液压系统设计对液压油高温故障的影响

辛强

摘 要：对于起重机来讲，一旦它的液压系统发生高温问题的话就会导致设备无法正常的运行。而导致高温问题的原因非常多，作者具体的阐述了设计和此类问题之间的内在联系，以及问题的常用应对方法等。

关键词：高温故障；故障危害；设计缺陷；改进措施

引言

对于起重机来讲，要想确保其运行稳定安全，就必须将它的液压系统运行温度控制在一定的区间之内，一般在30-60℃区间内。不过当设备运作的时候，时常会发生温度过高的问题，一旦温度太高的话，就会导致设备的工况受到影响，而且会导致液压油无法长久的使用。作者具体的论述了设计和此类高温问题间的关联，并且论述了几点应对方法。

1 高温导致的不利现象

液压系统的运行温度通常控制在一定的区间之内，一般在30-60℃。此时的部件会产生非常高的效率，而且抗氧化能力最好。假如温度超过了该数值的话，就会带来很多难以想象的问题。接下来作者具体分析导致的不利现象。

第一，导致油的粘度变差。一旦粘度变差，就会使得设备面对如下三个方面的问题。零件和系统中的油液出现大量的渗漏，泵的容积率受到影响。油液流经节流小孔或隙缝式阀口的流量增大，此时之前的工作速率就会发生改变，干扰到稳定性，而且会导致精度明显的变低。除此之外，一旦粘度变差还会导致零件表层的润滑膜变得非常薄，此时机械就会更容易受到磨损。

第二，导致氧化速率变快。如果温度大于55℃时，每当温度增加10℃，其使用年限将降低一半。而且，氧化还会生成很多的胶装物体，使得零件的小孔拥堵，干扰系统的活动。

第三，零件因为受热而发生形变。一旦温度变高，就会使得零件因为受热而发生变形现象，此时之前零件之间的缝隙就会改变，导致阻力变大，有时候还会导致阀门卡死。另外，这种热变形还会使得零件接触区域的润滑油膜发生变化，致使磨损变严重，进而导致液压系统的泵、阀、马达等的精密配合面因过度磨损而失效或报废。

第四，一些零件的老化速率加快。绝大部分的零件都是橡胶材料的，如果液压油温度太高的话，就会使得这些零件的使用时间大大的缩减。所以，要认真的分析系统高温问题产生的原因，并且采取正确的方法应对。

2 液压系统设计缺陷对液压油高温故障的影响分析

通过分析发现，高温问题一般可以分为两个类型。第一是因为系统的设计不当导致温度变高，第二是因为系统的使用或是维护工作开展的不到位导致温度变高。由于设计不合理导致的温度变高，一般是因为设计不当或是没有正确的安装，此时就使得热量大量的产生，或是因为系统生成的热无法尽快的排放，最终导致温度过高。设计不当导致的问题一般涵盖如下的几类。

第一，没有正确的设计油箱。通过分析发现很多时候的温度升高都是因为没有设计好油箱而导致的。对于该系统来说，油箱存在的意义是存储液压油，而且还有散热以及隔离水的功效。而设计不到位主要体现在油箱太小或是结构方面的问题。如果油箱太小，就会导致储液量非常少，进而使得系统不具备较高的流量，无法把产生的热带走，此时就使得温度变高。而结构方面的问题主要指的是因为吸油管和回油管的间隔太近，中间没有做好隔离工作，此时就会使得绝大多数的油没有合理的冷却就进到吸油管中，将使温度升高。所以，为了避免问题产生，必须要将油箱的体积适当的调整，而且开工至好两个油管间的距离，在两者间做好隔离工作。

第二，没有正确的设计散热体系。散热系统的设计不合理，主要体现在冷却回路流量过小，空冷器散热能力与系统产热不相匹配两个方面。冷却回路的循环流量必须与液压系统所要求的散热量相匹配。流量过小，则冷却系统的换热能力降低，必将导致液压系统油温的不断升高。冷却同路的循环流量是由冷却回路的阻力特性和液压泵的动力特性共同确定的（冷却回路的流量一阻力特陛曲线与液压泵的流量一扬程特陛曲线的交点对应的流量，即为冷却回路的循环流量），对于冷却回路流量过小的散热系统，可以通过调整冷却回路的阻力特性（管径大小、阀门开度等）或更换输送能力较大的液压泵等措施，提高冷却回路的循环流量。空冷器散热能力与系统产热不相匹配，主要表现在空冷器散热面积过小及空冷器空气侧的对流换热能力不足两个方面。空冷器散热面积过小，主要是由于空冷器热工设计参数选用不合理或设计计算存在错误造成的。对于这个问题，可以在重新进行准确的热T计算的基础上，更换散热面积满足要求的空冷器，以增强空冷器的散热能力；空冷器空气侧的对流换热能力不足，则主要是由于空冷器空气侧的空气流量不足造成的。可以通过采用更换大风量风扇等措施，强化空冷器空气侧的对流换热效果，保证空冷器的冷却散热能力。

第三，没有选择合适的液压零件。液压系统中的液压元件，主要包括换向阀、溢流阀和顺序阀等。这些元件的选型设计，必须满足液压元件工作压力、所通过流量及所要求的压力和流量的调节范围等方面的要求。其中流量指标是选择液压元件的重要依据。根据流量选择液压元件，其实只是保证所选择的液压元件的局部阻力系数具有合适的取值，以保证液压元件在正常工作状态下的阻力损失不致过大。因此，液压元件选型不合理，主要表现为所选液压元件局部阻力系数过大，从而导致液压系统在正常的工作流量下产生较大的阻力损失。这部分阻力损失最终转化为摩擦热被液压油吸收，从而导致液压油的较大温升。所以，一旦选择的零件型号不当，也会使得设备发生高温问题。

第四，管线设计以及安装工作开展的不到位。系统管路的阻力有两种，一种是沿程阻力，另一种是局部的阻力。不论是哪种阻力，只要其变大就会导致热量变多，最终使得油温变高。因此，要积极的做好管线系统设计工作，将阻力损失掌控在一定的范围之内。站在控制阻力损失的层面上来看的话，在设计的时候要注意如下几个方面。（1）管径选择。在选择管径的时候要结合回路流量以及设计规定的比摩阻来综合分析，这样就能够防止发生管径太大或是太小的现象了。（2）管路长度。在确保功效合理，运行稳定的前提之下，在设计管路的时候一定要秉承着精简的理念，最好是短一些，这样就能够避免过多的弯折以及转弯等。（3）管路附件。在满足使用要求的前提下，液压油管路尽量减少弯头、变径及不必要的阀门等附件，以减少管路系统的局部阻力损失。

3 结束语

通过分析我们发现，液压体系的高温问题产生的原因非常多，最主要的是设备方面的问题。在开展系统设计工作的时候，要对文章所提及的液压系统的几个方面的设计问题加以注意，就可以消除液压系统高温故障产生的“机”的因素，实现“本质安全”。

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