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        大型液壓挖掘機(jī)液壓油散熱器選型計(jì)算

        2020-03-13 23:10:30李縣軍史繼江石立京
        建筑機(jī)械 2020年1期
        關(guān)鍵詞:液壓泵液壓油挖掘機(jī)

        李縣軍,史繼江,石立京

        (徐州徐工礦業(yè)機(jī)械有限公司,江蘇 徐州 221000)

        本文以液壓挖掘機(jī)液壓油散熱器為研究對象,對液壓系統(tǒng)產(chǎn)的熱量進(jìn)行計(jì)算,主要包括液壓泵、多路閥、執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及管路的壓力損失等,最后得到液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的總熱功率損失。

        1 液壓泵的功率損失

        液壓泵的功率損失主要包括容積效率損失和機(jī)械效率損失,計(jì)算公式P1=(Ps/η1η2)×(1-η1η2),xQ/60dt,其中P1為液壓泵損失功率;PS為泵的輸出功率;η1、η2分別為泵的機(jī)械效率以及容積效率;px為泵的出口壓力;Q為液壓泵的輸出流量。表1為挖掘機(jī)相關(guān)參數(shù)。

        表1 挖掘機(jī)工作循環(huán)相關(guān)參數(shù)

        由計(jì)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分別為90%,95%。

        2 多路閥的功率損失

        多路閥的功率損失主要包括閥內(nèi)壓力損失和內(nèi)泄漏損失。閥內(nèi)壓力損失主要包括:鏟斗單閥芯合流功能造成的合流損失;動臂提升相對回轉(zhuǎn)優(yōu)先造成的節(jié)流損失;正常油道的壓力損失。多路閥的功率損失如式P2=(ΔPfq+ΔPc×Qc+ΔPb×Qc+ΔPn×Qn)/60,式中Δpf為液壓閥的進(jìn)出口壓力差;ΔPc為多路閥泵2油路壓力損失;Qc為單泵流量;ΔPb為動臂相對于回轉(zhuǎn)優(yōu)先閥壓力損失;P2為為多路閥的產(chǎn)熱功率。表2為挖掘機(jī)閥內(nèi)主要壓力損失。

        表2 挖掘機(jī)閥內(nèi)主要壓力損失

        結(jié)合表1相關(guān)參數(shù),由計(jì)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 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功率損失

        執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功率損失主要包括液壓油缸損失和回轉(zhuǎn)馬達(dá)及減速機(jī)損失。

        (1)油缸工作過程中由于液壓油的粘度、缸體的密封情況,以及液壓油在運(yùn)動中存在的慣性力,會導(dǎo)致液壓缸的輸出流量和轉(zhuǎn)矩低于設(shè)計(jì)值,這部分的功率損失用缸體的總效率體現(xiàn)。計(jì)算式(1-η3)PQ/60dt,式中Py為由油缸的損失功率;P為油缸的工作壓力;η3為油缸總效率。由各廠家主閥性能參數(shù)及圖1實(shí)測數(shù)據(jù)可知,管路壓力損失與閥內(nèi)壓力損失之和約為3.2MPa,表3為在一個挖掘循環(huán)中油缸的壓力。

        圖1 主泵與油缸之間的壓損

        由公式可計(jì)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為97%。

        表3 油缸工作壓力

        (2)回轉(zhuǎn)馬達(dá)功率損失主要是回轉(zhuǎn)馬達(dá)及減速機(jī)的機(jī)械效率和容積效率造成的損失,計(jì)算公式為Ph=Pm×Q×(1-η4η5)/60,式中Ph為回轉(zhuǎn)功率損失;Pm為回轉(zhuǎn)馬達(dá)工作壓力;Q為回轉(zhuǎn)式系統(tǒng)流量;η4、η5分別為馬達(dá)容積效率與機(jī)械效率,表4為回轉(zhuǎn)馬達(dá)及減速機(jī)壓力與流量。

        表4 回轉(zhuǎn)馬達(dá)及減速機(jī)壓力與流量

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

        執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功率損失P3=Pg+Ph=8.02+11.25=19.27kW。

        4 管路及其他功率損失

        管路的功率損失是由于流動的液體需要消耗掉一部分能量,特別是流經(jīng)彎道時(shí)的壓力損失,主要包括進(jìn)油損失與回油損失,計(jì)算式為Pg=ΔPg(Qj+Qh),式中Pg為管路損失功率;Δpg為管道中的壓力損失,取1MPa;Qj為進(jìn)油流量,取進(jìn)油流量為681L/min;Qh因?yàn)橛透椎拇笮∏唤孛娣e的關(guān)系,取Qh=1.8×Qj=1225L/min。

        由公式計(jì)算可得Pg=[1×(681+1225)]/60=31.76kW。

        我們假定由于不同工作環(huán)境,液壓油、齒輪油等造成的功率損失約為輸入功率的10%,即Pq=[Ps/(η1η2)]×10%=35.55kW。

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

        液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的總熱功率損失P=P1+P2+P3+P4=51.55+76.5+19.27+67.31=214.63kW。

        5 結(jié)束語

        對選型后的散熱器進(jìn)行熱平衡試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果證明,選型的散熱器在環(huán)境溫度換算為50℃后,油溫皆低于90℃,滿足設(shè)計(jì)要求。

        表5 熱平衡試驗(yàn)

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