液压系统的发热与对策分析

　　0 引言

　　一部完整的机器由原动机、传动部分、控制部分和工作机构等组成。液压传动是其中一项非常重要的传动形式。液压系统依靠工作液体在密闭的系统中循环往复地流动来实现液体的压力能向机械能的转化。与机械传动、电气传动等形式相比,液压传动以其体积小、结构紧凑、工作平稳、易于实现过载保护等优点而得到广泛应用。但近年来,随着系统控制精度、稳定性的不断提高,工作介质的泄漏和系统的发热问题已成为制约液压技术发展的两大障碍。其中,液压系统的发热及对策是当前研究的重要课题。

　　1 液压系统过热的危害

　　液压系统过热的危害主要表现在:

　　(1)液压油粘度减小,系统泄漏量增大,系统的容积效率随之降低。在中高压系统中,该特点尤为明显。以国产的J113A型压铸机为例,该机器夏天工作2h之后,油箱中的油温就可高达50e以上。油温高,必然导致工作液体粘度降低,泄漏增加,造成机器加压时间延长,甚至停机,严重影响生产,并污染周围环境。由此不难看出,泄漏与发热密不可分。

　　(2)在系统发热的状态下,橡胶密封件容易变形,甚至老化变质,丧失密封性能,最终导致系统严重泄漏。

　　(3)液压元件因系统过热而膨胀,使运动副各部分之间的配合间隙变小,导致摩擦阻力增加,甚至卡死,使液压控制元件动作失灵。

　　(4)常用液压油大多从石油中提炼,油温升高,必然导致油液过早地氧化变质,并形成胶状沉积物(如沥青),这些杂质可使过滤器和液压阀的小孔堵塞,威胁到系统安全。

　　由以上几种情况可以看出,液压系统的发热不仅会引起巨大的能量损失,使系统效率降低,而且伴随油温的升高,也给液压元件及整个系统带来了很大的危害。为了充分发挥液压传动系统的优势,提高系统性能,对其发热问题进行深入探讨具有很重要的现实意义。

　　2 过热原因分析

　　液压系统一般由动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件、工作介质等部分组成,液压元件在系统运行过程中会产生不同程度的能量损失。泵的功率损失主要包括容积损失和机械损失。泵在运转过程中,由于间隙的存在,油液会从高压腔向低压腔泄漏,造成容积损失;泵的机械损失主要受两种因素的影响:一是泵内相对运动件之间的机械摩擦,二是油液本身的粘性。

　　管式联接的液压系统为了实现对液流流量及流动方向的控制,经常安装弯头、三通、缩接、阀门等。当液流流经这些辅件和控制件时,将被迫改变流速大小及流动方向,使其正常流动受到干扰,并伴随有撞击、脱流、旋涡等现象产生,带来附加阻力。在保证相邻两局部阻力足够远的前提下,管路系统的总压力损失等于所有沿程压力损失与所有局部压力损失之和。