闭式液压系统内部油温的测算

液压系统内部油温是决定系统工作寿命，甚至能否正常工作的重要因素之一。由于液压系统特别是闭式液压系统内部工作油温不易测量，因而在实际使用中往往通过测定液压油箱的油温来判定系统内部的工作油温是否超限。实践中笔者发现这种方法存在着问题，其原因是闭式液压系统内部油温与油箱油温之差并非常值，而是随着系统的功率变化呈现一种函数关系，因此并不能简单地根据油箱油温来判断系统内部油温是否正常。下面通过计算来说明这一问题。

　　

　　1　系统发热量

　　

　　在闭式液压系统中，由于内部泄漏及运动部件摩擦力的存在，会导致一部分系统功率损失，这一部分损失的功率会转化成热量被系统的油液及元器件所吸收，使系统温度升高。根据能量守恒定律，系统损失的功率将全部转化成热量，即系统的损失功率为系统的发热功率。如果设系统的功率为P，总效率为η，系统的总发热功率为Pt，则有

　　

　　Pt=P(1-η)　(kW)　　(1)

　　P=LΔP/60　(kW)　　(2)

　　Pt=LΔP(1-η)/60　(kW)　　(3)

　　

　　式中：L为系统的流量，L/min；ΔP为系统的工作压差，Mpa。

　　

　　2　系统散热量

　　

　　闭式系统的发热量主要通过补油泵补入系统的凉油置换热油而带走。如果不计系统元器件的表面散热，则单位时间补入系统的凉油与系统内热油达到热平衡所吸收的热量即为系统的散热功率。

　　

　　通常闭式系统的补油流量l与系统的流量L之间有一个确定的比例关系，即l=KL；式中K为补油系数，一般在0.15～0.25之间。如果系统补入的凉油与系统内热油温差为Δt，则每秒钟补入的凉油吸收的热量就是系统的散热功率，即

　　

　　θ=lρCpΔt/60=KLρCpΔt/60　　(4)

　　

　　式中：θ为系统散热功率，kW；ρ为液压油容重，kg/L,取0.85；

　　Cp为液压油比热，kJ/kg　*　℃，取2.15。

　　

　　3　系统内油温测算

　　

　　在液压系统中，当系统的总发热功率等于系统的总散热功率时，系统处于热平衡状态，这种状态是闭式液压系统持续正常工作的必要条件。也就是说要使闭式液压系统能够持续正常工作必须有Pt=θ，由式(3)、(4)有KLρCpΔt/60=LΔP(1-η)/60，

　　

　　即Δt=ΔP(1-η)/KρCp　(℃)　　(5)

　　

　　从公式(5)可以看出，闭式系统内油温与油箱油温之差与系统的工作压力成正比关系。对于给定的闭式系统，其补油系数K和总效率η在正常工作范围内基本不变，因此系统内油温与油箱油温差Δt主要取决于系统的工作压力，即系统的负荷。