浅谈液压系统风冷却器的选用与计算方法.docx

WORD格式 专业资料整理 浅谈液压系统风冷却器的选用与计算方法 原创： DG_baitu 机械选型与应用 1 周前 风冷式油冷却器（简称风冷却器）是一种以空气为冷却源的铝合金板翅式热交换器，其特点是热交换器芯体的油通道和风通道均设换热翅片，同体积比换热面积大，传热效率高，以空气为介质进行热量交换。与水冷式散热器相比，不仅安装维护简便，更可避免铜管爆裂造成的油水混合，对系统造成严重的毁坏。其次，对于需要变换工作地点的设备（如工程机械） 来说，不需考虑水源的供应， 不存在水循环系统的拆装和重建，是应用日益广泛的环保型产品。 目前，国内的风冷却器生产厂家很多，型号也不尽相同，性能参数、安装尺寸等出入较大，对用户的选型和使用造成一定的困扰。在此，结合我厂开发生产和客户使用的经验，谈几点风冷却器选用中应注意的问题，供大家参考并希望指正。 任何一款产品在设计的时候， 首先考虑的是达成其功能性，或者说功能性是第一位的，这是设计最基本的要素，风冷却器 也一样，给合常用设备液压系统的油温散热要求，它的功能性 着重体现在三个主要方面： 一、适用压力； 二、适用流量； 三、换热效率。选用风冷却器时，这三个方面必须同时满足，才算基本达到你的使用要求。下面就从这三个方面展开谈谈。 一、适用的压力 通常指允许最大的工作压力，或称设计压力。风冷却器属于压力容器，在液压系统中，只适合用于回路的回油冷却，所 以要 根据回路的最大压力来选用风冷却器 。为什么只用于回油冷却呢？暂且不论油温升高的成因，就风冷却器本身而言，其 散热主体（换热芯）的耐压能力是有限度的，板翅式铝合金换热芯的耐压能力取决于其材质物理性能、结构和加工工艺。比方说，结构和加工工艺相同，材质也一样，油通道材料的厚度不同，耐压能力也不同，越厚耐压力越高。板翅式铝合金风冷 却器的设计压力一般小于 3.5Mpa ，基于成本和实用性等原因通 常是小于 2.0Mpa, 国外同行设计压力多为 1.6 Mpa，均远小于油 路的最大工作压力。 显然，压力过高会导致换热芯爆裂损坏。 市面上流通的风冷却器产品，设计压力一般分为三级： 1， 1.0Mpa( 如 AF 系列 ) ； 2， 2.0Mpa( 如 AH 系列 ) ； 3, 3.5Mpa 。 设计压力 1.0Mpa 的仅适用于变量叶片泵的泄油冷却。 考虑到液压系统回路压力不稳定以及回油瞬间可能产生的 高压脉冲， 为确保风冷却器的使用寿命， 生产产商强烈推荐 ---- 优先采用独立循环的冷却方式 。独立循环就是风冷却器不再接 到工作液压系统的回路中，而是设置一个单独的冷却回路，即 加装一个冷却泵，直接从油箱吸取高温的液压油，经风冷却器 冷却后直接送回油箱，这样就可避免回油压力过高而损坏风冷 却器了。独立循环冷却泵的流量通常选取小于液压油容积的三 分之一。 当需要接于定量泵的回油冷却时，设计人员应考虑到液压 系统中回油压力的不稳性， 将风冷却器联接于溢流阀的回油口， 并于风冷却器的进、 出油口之间并联一个开启压力 0.5Mpa 的背 压阀，这是正确使用的方法（见下图示）。当用于变量泵的泄 油冷却时，由于其压力通常小于 1Mpa，只要流量合适，那么直 接接于变量泵泄油口便可以了。笔者遇到这样一个案例：一个 客户将一台型号为 AH0608TL（适用压力 2.0M0pa ，流量 50L/min ） 接于一台快进 -- 工进 -- 快退的工作机上，结果在机械调试的过程中就发现换热芯漏油，一看油通道爆开了。该客户原来使用水冷却器，应用户要求改用风冷却器，由于风冷却器是直接接于回油路中，并没有加装背压阀，而且系统回油速度很快，回油产生的脉冲压力过高瞬间就将风冷却器击爆了。 AF1025 HD1861T 安装示意图 二 适用流量 风冷却器生产商提供的性能参数表中， 就有 适用流量 这一项， 常 指静压状态下低粘度液体每分钟的通过量。 在液体流速 0.2-0.4m/s 的范围内，风冷却器油通道是不容易爆裂的，故风冷却器 适用流量 值是理论的计算结合实际的经验测试综合得出。 对于选用产品的工程师而言，准确的回油流量计算往往较为复 杂。所以，结合油路实际工况，用经验的方法，就简便得多了。经 验计算如下： 风冷却器的工作流量 = 油泵流量 ×油缸有效面积比 ×安全 系数 其中： 油缸有效面积比 =无杆腔受压面积÷有 杆腔受压面积（＞ 1） 安全系数： 1.2 ～1.8 ，常取 1.5 如果是多支油缸同时回油，视具体的情况要考虑在内，流量相 应要加大，乘以相应的倍数。 案例 一：已知 系统油泵 GPY-10（ 10.06ml/rev ） , 电 机转速 1390rpm, 一支工作油缸 ( 液压缸内径 50mm,活塞杆直径 20mm)，求风冷却器的工作流量？ 油泵流量 =10.0