液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)液壓油高溫故障的影響

辛強(qiáng)

摘 要：對(duì)于起重機(jī)來講，一旦它的液壓系統(tǒng)發(fā)生高溫問題的話就會(huì)導(dǎo)致設(shè)備無法正常的運(yùn)行。而導(dǎo)致高溫問題的原因非常多，作者具體的闡述了設(shè)計(jì)和此類問題之間的內(nèi)在聯(lián)系，以及問題的常用應(yīng)對(duì)方法等。

關(guān)鍵詞：高溫故障；故障危害；設(shè)計(jì)缺陷；改進(jìn)措施

引言

對(duì)于起重機(jī)來講，要想確保其運(yùn)行穩(wěn)定安全，就必須將它的液壓系統(tǒng)運(yùn)行溫度控制在一定的區(qū)間之內(nèi)，一般在30-60℃區(qū)間內(nèi)。不過當(dāng)設(shè)備運(yùn)作的時(shí)候，時(shí)常會(huì)發(fā)生溫度過高的問題，一旦溫度太高的話，就會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的工況受到影響，而且會(huì)導(dǎo)致液壓油無法長久的使用。作者具體的論述了設(shè)計(jì)和此類高溫問題間的關(guān)聯(lián)，并且論述了幾點(diǎn)應(yīng)對(duì)方法。

1 高溫導(dǎo)致的不利現(xiàn)象

液壓系統(tǒng)的運(yùn)行溫度通?？刂圃谝欢ǖ膮^(qū)間之內(nèi)，一般在30-60℃。此時(shí)的部件會(huì)產(chǎn)生非常高的效率，而且抗氧化能力最好。假如溫度超過了該數(shù)值的話，就會(huì)帶來很多難以想象的問題。接下來作者具體分析導(dǎo)致的不利現(xiàn)象。

第一，導(dǎo)致油的粘度變差。一旦粘度變差，就會(huì)使得設(shè)備面對(duì)如下三個(gè)方面的問題。零件和系統(tǒng)中的油液出現(xiàn)大量的滲漏，泵的容積率受到影響。油液流經(jīng)節(jié)流小孔或隙縫式閥口的流量增大，此時(shí)之前的工作速率就會(huì)發(fā)生改變，干擾到穩(wěn)定性，而且會(huì)導(dǎo)致精度明顯的變低。除此之外，一旦粘度變差還會(huì)導(dǎo)致零件表層的潤滑膜變得非常薄，此時(shí)機(jī)械就會(huì)更容易受到磨損。

第二，導(dǎo)致氧化速率變快。如果溫度大于55℃時(shí)，每當(dāng)溫度增加10℃，其使用年限將降低一半。而且，氧化還會(huì)生成很多的膠裝物體，使得零件的小孔擁堵，干擾系統(tǒng)的活動(dòng)。

第三，零件因?yàn)槭軣岫l(fā)生形變。一旦溫度變高，就會(huì)使得零件因?yàn)槭軣岫l(fā)生變形現(xiàn)象，此時(shí)之前零件之間的縫隙就會(huì)改變，導(dǎo)致阻力變大，有時(shí)候還會(huì)導(dǎo)致閥門卡死。另外，這種熱變形還會(huì)使得零件接觸區(qū)域的潤滑油膜發(fā)生變化，致使磨損變嚴(yán)重，進(jìn)而導(dǎo)致液壓系統(tǒng)的泵、閥、馬達(dá)等的精密配合面因過度磨損而失效或報(bào)廢。

第四，一些零件的老化速率加快。絕大部分的零件都是橡膠材料的，如果液壓油溫度太高的話，就會(huì)使得這些零件的使用時(shí)間大大的縮減。所以，要認(rèn)真的分析系統(tǒng)高溫問題產(chǎn)生的原因，并且采取正確的方法應(yīng)對(duì)。

2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺陷對(duì)液壓油高溫故障的影響分析

通過分析發(fā)現(xiàn)，高溫問題一般可以分為兩個(gè)類型。第一是因?yàn)橄到y(tǒng)的設(shè)計(jì)不當(dāng)導(dǎo)致溫度變高，第二是因?yàn)橄到y(tǒng)的使用或是維護(hù)工作開展的不到位導(dǎo)致溫度變高。由于設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致的溫度變高，一般是因?yàn)樵O(shè)計(jì)不當(dāng)或是沒有正確的安裝，此時(shí)就使得熱量大量的產(chǎn)生，或是因?yàn)橄到y(tǒng)生成的熱無法盡快的排放，最終導(dǎo)致溫度過高。設(shè)計(jì)不當(dāng)導(dǎo)致的問題一般涵蓋如下的幾類。

第一，沒有正確的設(shè)計(jì)油箱。通過分析發(fā)現(xiàn)很多時(shí)候的溫度升高都是因?yàn)闆]有設(shè)計(jì)好油箱而導(dǎo)致的。對(duì)于該系統(tǒng)來說，油箱存在的意義是存儲(chǔ)液壓油，而且還有散熱以及隔離水的功效。而設(shè)計(jì)不到位主要體現(xiàn)在油箱太小或是結(jié)構(gòu)方面的問題。如果油箱太小，就會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)液量非常少，進(jìn)而使得系統(tǒng)不具備較高的流量，無法把產(chǎn)生的熱帶走，此時(shí)就使得溫度變高。而結(jié)構(gòu)方面的問題主要指的是因?yàn)槲凸芎突赜凸艿拈g隔太近，中間沒有做好隔離工作，此時(shí)就會(huì)使得絕大多數(shù)的油沒有合理的冷卻就進(jìn)到吸油管中，將使溫度升高。所以，為了避免問題產(chǎn)生，必須要將油箱的體積適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，而且開工至好兩個(gè)油管間的距離，在兩者間做好隔離工作。

第二，沒有正確的設(shè)計(jì)散熱體系。散熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不合理，主要體現(xiàn)在冷卻回路流量過小，空冷器散熱能力與系統(tǒng)產(chǎn)熱不相匹配兩個(gè)方面。冷卻回路的循環(huán)流量必須與液壓系統(tǒng)所要求的散熱量相匹配。流量過小，則冷卻系統(tǒng)的換熱能力降低，必將導(dǎo)致液壓系統(tǒng)油溫的不斷升高。冷卻同路的循環(huán)流量是由冷卻回路的阻力特性和液壓泵的動(dòng)力特性共同確定的（冷卻回路的流量一阻力特陛曲線與液壓泵的流量一揚(yáng)程特陛曲線的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的流量，即為冷卻回路的循環(huán)流量），對(duì)于冷卻回路流量過小的散熱系統(tǒng)，可以通過調(diào)整冷卻回路的阻力特性（管徑大小、閥門開度等）或更換輸送能力較大的液壓泵等措施，提高冷卻回路的循環(huán)流量?？绽淦魃崮芰εc系統(tǒng)產(chǎn)熱不相匹配，主要表現(xiàn)在空冷器散熱面積過小及空冷器空氣側(cè)的對(duì)流換熱能力不足兩個(gè)方面。空冷器散熱面積過小，主要是由于空冷器熱工設(shè)計(jì)參數(shù)選用不合理或設(shè)計(jì)計(jì)算存在錯(cuò)誤造成的。對(duì)于這個(gè)問題，可以在重新進(jìn)行準(zhǔn)確的熱T計(jì)算的基礎(chǔ)上，更換散熱面積滿足要求的空冷器，以增強(qiáng)空冷器的散熱能力；空冷器空氣側(cè)的對(duì)流換熱能力不足，則主要是由于空冷器空氣側(cè)的空氣流量不足造成的?？梢酝ㄟ^采用更換大風(fēng)量風(fēng)扇等措施，強(qiáng)化空冷器空氣側(cè)的對(duì)流換熱效果，保證空冷器的冷卻散熱能力。

第三，沒有選擇合適的液壓零件。液壓系統(tǒng)中的液壓元件，主要包括換向閥、溢流閥和順序閥等。這些元件的選型設(shè)計(jì)，必須滿足液壓元件工作壓力、所通過流量及所要求的壓力和流量的調(diào)節(jié)范圍等方面的要求。其中流量指標(biāo)是選擇液壓元件的重要依據(jù)。根據(jù)流量選擇液壓元件，其實(shí)只是保證所選擇的液壓元件的局部阻力系數(shù)具有合適的取值，以保證液壓元件在正常工作狀態(tài)下的阻力損失不致過大。因此，液壓元件選型不合理，主要表現(xiàn)為所選液壓元件局部阻力系數(shù)過大，從而導(dǎo)致液壓系統(tǒng)在正常的工作流量下產(chǎn)生較大的阻力損失。這部分阻力損失最終轉(zhuǎn)化為摩擦熱被液壓油吸收，從而導(dǎo)致液壓油的較大溫升。所以，一旦選擇的零件型號(hào)不當(dāng)，也會(huì)使得設(shè)備發(fā)生高溫問題。

第四，管線設(shè)計(jì)以及安裝工作開展的不到位。系統(tǒng)管路的阻力有兩種，一種是沿程阻力，另一種是局部的阻力。不論是哪種阻力，只要其變大就會(huì)導(dǎo)致熱量變多，最終使得油溫變高。因此，要積極的做好管線系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作，將阻力損失掌控在一定的范圍之內(nèi)。站在控制阻力損失的層面上來看的話，在設(shè)計(jì)的時(shí)候要注意如下幾個(gè)方面。（1）管徑選擇。在選擇管徑的時(shí)候要結(jié)合回路流量以及設(shè)計(jì)規(guī)定的比摩阻來綜合分析，這樣就能夠防止發(fā)生管徑太大或是太小的現(xiàn)象了。（2）管路長度。在確保功效合理，運(yùn)行穩(wěn)定的前提之下，在設(shè)計(jì)管路的時(shí)候一定要秉承著精簡的理念，最好是短一些，這樣就能夠避免過多的彎折以及轉(zhuǎn)彎等。（3）管路附件。在滿足使用要求的前提下，液壓油管路盡量減少彎頭、變徑及不必要的閥門等附件，以減少管路系統(tǒng)的局部阻力損失。

3 結(jié)束語

通過分析我們發(fā)現(xiàn)，液壓體系的高溫問題產(chǎn)生的原因非常多，最主要的是設(shè)備方面的問題。在開展系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作的時(shí)候，要對(duì)文章所提及的液壓系統(tǒng)的幾個(gè)方面的設(shè)計(jì)問題加以注意，就可以消除液壓系統(tǒng)高溫故障產(chǎn)生的“機(jī)”的因素，實(shí)現(xiàn)“本質(zhì)安全”。

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