装载机液压散热系统改进设计

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装载机液压系统液压油的温度对于液压油、液压元件及软管的寿命关系密切，根据液压油供应厂家提供的参数，液压油温在 85℃以上，每超过 10℃，液压油的寿命就减少-半；软管的寿命也有相同的情况。同时，液压油虽然有 良好的粘温特性，但是当液压油的温度超过-定的温度后，液压元件的泄漏量会大量地增加。因此，液压油的温度对液压系统的寿命影响重大，且也会降低液压系统的可靠性，增加了维修成本。

所以，控制装载机液压系统的液压油温就成为了装载机液压系统设计的-个重要任务，改善装载机液压系统的散热很必要。

l 液压系统散热原理当液压系统的发热功率 等于液压系统的散热功率 时 ( P(1)，即达到热平衡。

JP(1-叩) (1)PoKAAtm (2)尸。液压油g 1c l( -t1 ) (3)空气g 2c 2( - ) (4)式中，P为液压系统输入功率，kW； 为液压系统发热功率，kW；叩为液压系统的总效率；Pn为液压散热器散热功率，kW；K为散热器散热系数，W/(m ·℃)；A为散热器面积，m ；A为对数平均温差，℃ ； 液压油为通过液压散热器的液压油散热功率，kW；P。卒气为通过液压散热器的空气散热功率，kW； 。为通过液压散热器的液压油流量，L/min；g 为通过液压散热器的空气流量，L/min； 为液压油比热容； 为空气比热容；t 为散热器液压油进口温度，℃ ；t 为散热器液压油出口温度，℃ ； 为散热器进风温度，℃；f2 散热器出风温度，℃。

在液压系统设计后，液压系统输入功率P与液压系统的总效率 叩几乎是不会改变，相当于定值，因此，根据公式 (1)，液压系统的发热功率也是定值。在液压热平衡温度确定具体的数值后，当PpPoPo液压油P0-时，液压散热系统的散热效率最高；当Pp>PoPo液压油Po空气时，散热能力不足；当 < Po液压油Po空气时，散热能力充分。为了研究方便，假定PpPoPo空气， 液压油的变化对液压系统散热的影响。

2 装载机液压系统散热方案某型轮式装载机改进前液压系统散热方式采用的是节流散热方式，其原理图如图 1所示。

此种液压油路散热采用的是固定节流孔与散热器并联进行流量的分流来达到控制去散热器的流量，去散热器的流量大嗅受到泵流量的影响。

通过节流孔的流量及通过散热器的流量公式为Q 玑/1000 (5)Q Lc 0√2△p (6)Q Ap (7)Q 为泵的流量，L/min； 为液压马泵排量，建筑机械化201 3(06)63Design＆ Research 设计研究图1 装载机液压系统散热原理图mL/r；，2为泵转速，r/rain； 为泵的容积效率；Q凶为通过凶的流量，L/rain； 为凶流量系数，为固定值； 。为节流孔面积，mm ；Ap为压差，bar；P为液压油密度，kg/m ；Q散热器为通过散热器的流量，L/rain；d为管路通径，mm；叩为液压油粘度系数；，为管路长度，mm。

、 A0、P、 、叩 、d、叩、f都 为 定 值，Ap受总流量 的影响，总流量 Q 大，Ap大，总流量 Q 小，Ap校Q 与泵的转速成正比，转速高流量大，转速低流量校因此，转速变化时，通过散热器的流量很不稳定。为了满足转速较低时的散热效果，此种油路节流孔都会设计得比较校3 改进后液压系统散热方案设计为了保证在发动机不同转速时液压系统的液压油到液压散热器的流量，将节流孔改为背压单向阀，其原理如图 1中的改进后图。

由 于 采 用 了 背 压 阀，其 开 启 压 力 为0.1MPa，并能维持恒定，散热器的通油能力为100L/rain，压力降为 0.1MPa，根据流量公式(7)，各参数都为恒定值，所以通过散热器的流量会维持恒定，只有当系统的流量小于散热器通油流量时，背压单向阀关闭，所有的液压油都通过散热器。

发动机各转速下的泵流量见表 1，发动机转速在 1 637r/rain以上时，通过散热器的流量都会达到额定流量，在 1 637r/rain以下时，所有的流量都通过散热器，所以发动机在任何转速下，散64 2013(06)建筑机械化热器都可以充分发挥作用。

表l 发动机各转速下的泵流量序 发动机转速 泵取力口速比 泵转速 泵排量 泵流量号 (r/min) (r/rain) (r/rain) (mL/r) (L/rain)1 800 0.763636 61l 80 48.872 l637 0.763636 I250 80 10O3 2200 0.763636 1680 80 134.4对改进后的系统与改进前的系统在同样工况下同时进行整机热平衡测试，测试数据见表2。

从试验验证数据可见，液压油热平衡温度降低了5℃，改进获得了预期的效果。通过改进提高了散热能力，可以使装载机在更高的环境温度中作业。

表2 整机热平衡测试数据项 目 改进前 改进后环境温度℃ 32 32液压油箱温度℃ 77 72液压油热平衡温度℃ 85 80注：平衡温度 测试温度 (40℃-环境温度 )4 结 语通过改进装载机液压系统去散热器的流量，虽然可以降低液压油的热平衡温度，但是从根本上降低液压油温，是减少液压系统发热功率 ，既提高液压系统的效率 仉 为了提高液压系统的效率，现在逐步采用负荷传感系统，国外的装载机已经普遍采用，国内的装载机现在还处于研发阶段。随着对节能降耗的关注及需求，负荷传感技术会得到逐步推广与应用，液压油热平衡温度也会达到很大的改善。 圈[