張素平　黃蓉　何希聰

摘 要：在北方地區(qū)，壓機(jī)停機(jī)一段時(shí)間后，液壓油在低溫環(huán)境下，粘度變大甚至凝結(jié)，嚴(yán)重影響壓機(jī)再次開(kāi)機(jī)，本文針對(duì)低溫條件液壓油不能滿(mǎn)足實(shí)際使用要求的狀況，設(shè)計(jì)了一種內(nèi)置式液壓油加熱裝置。

關(guān)鍵詞：加熱管;表面負(fù)荷;油箱散熱

1 引 言

液壓油是液壓機(jī)的血液，液壓油質(zhì)量的好壞嚴(yán)重影響壓機(jī)的性能，而油溫過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響液壓機(jī)的性能，一般壓機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，油溫會(huì)升高，配備的冷卻裝置能有效的降低油溫;針對(duì)北方地區(qū)，液壓機(jī)停機(jī)一段時(shí)間后，液壓油溫度很低，再次開(kāi)啟壓機(jī)需要將油溫升高，常見(jiàn)的手段是通過(guò)液壓系統(tǒng)自帶的循環(huán)泵空運(yùn)行來(lái)升高油溫;針對(duì)裝油量大，并且可能存在一段時(shí)間停機(jī)的壓機(jī)，僅僅通過(guò)循環(huán)泵來(lái)升溫所需時(shí)間較長(zhǎng)，還有可能升溫速度還不及散熱速度，油溫根本無(wú)法上升?，F(xiàn)在越來(lái)越多的客戶(hù)都有液壓油加熱方面的需求。

2 表面負(fù)荷

壓機(jī)最低啟動(dòng)溫度20℃，工作時(shí)油溫控制在25～55℃內(nèi)。油溫偏低時(shí)，液壓油粘度變大，不利于液壓泵吸油、啟動(dòng);油溫偏高時(shí)粘度下降，這樣油在泵、液壓閥、油缸等部位上發(fā)生滲漏損耗，摩擦副（如主缸系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)接觸面）油膜變薄，甚至無(wú)法形成油膜，形成干摩擦，從而導(dǎo)致活塞、油缸、密封件等磨損。試驗(yàn)證明，當(dāng)液壓油溫超過(guò)55℃時(shí)，液壓油每升高10℃，液壓油的使用壽命要縮短一半，因此，對(duì)液壓油加熱時(shí)要充分考慮加熱器的表面功率，表面功率要控制在液壓油單位時(shí)間單位體積受熱量在液壓油承受范圍之內(nèi)，以防液壓油局部溫度驟增的現(xiàn)象。

3 加熱管功率計(jì)算

參數(shù)：

液壓油量（L）：L

環(huán)境溫度（℃）：t₁

液壓油預(yù)熱溫度（℃）：t₂

加熱時(shí)間（h）：Z

液壓油密度：ρ=0.872kg/L

液壓油比熱（kJ/（kg·℃））：C，通過(guò)查比熱表可知，液壓油比熱在25℃時(shí)為1.675～2.093kJ/（kg·℃）

油箱比熱（kJ/（kg·℃））：C₀=0.501

油箱散熱表面積（m²）：F

油箱質(zhì)量（kg）：m₀

油箱綜合換熱系統(tǒng)（W/（℃·m²）：a 通風(fēng)較差時(shí)，a=8～9;通風(fēng)良好時(shí)，a=15

油箱損失散熱量（W）：Q_散=a·（t₂-t₁）·F

液壓油升溫所需熱量（kJ）：

Q_油=C·M·（t₂-t₁）=C·ρ·L·（t₂-t₁）

Q_油箱=C₀·m₀·（t₂-t₁）

電加熱功率（kW）：

P=（（Q_油+Q_油箱）/3600Z+Q_散/1000）/（1+η）

加熱管熱損耗比較大，η取40%。

根據(jù)以上計(jì)算和油箱尺寸，選取合適的加熱管。

4 加熱裝置設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

該加熱裝置嵌入油箱內(nèi)，由加熱管表溫控表1，加熱管2，油箱出口溫控表3，加熱管外殼4和電控箱組成，加熱管外殼4通過(guò)螺釘與油箱連接，O圈密封;加熱管2通過(guò)螺釘與加熱管外殼4連接，通過(guò)上文功率和表面負(fù)荷選擇合適的加熱管，加熱管數(shù)量按實(shí)際情況決定。加熱管外殼將加熱管與液壓油隔離，作用一，加熱管需更換時(shí)，油箱無(wú)需放油;作用二，加熱管若意外破裂，管內(nèi)的氧化鎂粉不會(huì)進(jìn)入油內(nèi)污染液壓油。加熱管外殼可用無(wú)縫管焊接而成，焊后酸洗磷化處理，在滿(mǎn)足耐1MPa壓力前提下體積應(yīng)盡量小，減少占油箱體積。

溫控表是用于檢測(cè)油溫的溫度開(kāi)關(guān)，可設(shè)定加熱管表溫度和油箱出口溫度上限，當(dāng)檢測(cè)溫度與設(shè)定溫度差值大于5℃時(shí)，加熱裝置全功率輸出加熱;當(dāng)差值小于5℃時(shí)，加熱功率逐漸減小，慢慢逼近目標(biāo)值。在加熱管表處和油箱出口處各設(shè)一溫控表，實(shí)現(xiàn)對(duì)油溫全面監(jiān)控，若有一處溫度超出設(shè)定溫度，加熱裝置自動(dòng)斷開(kāi)電源。

該加熱裝置需要全浸入液壓油內(nèi)，防止出現(xiàn)空燒的情況。

5 客戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)測(cè)量

室溫9℃，表顯出口溫度11.2℃，加熱管表溫度13.9℃，油箱7800L油左右。

由于達(dá)到客戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，氣溫不是特別低，但也能反映加熱管的效果。

從加熱管表溫度、出口溫度兩個(gè)數(shù)值的變化來(lái)看，加熱管表溫度一直維持著比出口溫度高2～3℃，由此可見(jiàn)加熱管表熱量被及時(shí)帶走，一小時(shí)內(nèi)7800L的液壓油溫度升高10℃左右，整體升溫比較均勻，加熱裝置內(nèi)部溫升不劇烈，對(duì)液壓油影響較小。

6結(jié)語(yǔ)

本加熱裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，油溫實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，整體升溫比較均勻，達(dá)到設(shè)定溫度后加熱管自動(dòng)斷開(kāi)電源，操作簡(jiǎn)單。A9A62B8A-0F04-4FB1-AF4C-B2B899D707E1