）
式中：T 为工作循环周期(s)；ti 为第i 个工序的工作时间(s)；Pi为循环中第i 个工序的输入功率(W)。
      2.系统的散热和温升系统的散热量可按下式计算：
      P′=ΣK jAj Δj          (W)
式中：Kj为散热系数(W/m2℃)，当周围通风很差时，K≈8～9；周围通风良好时，K≈15；用风扇冷却时，K≈23；用循环水强制冷却时的冷却器表面K≈110～175；Aj 为散热面积(m2)，当油箱长、宽、高比例为1∶1∶1 或1∶2∶3，油面高度为油箱高度的80%时，油箱散热面积近似看成A＝0.065 ( v )^(2/3) (m2)，式中V 为油箱体积(L)；
Δ t 为液压系统的温升(℃)，即液压系统比周围环境温度的升高值；j 为散热面积的次序号。
      当液压系统工作一段时间后，达到热平衡状态，则：
      P＝P′
   所以液压系统的温升为：
 Δ t=P/(ΣKjASj)          (℃)
计算所得的温升Δ t，加上环境温度，不应超过油液的最高允许温度。当系统允许的温升确定后，也能利用上述公式来计算油箱的容量。
   三、系统效率验算
      液压系统的效率是由液压泵、执行元件和液压回路效率来确定的。
         液压回路效率η c一般可用下式计算：
      η c= (p1q1+p2q2+....)/(p b1qb1+ pb 2 q b 2 +.....)
式中：p1，q1；p2，q2；……为每个执行元件的工作压力和流量；pb1，qb1；pb2，qb2 为每个液压泵的供油压力和流量。
液压系统总效率：η ＝η Bη Cη m
式中：η B为液压泵总效率；η m为执行元件总效率；η C为回路效率。

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