閉式液壓系統(tǒng)中補(bǔ)油泵的選型計(jì)算

摘 要：本文主要介紹了閉式系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，補(bǔ)油泵的設(shè)計(jì)及選用。

關(guān)鍵詞：閉式系統(tǒng)；補(bǔ)油泵；熱平衡

中圖分類號：TH137 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

一、概述

液壓系統(tǒng)按照工作介質(zhì)的循環(huán)方式，可分為開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)。目前常見的液壓系統(tǒng)均為開式系統(tǒng)。隨著液壓技術(shù)在船舶、冶金等大型設(shè)備中日益廣泛的應(yīng)用，對于超大功率、超大流量的系統(tǒng)需求越來越多，而開式系統(tǒng)由于自身的局限性限制了它的發(fā)展，伴隨著閉式系統(tǒng)液壓技術(shù)逐漸的發(fā)展，現(xiàn)在越來越多的年輕工程師漸漸把注意力轉(zhuǎn)向閉式系統(tǒng)。

二、補(bǔ)油泵在閉式系統(tǒng)中的作用

補(bǔ)油泵在閉式系統(tǒng)中的作用主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1 補(bǔ)充閉式系統(tǒng)由于泵、馬達(dá)以及控制閥組由于泄漏損失的油

2 作為控制泵，控制泵的排量和方向

在閉式系統(tǒng)中，變量控制系統(tǒng)一般選用外控式，因?yàn)橥饪厥阶兞勘煤芎玫慕鉀Q了所謂的雙向變量過零位的問題，由于變量系統(tǒng)控制油缸比較小，而且在正常工作過程中達(dá)到一個(gè)平衡后僅需要補(bǔ)充微量的控制閥芯泄漏油，所以一般在設(shè)計(jì)補(bǔ)油泵的排量時(shí)可以忽略。

3 降低閉式系統(tǒng)油液溫度

當(dāng)閉式液壓系統(tǒng)持續(xù)工作時(shí)，泵、馬達(dá)自身的內(nèi)泄量以及系統(tǒng)元件本身產(chǎn)生的熱量，會使系統(tǒng)溫度升高。為降低溫度，需要在系統(tǒng)的低壓側(cè)通過補(bǔ)油閥組另外釋放出一部分油液進(jìn)行冷卻。

三、閉式系統(tǒng)補(bǔ)油泵的計(jì)算

1 根據(jù)閉式系統(tǒng)容積損失計(jì)算

在閉式系統(tǒng)中，系統(tǒng)的主要容積效率有閉式泵、馬達(dá)、多功能閥組；由于多功能閥組只有在系統(tǒng)壓力超出設(shè)定值才會出現(xiàn)，因此補(bǔ)油泵排量計(jì)算主要考慮閉式泵和馬達(dá)的容積效率。

按照容積效率計(jì)算，補(bǔ)油泵的排量如下：

Vb=VB×（1-ηB×ηM）/ηb

式中：VB：閉式泵的排量；

Vb：補(bǔ)油泵的排量；

ηB：閉式泵的容積效率；

ηM：馬達(dá)的容積效率；

ηb：補(bǔ)油泵的容積效率。

2 閉式回路中的熱平衡計(jì)算

2.1 在閉式系統(tǒng)中，無論是泵和馬達(dá)的容積效率還是機(jī)械效率，最后都通過不同方式轉(zhuǎn)化成熱能，因此閉式系統(tǒng)的發(fā)熱功率為：

Pt=P0×（1-η0）

式中：Pt：閉式系統(tǒng)的發(fā)熱效率；

P0：閉式系統(tǒng)輸入的總效率；

ηmB：閉式泵的機(jī)械效率；

ηnM：馬達(dá)的機(jī)械效率；

η0：閉式系統(tǒng)的總效率（η0=ηB ×ηM×ηmB×ηmM）。

2.2 系統(tǒng)的散熱功率

由公式Q=C×M×△T可以得出系統(tǒng)的散熱功率如下：

Ps=Vb×n0×ηb×е0×C0×△T

其中：Ps：閉式系統(tǒng)的散熱效率；

Vb：補(bǔ)油泵的排量；

n0：泵的轉(zhuǎn)速；

ηb：補(bǔ)油泵的容積效率；

е0：液壓油的密度；

C0：液壓油的比熱容；

△T：油箱溫度和系統(tǒng)溫度的差值。

2.3 閉式系統(tǒng)的熱量主要來自于補(bǔ)油泵的涼油把熱量帶走，如果我們忽略系統(tǒng)元件表面的散熱效率的話，那么就可以得出：

Pt=Ps

則；

P0×（1-η0）=Vb×n0×ηb×e0×C0×△T

3 補(bǔ)油泵的壓力設(shè)定

理論上講，補(bǔ)油壓力越高，系統(tǒng)響應(yīng)越快，補(bǔ)油效果越好。但是補(bǔ)油壓力越高，能量損失越大。因此，在閉式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中設(shè)定合理補(bǔ)油壓力尤為重要。 補(bǔ)油壓力的設(shè)定要做到以下幾點(diǎn)：

（1）滿足系統(tǒng)正常工作所需的最小補(bǔ)油壓力以獲得較好的系統(tǒng)性能，具體根據(jù)不同的閉式泵有少許差別；

（2）合理的能量損失。因此補(bǔ)油壓力通常設(shè)定為15bar～25bar，此時(shí)能量損失約為總功率的2%～3%，對傳動(dòng)裝置效率影響不大。 補(bǔ)油壓力決定了沖洗溢流閥的壓力，為保證有充足的油液通過沖洗閥，沖洗溢流閥壓力值一般設(shè)定比補(bǔ)油溢流閥壓力低3bar～5bar。

結(jié)語

參考力士樂樣本發(fā)現(xiàn)補(bǔ)油泵的排量基本為主泵排量的22%左右，由于液壓系統(tǒng)長期使用后由于磨損造成的容積效率下降，系統(tǒng)泄漏量增加及發(fā)熱功率的增加，因此在選擇補(bǔ)油泵的排量時(shí)必須留有一定的富裕量。合理的補(bǔ)油泵設(shè)計(jì)有助于延長泵和馬達(dá)的使用壽命，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]王佃武.閉式液壓系統(tǒng)補(bǔ)油泵參數(shù)的設(shè)計(jì)[J].機(jī)床與液壓，2013（08）：77-78.

作者簡介：王振東（1984-），男，湖北省武漢市人，工作單位：武橋重工集團(tuán)股份有限公司