油冷機在液壓試驗臺上應用的可行性研究

摘要：針對影響熱量動平態衡的主要因素，從油冷機的工作原理、特性，液壓試驗臺對油溫的需求，油冷機在液壓試驗臺上應用等方面進行分析。根據油冷機與液壓試驗臺工況匹配分析，得出以下結論：油冷機的工作原理決定了其工作油溫范圍很窄，與液壓試驗臺的工況不能完全匹配，并不能完全適用于所有液壓試驗臺。

關鍵詞：工業油冷機;液壓試驗臺;熱量動平衡

0" "引言

近年來，液壓試驗臺逐漸廣泛的被應用于液壓元件生產廠、研發機構、高等院校和試驗檢測企業。目前液壓試驗臺的主流冷卻方式主要有風冷、水冷2種。風冷方式存在著工作風噪聲大，熱量容易散發到設備周邊的不足，水冷則存在水管路布置復雜，外置冷卻水塔占用空間大等不足。由于上述兩種冷卻方式存在以上不足，導致試驗臺用戶逐漸傾向于采用另外一種冷卻方式——工業油冷機。本文針對影響熱量動平態衡的主要因素，從油冷機的工作原理、特性，液壓試驗臺對油溫的需求，油冷機在液壓試驗臺上應用等方面進行分析，為液壓實驗臺冷卻方式的選擇提供支持與參考。

1" "工業油冷機概述

1.1" "工作原理

工業油冷機工作原理如下：低溫、低壓的氣體狀態冷媒在蒸發器里面，與周圍介質（液壓油）進行熱交換，蒸發器吸收液壓油的熱量，蒸發成為低溫、低壓的氣態;蒸發過程中冷媒壓力不變，低溫、低壓氣態的冷媒循環進入到壓縮機，經過壓縮機壓縮，變成高溫、高壓的氣體狀態，進入冷凝器，在冷凝器里與室內的介質（通常為水或空氣）進行熱交換;高溫、高壓氣體狀態冷媒的部分熱量被介質吸收，介質溫度升高，冷媒放熱變成高溫、高壓液態介質;冷凝器工作過程中介質壓力不變，進入膨脹閥進行節流，節流后冷媒變成低溫低壓的氣態。

此后冷媒再進入到蒸發器進行熱交換，從而實現制冷系統的整個工作過程。這種循環工作如果是連續進行的，液壓油的溫度便可以持續降低。油冷機熱力學原理框圖如圖1所示。

1.2" "油冷機特征與適用范圍

油冷機可穩定工作機器油溫，保持設備的精度。同時可防止介質油液因高溫而劣化，保證作業機械穩定工作。油溫控制以機體溫度（室內溫度）為依據，用戶可以根據設備溫度設定油液溫度，從而防止機械結構產生熱變形。溫度控制部分完全沉浸于油液面以下，有效避免粉末等雜質干擾，清潔簡單，保養容易，安裝簡單，且占用空間小。附帶有自動故障報警功能，可以通過特定方式及時提醒用戶對裝置進行檢修，以免機件損壞。

油冷機廣泛適用于車床、磨床、銑床、內外徑研磨機、綜合數控加工中心機等機加工設備和各種類型的冷卻塔、液壓試驗臺等。適用的油品涵蓋潤滑油、液壓油、切削油、冷卻油等。

2" "液壓試驗臺工作油溫冷卻的要求

在液壓試驗臺測試過程中，為了完整的模擬液壓元件在主機上的實際工況，測試出各個工況下的性能參數，要求液壓試驗臺的油溫在一個動態的變化范圍之內。以液壓柱塞泵的測試為例，參照目前行業最新的測試標準，專門針對溫度要特殊要求的測試項目如表1所示。某工作中的液壓試驗臺如圖2所示。

軸向液壓泵的性能與液壓油的溫度息息相關，其他測試項目如自吸試驗、容積效率試驗、密封性能試驗等，也須在《JB/T 7043-2006液壓軸向柱塞泵》規定溫度下進行。通常，其出廠試驗要求的測試項目須在油溫（50±4）℃進行，型式試驗要求測試項目在油溫（50±2）℃下進行[1]。

通常，液壓馬達出廠試驗要求的測試項目須在油溫（50±4）℃進行，型式試驗要求的測試項目須在油溫（50±2）℃下進行。高溫試驗要求的溫度范圍為90～100℃，低溫試驗要求的溫度范圍為-20～15℃[2]。電調制液控閥測試的溫度條件閥進口處油溫（40±6）℃[3]。

液壓缸型式試驗應在（50±2）℃下進行，出廠試驗應在（50±4）℃下進行。需要注意的是，液壓缸出廠試驗允許在15～45℃范圍內進行，但檢測指標應根據溫度變化進行相應調整，以保證（50±4）℃時其能達到標準規定的性能指標[4]。

3" "油冷機與液壓試驗臺工況匹配分析

在液壓試驗臺工作過程中，液壓油經過加載模塊后，回油溫度明顯高于被測試液壓元件進油口所要求的油溫。另外，各個輔助系統液壓泵的泄油口油溫，也會高于試驗臺所要求的油溫。這個溫差與液壓泵的功率大小有關。

裝機功率在300kW左右的液壓試驗臺，通常液壓泵出口油溫溫升大約在10～30℃不等。如果采用回油冷卻方式，需要冷卻系統入口能達到如表2所示的溫度。

從表2可以看出，試驗臺如果采用回油冷卻方式，進入油冷機待冷卻的液壓油溫度，會大幅超出油冷機的許可工作溫度范圍。高溫的液壓油在蒸發器里與冷媒進行熱交換后，冷媒快速吸收熱量，體積會急劇增大，引起壓縮機入口壓力增加。壓縮機的入口壓力過高，會導致壓縮機的壽命會降低。為了防止壓縮機入口壓力過高，一般會采取限壓保護措施。限制壓力一般為0.2MPa，超過這個壓力值，油冷機就會觸發自我保護程序自動停機。

4" "總結

本文針對影響熱量動平態衡的主要因素，從油冷機的工作原理、特性，液壓試驗臺對油溫的需求，油冷機在液壓試驗臺上應用等方面進行分析。雖然油冷機具有占地面積小、連接管路簡單、模塊化外觀等優點。但油冷機的工作原理決定了其工作油溫范圍很窄，與液壓試驗臺的工況不能完全匹配，并不能完全適用于所有液壓試驗臺。

參考文獻

[1] 全國液壓氣動標準化技術委員會.液壓軸柱向塞泵：JB/T 7043-2006[S].北京：中國標準出版社，2006.

[2] 全國液壓氣動標準化技術委員會.液壓馬達：JB/T10829-2008[S].北京：中國標準出版社，2008.

[3] 全國液壓氣動標準化技術委員會.電調制液壓控制閥第3部分壓力控制閥試驗方法：GB/T 15623.3-2012 [S].北京：中國標準出版社，2012.

[4] 全國液壓氣動標準化技術委員會.液壓油缸試驗方法：GB/T"15622-2005 [S].北京：中國標準出版社，2005.