大型液压挖掘机液压油散热器选型计算

2020-03-13李县军史继江石立京

建筑机械 2020年1期

李县军，史继江，石立京

（徐州徐工矿业机械有限公司，江苏徐州 221000）

本文以液压挖掘机液压油散热器为研究对象，对液压系统产的热量进行计算，主要包括液压泵、多路阀、执行机构以及管路的压力损失等，最后得到液压系统产生的总热功率损失。

1 液压泵的功率损失

液压泵的功率损失主要包括容积效率损失和机械效率损失，计算公式P1=（Ps/η1η2）×（1-η1η2），xQ/60dt，其中P1为液压泵损失功率；PS为泵的输出功率；η1、η2分别为泵的机械效率以及容积效率；px为泵的出口压力；Q为液压泵的输出流量。表1为挖掘机相关参数。

表1 挖掘机工作循环相关参数

由计算公式可得PS={［（31×660）×0.35］+［（26×900）×0.35］+［（18×520）×0.18］+［（29×345）×0.12］}/60=303.94kW，P1=［303.94/（0.9×0.95）］×（1-0.9×0.95）=51.55kW，η1、η2分别为90%，95%。

2 多路阀的功率损失

多路阀的功率损失主要包括阀内压力损失和内泄漏损失。阀内压力损失主要包括：铲斗单阀芯合流功能造成的合流损失；动臂提升相对回转优先造成的节流损失；正常油道的压力损失。多路阀的功率损失如式P2=（ΔPfq+ΔPc×Qc+ΔPb×Qc+ΔPn×Qn）/60，式中Δpf为液压阀的进出口压力差；ΔPc为多路阀泵2油路压力损失；Qc为单泵流量；ΔPb为动臂相对于回转优先阀压力损失；P2为为多路阀的产热功率。表2为挖掘机阀内主要压力损失。

表2 挖掘机阀内主要压力损失

结合表1相关参数，由计算公式可得P2={3×［660×0.35+900×0.35+520×0.18+345×0.12］+6×330×0.35+11.3×450×0.35+30×2.5}/60=76.5 kW。

3 执行机构的功率损失

执行机构的功率损失主要包括液压油缸损失和回转马达及减速机损失。

（1）油缸工作过程中由于液压油的粘度、缸体的密封情况，以及液压油在运动中存在的惯性力，会导致液压缸的输出流量和转矩低于设计值，这部分的功率损失用缸体的总效率体现。计算式（1-η3）PQ/60dt，式中Py为由油缸的损失功率；P为油缸的工作压力；η3为油缸总效率。由各厂家主阀性能参数及图1实测数据可知，管路压力损失与阀内压力损失之和约为3.2MPa，表3为在一个挖掘循环中油缸的压力。

图1 主泵与油缸之间的压损

由公式可计算得Py={［（27.8×660）×0.35］+［（22.8×900）×0.35］+［（14.8×520）×0.18］+［（25.8×345）×0.12］}×（1-0.97）/60=8.02kW，η3为97%。

表3 油缸工作压力

（2）回转马达功率损失主要是回转马达及减速机的机械效率和容积效率造成的损失，计算公式为Ph=Pm×Q×（1-η4η5）/60，式中Ph为回转功率损失；Pm为回转马达工作压力；Q为回转式系统流量；η4、η5分别为马达容积效率与机械效率，表4为回转马达及减速机压力与流量。

表4 回转马达及减速机压力与流量

由公式可计算得Ph=（22.8×450×0.35+25.8×345×0.12）×（1-0.9×0.95）/60=11.25 kW，η4、η5分别为90%、95%。

执行机构的功率损失P3=Pg+Ph=8.02+11.25=19.27kW。

4 管路及其他功率损失

管路的功率损失是由于流动的液体需要消耗掉一部分能量，特别是流经弯道时的压力损失，主要包括进油损失与回油损失，计算式为Pg=ΔPg（Qj+Qh），式中Pg为管路损失功率；Δpg为管道中的压力损失，取1MPa；Qj为进油流量，取进油流量为681L/min；Qh因为油缸的大小腔截面积的关系，取Qh=1.8×Qj=1225L/min。

由公式计算可得Pg=［1×（681+1225）］/60=31.76kW。

我们假定由于不同工作环境，液压油、齿轮油等造成的功率损失约为输入功率的10%，即Pq=［Ps/（η1η2）］×10%=35.55kW。

管路及其他功率损失P4=Pg+Pq=31.76+35.55=67.31kW。

液压系统产生的总热功率损失P=P1+P2+P3+P4=51.55+76.5+19.27+67.31=214.63kW。