液壓系統循環(huán)油泵流量的選擇
冶金工廠(chǎng)配套的液壓系統往往需要配備獨立的循環(huán)過(guò)濾冷卻裝置，對循環(huán)油泵流量的選擇如何能夠合理有效的配置，是保證系統介質(zhì)工作溫度高效控制及系統可靠穩定運行的一個(gè)重要環(huán)節。該文主要根據系統的發(fā)熱及冷卻散熱功率推導出簡(jiǎn)便快捷計算循環(huán)油泵流量的公式，并對循環(huán)過(guò)濾冷卻裝置及主要元件配置的特點(diǎn)進(jìn)行了論述，具體涉及了油箱有效容積、循環(huán)油泵安全閥、冷卻水閥、循環(huán)過(guò)濾器等相關(guān)影響因素。
引言
在冶金工廠(chǎng)應用的中大型液壓系統普遍采用獨立的循環(huán)過(guò)濾、冷卻裝置，以保證液壓系統對污染度和工作油溫的控制需要。隨著(zhù)市場(chǎng)競爭日益劇烈，近些年液壓系統控制回路也往往因為選擇高壓緊湊集成的液壓元件和控制閥組，特別是采用伺服或高頻響比例控制技術(shù)，對液壓系統帶來(lái)發(fā)熱功率增加的趨勢較為明顯。為滿(mǎn)足液壓系統油溫的合理控制范圍，往往需要確定循環(huán)冷卻油泵的流量、冷卻水流量、冷卻器散熱面積等參數以滿(mǎn)足冷卻器的散熱功率、自然散熱功率與系統發(fā)熱功率的平衡。而確定循環(huán)冷卻油泵的流量是選擇冷卻器散熱面積的前提條件，這里重點(diǎn)就根據冷卻器的散熱功率確定循環(huán)油泵的流量進(jìn)行公式的推導及論述。
1、液壓系統介質(zhì)溫度平衡的主要影響因素
在液壓系統工作介質(zhì)溫度的平衡上有諸多影響因素，如系統的發(fā)熱功率、冷卻器散熱功率(包含冷卻面積、油流量、水流量、進(jìn)水溫度、進(jìn)油溫度、出水溫度、出油溫度、流程結構)、壓力損失(水回路的壓力損失會(huì )影響到水流量)、環(huán)境溫度、通風(fēng)條件、油箱及管路的散熱面積等等，如圖1所示，另外還有液壓介質(zhì)、冷卻介質(zhì)的密度、比熱容等方面的影響。
圖1 液壓系統介質(zhì)溫度平衡的主要影響因素
而在冷卻器換熱的動(dòng)態(tài)過(guò)程中，只有換熱面積和結構是固定不變的。冷卻器的油流量即是循環(huán)油泵的流量，在上述影響因素中也起著(zhù)關(guān)鍵作用，一經(jīng)確定后通過(guò)冷卻器的油的流量通常也是相對比較穩定的，其冷卻功率主要將隨進(jìn)出口的油溫、進(jìn)出口的水溫、進(jìn)口的水量變化而變化，達到相對的動(dòng)態(tài)平衡。而環(huán)境溫度則對系統的自然散熱影響較大。這里主要討論如何根據冷卻器所需的散熱功率來(lái)簡(jiǎn)快速確定循環(huán)油泵流量的問(wèn)題，或者說(shuō)快捷的確定循環(huán)油泵流量的選擇范圍。
2、循環(huán)油泵流量的選擇方法
根據系統的發(fā)熱功率確定冷卻器的散熱功率及循環(huán)油泵流量的選擇方法，我們知道系統發(fā)熱功率的計算方法，在機械設計手冊(第五版液壓傳動(dòng)單行本)中表21-8-180給出的散熱計算的公式，通過(guò)該表中的散熱計算公式我們也可導出自然散熱功率Ho：
我們可以理解需要冷卻器散熱的功率首先會(huì )使系統油箱內的工作介質(zhì)產(chǎn)生溫度的升高，同時(shí)再通過(guò)冷卻器進(jìn)行熱交換使介質(zhì)的工作溫度維持某一階段的平衡。而經(jīng)過(guò)冷卻器油的流量對冷卻器的散熱功率有著(zhù)關(guān)鍵的作用。以下介紹一種便捷的方法確定用于冷卻的循環(huán)油泵流量的選擇方法。
首先我們根據需要冷卻器的散熱功率Hc在單位時(shí)間內使油箱內介質(zhì)產(chǎn)生的溫升：ΔTot。這里以礦物油為例，我們可以根據機械設計手冊(第五版液壓傳動(dòng)單行本)表21-8-181油箱中的油液加熱公式推導出需要冷卻器散熱功率對油箱油液所產(chǎn)生的溫升，根據公式：
4、結論
本文就根據冷卻器散熱功率確定循環(huán)油泵流量的選擇方法進(jìn)行了論述，為冷卻器的選擇計算提供方便，即在首先確定系統需要冷卻器的散熱功率、工作介質(zhì)的比熱容和密度的前提下，預設定一個(gè)經(jīng)過(guò)冷卻器進(jìn)出油口油的溫降，通過(guò)公式(13)可便捷計算出循環(huán)油泵的流量范圍，從而根據循環(huán)油泵樣本確定油泵型號，然后再完成對冷卻器進(jìn)行選型計算，為冷卻器的選型過(guò)程中確定循環(huán)油泵流量提供了一個(gè)簡(jiǎn)便實(shí)用的方法,基本上可一次完成循環(huán)油泵流量和冷卻器的選型。由公式(13)可以看出所需循環(huán)油泵流量Q 與散熱功率Hc成正比，與冷卻器進(jìn)出油口溫降成反比，與折算系數k成正比，或者說(shuō)與介質(zhì)的比熱容c 和介質(zhì)的密度γ成反比。循環(huán)油泵流量Q 在冷卻器散熱問(wèn)題上與油箱的容積或者與油箱循環(huán)次數并無(wú)直接關(guān)系。
當工作介質(zhì)為礦物油，設定經(jīng)過(guò)冷卻器進(jìn)出油口油的溫降為8℃時(shí)，循環(huán)泵流量Q(L/min)≈4～5倍的散熱功率Hc(kW)。在實(shí)際應用中具體可根據液壓系統本身的特點(diǎn)及工廠(chǎng)實(shí)際條件來(lái)合理選擇應用，以便更好的提高冷卻裝置的工作效率。
