液压系统循环油泵流量的选择

　　冶金工厂配套的液压系统往往需要配备独立的循环过滤冷却装置，对循环油泵流量的选择如何能够合理有效的配置，是保证系统介质工作温度高效控制及系统可靠稳定运行的一个重要环节。该文主要根据系统的发热及冷却散热功率推导出简便快捷计算循环油泵流量的公式，并对循环过滤冷却装置及主要元件配置的特点进行了论述，具体涉及了油箱有效容积、循环油泵安全阀、冷却水阀、循环过滤器等相关影响因素。

　　引言

　　在冶金工厂应用的中大型液压系统普遍采用独立的循环过滤、冷却装置，以保证液压系统对污染度和工作油温的控制需要。随着市场竞争日益剧烈，近些年液压系统控制回路也往往因为选择高压紧凑集成的液压元件和控制阀组，特别是采用伺服或高频响比例控制技术，对液压系统带来发热功率增加的趋势较为明显。为满足液压系统油温的合理控制范围，往往需要确定循环冷却油泵的流量、冷却水流量、冷却器散热面积等参数以满足冷却器的散热功率、自然散热功率与系统发热功率的平衡。而确定循环冷却油泵的流量是选择冷却器散热面积的前提条件，这里重点就根据冷却器的散热功率确定循环油泵的流量进行公式的推导及论述。

1、液压系统介质温度平衡的主要影响因素

　　在液压系统工作介质温度的平衡上有诸多影响因素，如系统的发热功率、冷却器散热功率(包含冷却面积、油流量、水流量、进水温度、进油温度、出水温度、出油温度、流程结构)、压力损失(水回路的压力损失会影响到水流量)、环境温度、通风条件、油箱及管路的散热面积等等，如图1所示，另外还有液压介质、冷却介质的密度、比热容等方面的影响。

图1 液压系统介质温度平衡的主要影响因素

　　而在冷却器换热的动态过程中，只有换热面积和结构是固定不变的。冷却器的油流量即是循环油泵的流量，在上述影响因素中也起着关键作用，一经确定后通过冷却器的油的流量通常也是相对比较稳定的，其冷却功率主要将随进出口的油温、进出口的水温、进口的水量变化而变化，达到相对的动态平衡。而环境温度则对系统的自然散热影响较大。这里主要讨论如何根据冷却器所需的散热功率来简快速确定循环油泵流量的问题，或者说快捷的确定循环油泵流量的选择范围。

2、循环油泵流量的选择方法

　　根据系统的发热功率确定冷却器的散热功率及循环油泵流量的选择方法，我们知道系统发热功率的计算方法，在机械设计手册(第五版液压传动单行本)中表21-8-180给出的散热计算的公式，通过该表中的散热计算公式我们也可导出自然散热功率Ho：

　　我们可以理解需要冷却器散热的功率首先会使系统油箱内的工作介质产生温度的升高，同时再通过冷却器进行热交换使介质的工作温度维持某一阶段的平衡。而经过冷却器油的流量对冷却器的散热功率有着关键的作用。以下介绍一种便捷的方法确定用于冷却的循环油泵流量的选择方法。

　　首先我们根据需要冷却器的散热功率Hc在单位时间内使油箱内介质产生的温升：ΔTot。这里以矿物油为例，我们可以根据机械设计手册(第五版液压传动单行本)表21-8-181油箱中的油液加热公式推导出需要冷却器散热功率对油箱油液所产生的温升，根据公式：

4、结论

　　本文就根据冷却器散热功率确定循环油泵流量的选择方法进行了论述，为冷却器的选择计算提供方便，即在首先确定系统需要冷却器的散热功率、工作介质的比热容和密度的前提下，预设定一个经过冷却器进出油口油的温降，通过公式(13)可便捷计算出循环油泵的流量范围，从而根据循环油泵样本确定油泵型号，然后再完成对冷却器进行选型计算，为冷却器的选型过程中确定循环油泵流量提供了一个简便实用的方法,基本上可一次完成循环油泵流量和冷却器的选型。由公式(13)可以看出所需循环油泵流量Q 与散热功率Hc成正比，与冷却器进出油口温降成反比，与折算系数k成正比，或者说与介质的比热容c 和介质的密度γ成反比。循环油泵流量Q 在冷却器散热问题上与油箱的容积或者与油箱循环次数并无直接关系。

　　当工作介质为矿物油，设定经过冷却器进出油口油的温降为8℃时，循环泵流量Q(L/min)≈4～5倍的散热功率Hc(kW)。在实际应用中具体可根据液压系统本身的特点及工厂实际条件来合理选择应用，以便更好的提高冷却装置的工作效率。