液压马达试验台加载系统油温控制.pdf

液 压 气 动 与 罐≯ 封 ／ 2O 1 5年 第 0 7期 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ． i s s n ． 1 0 0 8 - 0 8 1 3 ． 2 0 1 5 ． 0 7 ． 0 2 1 液压马达试验台加载系统油温控制 吴 友， 郁家模 ， 卢学渊， 黄志坚 中航力源液压股份有 限公 司， 贵州 贵 阳 5 5 0 0 1 8 摘 要 液压马达试验台加载系统内部油温的高低与试验台的工作寿命和性能可靠性密切相关 ， 合理设计和控制闭式加载系统内部的 油温是整个试验台设计开发过程中的关键要素之一。该文通过理论分析计算并结合工程实际应用 ， 提出液压马达试验台闭式加载系 统内部油温控制的有效方法， 为液压马达试验台的设计和改造提供参考和指导。 关键词 液压马达试验台； 加载系统； 闭式回路； 油温 ； 控制 ． 中图分类号 T H1 3 7 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 5 0 7 0 0 6 4 0 3 Th e 0i l Te mpe r a t u r e Co n t r o l o f Lo a d i ng S ys t e m f o r Hyd r a u l i c M o t o r 1 、e s t Be n c h WU Y o u ,Y UJ i a mo ， LUXu e - y u a n , HUA NGZ h i -j i a n A VI C L i y u a n Hy d r a u l i c C o ． ， L t d ． ， Gu i y a n g 5 5 0 0 1 8 ， C h i n a Ab s t r a c t Th e i n t e r n a l o i l t e mp e r a t u r e o f h y d r a u l i c mo t o r t e s t b e n c h l o a d i n g s y s t e m a n d t h e wo r k i n g l i f e o f the t e s t b e n c h i s c l o s e l y r e l a t e d t o t h e r e l i a b i l i t y a n d p e r f o r ma n c e ， r e a s o n a b l e d e s i g n a n d c o n t r o l o f o i l t e mp e r a t u r e i n s i d e a c l o s e d l o a d i n g s y s t e m i s o n e o f t h e k e y e l e me n t s i n t h e wh o l e t e s t b e d d e s i g n d e v e l o p m e n t p r o c e s s ． I n th i s p a p e r , t h r o u g h e o mfi c M an a l y s i s an d c a l c u l a t i o n ， a n d c o mb i n e d wi t h the p r a c t i c a l e n g i n e e r i n g a p p l i c a t i o n ， p u t f o r wa r d t h e h y dra u l i c m o t o r t e s t b e n c h c l o s e d l o a d i n g s y s t e m e ffe c t i v e m e th o d o f i n t e r n a l o i l t e mp e r a t u r e c o n t r o l an d p r o v i d e a r e f e r e n c e f o r the d e s i g n o f t h e h y dra u l i c mo tor t e s t b e n c h an d tr a n s f o r m a n d g u i d a n c e ． Ke y wo r d s h y dr a u l i c m o t o r t e s t b e n c h ； l o a d i n g s y s t e m ； c l o s e d l o o p ； o i l t e mp e r a t u r e ； c o n tro l O 概 述 液压马达试验台加载系统 内部油温对整个试验 台 的使用寿命具有极大 的影 响 ， 油温过 高甚至可能导致 系统T作不稳定、 压力无法加载到需求值等情况的出 现 ， 因此 ， 合理设计和控制加载系统内部的油温显得尤 为重要 。工程实际应用 中发现 ， 仅仅 控制住被试马达 系统及油箱油液的温度 ， 不能达到控 制液压 马达试验 台闭式加载系统 内部油 温的 目的， 控 制油箱 的温度 只 是控制 闭式加载 回路温度的必要条件 ， 但并不是充分 条件 。欲控制液压马达试验台闭式加载系统 内部 的油 温 ， 首先必须知道在 闭式系统 内部 的发热量 ， 其次需要 清楚闭式系统内部散热量， 然后再根据热平衡计算公 式 ， 计算 出需要达到热平衡 的条件 ， 进而将闭式加载系 统内部的油温控制在理想的范 围内。下面从上述三个 方面进行分析 、 计算和说 明。 1 闭式加载系统发热量 液压马达试验 台一般通过能源泵驱动被试 马达 ， 被试马达输出轴连接负载泵， 对负载泵采用闭式回路 进行加载 ， 试验原理如图 1 所示 。 收稿 日期 2 0 1 5 0 5 3 0 作者 简介 吴友 1 9 8 4 一 ， 男 ， 贵州安顺 人 ， 工程 师 ， 学士 ， 主要从 事液压 系统设计。 6 4 能 源 泵 进 口 网 油 玎 补 油 泵 吸 油 口 留 器 图 1液压马达试验原理 图 闭式回路的液压阀加载必然导致此部分系统全功 率发热， 因此， 确定负载泵加载系统的发热量即为液压 马达试验台闭式加载系统的发热量 。在液压马达试验 台中， 被试马达经与负载泵连接后 ， 其在做有用功 ， 被 试马达所做的有用功就是负载泵加载系统 中的能量来 源， 换言之， 负载泵闭式加载系统发热量等于被试马达 所做有用功的能量， 被试马达所做有用功等于液压系 统的总效率与能源泵驱动电机功率的乘积。即闭式加 Hvd r a ul i c s Pn e u m a t i c s Se a l s ／ No．07． 2 01 5 漏 量 。 液压卡 紧力的产生主要 由机械加工和装配精度不 高引起 ， 目前加工件 的精度可达到 5 6 级 ， 并可通过提 高液压油清洁度和在阀芯台肩上开两道平衡径向力的 均压槽的方法， 解决液压卡死的问题。因此在设计中， 主要 考虑液压 阀不失效允许 的泄漏量 ， 阀芯与阀套之 问的泄漏可用同心环形缝隙流动公式计算 卸- 5 式 中 q 。 泄漏流量 ； D 阀芯直径 ； h 缝隙高度 ； 油液动力黏度 ； Z 密封长度 ； r 修正系数 ； △ p ． 缝隙压差。 在压力一定 的情况下 ， 其零位泄漏量取决 于阀芯 与阀套之间的间隙配合 和死 区长度 ， 对于手动大流量 伺服阀而讲 ， 阀芯直径较大， 适当加大死区长度， 可以 减少泄漏量， 但会降低阀的响应时间。 在实际工作 中， 阀芯之间的配合 间隙一般 是根据 相关设计手册推荐的数据进行设计 ， 对于大通径滑阀 配合间隙的确定 ， 是在推荐数据的基础上 ， 结合阀体、 阀芯的材料 ， 进行适当的初选、 试用、 修改， 经过多年的 实际检验 ， 得出了一些经验数据 ， 表 1 是配合间隙的经 验推荐值 。在锻造设 备的液压 系统 中 ， 一定的 内漏对 设备工作的影响甚微， 而且油液易污染， 所以一般配合 间隙选取上限值； 而对于工作要求高， 油液清洁度可以 保证的设备， 配合间隙可以选取较小的值。 上接 第 6 5 页 原有设计选用的补油泵流量为 1 1 0 L ／ m i n ， 实际使 用 中发现 ， 闭式加载 系统加载 阀经常出现压力 加载不 到溢流阀设定值的情况， 而且加载压力在高压段时不 稳定 ， 实测 闭式系统内部的油温为 9 0 ℃， 补油泵进 口油 温为5 0 o I ， 相 当于补油泵冷热油温差为 4 0 ℃， 将这些参 数带人式 4 进行验证发现 ， 该组数值与理论计算值相 符， 这种情况的出现是由于闭式系统内部油温过高， 导 致加载阀 正常工作温度应不大于8 0 ℃ 工作失灵。经 过改造， 将补油泵流量更改为 1 5 0 L ／ m i n 后， 该试验台至 今一直处于正常稳定运转状态。 5 结论 液压马达试验台闭式加载系统主要通过补油泵的 冷热油置换进行散热。控制液压马达试验台闭式加载 表 1配合 间隙的经验推荐值 公称通径 m m 6 1 0 3 0 5 0 1 0 0 1 4 0 1 8 0 2 0 0 配合间隙值 m 6 1 0 8 ～1 2 2 0 3 O 3 O ～ 5 O 5 O ～ 8 0 3 结束语 综上所述 ， 合理的配合间隙和换向大推力的设计 ， 流量阀可以设计到很大通径， 满足超大型液压系统的 需要。随着 阀芯直径的增大 ， 阀的 内漏是不可忽视的 ， 因此 ， 该类 阀的使用压力一般1 6 MP a ， 选用粘度 比较 高的 L HM6 8 抗磨液压 油 ， 并且 液压系统流量要足够 大 ， 阀口压差不低于 0 ． 1 MP a ， 使阀具有较高的液压刚度 和换 向力 ， 才能够保证大流量手动伺服阀的性能稳定 、 可靠。 另外， 如进一步改进先导控制阀芯的驱动方式， 比 如现在好多学者研究的步进 电机 、 直线 电机驱动 ， 实现 数字 比例伺服控制 ， 将可简化 大流量液压 系统 的设计 制造 ， 提升大型液压设备的技术进步。 参考文献 【 1 】 周明安， 兰叶深， 阮健， 等． 大流量2 D伺服阀的设计与实验研 究f J 1 ． 液压与气动， 2 0 1 4 ， 1 o 1 1 0 1 1 2 ． [ 2 ] 刘书胤， 杨曙东， 吴亮， 等． 大通径滑阀阀体强度与配合间隙 的优化设计[ J ] ． 液压与气动， 2 0 1 2 ， 5 9 0 9 4 ． 【 3 】 赵伟， 张凯， 黄钰嬖， 等． 一种大流量高速开关阀的设计与实 验研究【 J J ． 液压与气动， 2 0 1 3 ， 9 3 8 4 0 ． 【 4 】 黄钰要， 裴翔， 赵伟， 付亮， 等． 2 D阀控大流量高速开关阀的研 究【 J 】 ． 液压与气动， 2 0 1 2 ， 1 0 7 1 7 3 ． 【 5 】 雷天觉．新编液压工程手册[ M】 ． 北京 北京理工大学出版社， 1 9 9 8 ． 【 6】宋鸿尧， 丁中尧． 液压阀设计与计算【 M] ． 北京 机械工业出版 社 。 1 9 8 2 ． 系统中的油液温度， 关键是选取合适排量的补油泵， 使 系统内部达到热平衡时的油液温度在元器件允许的使 用范围之 内， 通过工程应用实例 ， 进一步验证 了补油泵 流量计算公式的正确性。 参考文献 【 1 】 张利平． 液压传动系统及设计[ M 】 ． 北京 化学工业出版社， 2 0 0 5 ． [ 2 】 毛谦德， 李振清． 袖珍机械设计师手册[ M ] ． 北京 机械工业出 版社， 2 0 0 0 ． [ 3 】 雷天觉， 杨尔庄， 李寿刚． 新编液压工程手册【 M 】 ． 北京 北京理 工大学出版社， 1 9 9 8 ． 【 4 】 章宏甲， 黄谊． 液压传动[ M 】 ． 北京 机械工业出版社， 1 9 9 2 ． [ 5 】 路甬祥． 液压气动技术手册[ M】 ． 北京 机械工业出版社， 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