油冷却器

液压系统是用油液作为工作介质来传递和转换能量的，其效率目前还是很低的。液压系统的功率损失几 乎全部变成热量，造成液压油的温升，特别是在环境温度高(炎热的夏天和热源附近)时，这一矛盾更为突 出。温升会带来各种故障和弊病，必须减少液压油和整个液压系统的温升，使工作油温能控制在35～55C  最佳工作油温区间。

控制温升的措施一是节能，二是散热。节能就是采用高效率的元件和效率高的节能液压系统，以减少功率损失产生的发热，然而目前大多液压系统效率普遍不高，因而散热是不 得已而又不得不采取的办法，增大油箱容量固然有助于散热，但却使整个 液压设备过于庞大，通常是采取安设油冷却器的方法。

油冷却器实际上是一种热交换器，它通过物理上的传感传热、对流传 热等热交换方式，使流体A 与流体 B 发生热交换，而油冷却器就建立在 这一基本原理上(图7—66)。

目前使用的油冷却器有水冷式、风冷式和电冰箱式等类型。固定设备 上多采用水冷却式，行走设备上多采用风冷式。电冰箱式目前在一些进口 设备上(如加工中心)已屡见不鲜。

水冷式油冷却器有盘管式(蛇形管)、多管式和翅片式等多种(见图7-67),其中盘管式水冷式油冷却器结构简单，但传热效率低；多管式和多层螺旋线盘管式结构较复杂，但工作可靠、传热效率高，板式与带 散热翅片的冷却水管传热效率更高。

多管式油冷却器国内己有定型产品出售，可参阅表7—9。

表7-9                 国产多管式油冷却器的规格

风冷式油冷却器的热交换元件有板翅式和翅管式。图7-68为板翅式，它用空气作冷却介质，可在缺水源和为节约用水时使用，但传热效率较低、体积大、噪声高。常用于行走设备。图7—69为国产风冷式油 冷却器外观图例。

图7—70为国外进口加工中心机床上使用的冷却 装置(冰箱式)工作原理图。该装置采用DF-22 一氯 二氟甲烷作冷却介质，RC27ATN  型全封闭转子式压 缩机1将从蓄能器9来的制冷介质(此时为气体)吸入 压缩机内，经压缩后呈高温高压气体输出至超片盘管 式冷凝器4内，经冷却凝缩变为中压常温液体流入干燥过滤器5,滤除污垢和吸收水分后，再流入毛细管节流器(螺旋形紫铜管)6,然后进入多管圆筒式热交换器7内，冷却介质与经油泵13抽取的来自主轴头的热油进行热交换。此时冷却介质由液态变为 气态，经蓄能器9再进入压缩机进行再压缩 再循环。经冷却的油液流入主轴头，起降低主 轴温度作用。

蓄能器9、压力继电器2起安全保护与 暂时切断电机15电源的作用；热电偶10、12 与温度调节器11共同组成对室温、油温同调 作用，保证在室温、油温变化时都能控制恒定 的油温。这种冷却方式具有稳定可靠的冷却 能力，能对室温和油温综合变化作出综合控 制，不需要使用冷却水，但价钱稍贵。

用7-71为一种恒温液压油箱，其冷却 原理与上述电冰箱式油冷却装置基本相同。 作为热交换装置的冷却螺线管装在油箱内， 利用装入压缩机进口侧的温度传感器控制自 动调节阀的开度大小，从而控制了进入冷却 油管(热交换器)的制冷量大小，达到恒定控 制油箱内油温的高低。

二、冷却器的正确使用

① 为了提高传热效率，冷却介质(水或

空气)应与被冷却油逆方向流动，且水在管内流动，油在管外流动(图7—72)。

② 为了得到良好的冷却效果，油冷却器应设置在液压系统的总回油管或溢流阀的回油管路中，特别是 后者，油液在这些地方发热量最大(图7-73),当冷却器发生堵塞时，背压阀(顺序阀溢流阀或单向阀也 可)打开，从溢流阀来的回油与系统的总回油可经背压阀流回油池，保护了冷却器。不需要冷却时，可将截 止阀打开，油液不经冷却器而直接可放回油箱。

③ 注意冷却器工作压力和工作温度不应超过制造厂的规定，并应尽量避免长时间工作在冲击载荷下，以利延长油冷却器的使用寿命。

④ 采用旁油路冷却，可使冷却器免受冲击(图7-74、图7—75)。而图7-76所示为冷却器装在闭式 回路的补油系统中。这类冷却回路需单独的冷却泵抽油冷却。

③ 当回路中有冲击压力影响到冷却器时， 一般要求冷却器要能承受较高的压力(峰值为常值的3~4 倍)。

⑥ 组合冷却方式(图7—77),这种冷却回路目前广泛用于液压元件生产厂的台架试验系统，当系统有  冲击载荷时，单独的冷却泵工作，进行循环冷却；当主系统无冲击载荷时，可停止冷却泵，实行主油路冷却， 这样可延长油冷却器的使用寿命，提高冷却效果。

⑦ 在寒冷地区露天作业的行走液压设备上，为了缩短低温起动时油温升到正常工作温度需要的“暖机 时间”,可采用图7—78所示的油冷却器短路油路。图中与冷却器并联的溢流阀在低温起动时打开，使粘度高的冷油大部分按箭头b 的方向绕过冷却器流往油箱，进行暖机；系统正常工作时，低粘度的热油沿箭头a 流过冷却器，溢流阀起保护作用，夏天油冷却器工作时情况也是如此。

@图7—79为根据油温调节冷却水量以保持油温恒定的油温自动调节回路，即将温度控制仪表(测温 头)和温度调节水阀(比例式电磁水阀)配合使用，自动调节进入油冷却器的水流量，达到自动控制油温的 作用。

@对于多管式水冷式油冷却器，要把冷却水通入冷却水管内，而管外通被冷却油液。在水量少时，为 了有效利用冷却水，应从低处进水，并将出水管适当加高(图7—80)。控制水流的截止阀宜设在进水管上， 以便断水时冷却器不承受水源压力。

⑩ 如果油冷却器的安装位置低于油箱油面(图7—81),则应采取措施，防止检修冷却器时油箱内油液 因虹吸现象而外流。可在图中a 处安设一截止阀，检修时在未拆下油冷却器前将截止阀先行关闭。

三、油冷却器的故障排除

(一)油冷却器被腐蚀

产生腐蚀的主要原因是材料、环境(水质、气体)以及电化学反应三大因素。

选用耐腐蚀性的材料(如不锈钢),是防止腐蚀重要因素，避免使用离子化倾向较强的材料(例如铜合 金),有些不同种金属接触会因液体中电位差引起接触性腐蚀。可考虑选用，一些表层能形成不动态膜的铝 合金、钛合金，值得注意的是目前冷却管多用铜管(散热好),容易产生离子化频向。

冷却器的环境包含溶存的氧、冷却水的水质(pH 值)、温度、流速、异物等。溶存的氧越多，腐蚀反应 越激烈：在酸性范围内，pH 值降低，腐蚀反应越活泼，腐蚀越严重，在碱性范围内，对铝等两性金属，随 pH 值的增加腐蚀的可能性增加，流速的增大，一方面增加了金属表面的供氧量，另一方面流速过大，产生 紊流涡流，会产生气蚀性腐蚀；另外水中的砂石、微小贝类附着在冷却管上，也往往产生局部浸蚀。

氯离子的存在增加了使用液体的导电性，使得电化学反应引起的腐蚀增大。特别是氯离子吸附在不锈 钢、铝合金上也会局部破坏保护膜，引起孔蚀和应力腐蚀。一般温度增高腐蚀增加。

综上所述，为防止腐蚀，在冷却器的选材和水质处理等方面应引起重视。 对水冷式油冷却器中用来防止电蚀作用的锌棒应及时检查和更换。

(二)冷却性能下降

产生这一故障的原因主要是堵塞及沉积物滞留在冷却管壁上，结成硬块，使散热换热功能降低。解决办  法是首先从设计上应采用难以堵塞和易于清洗的结构；在选用冷却器的冷却能力时，应尽量以实验为依据， 并留有较大的余地(增加10~25%)容量；不得已时采用机械的方法(如刷子、压力、水、蒸气等)或化  学的方法(如Na₂CO₃ 溶液及清洗剂等)进行清扫。

(三)破损

由于两流体的温度差，油冷却器材料受热膨胀的影响，产生热应力，可能招致有关部件破损。另外，在 寒冷地区或冬季，要注意放干净油冷却器内水分，否则因结冰膨胀将冷却水管炸裂。所以要尽量选用难受热 膨胀影响的材料，并采用浮动头之类的变形补偿结构。

(四)漏油漏水

例如多管圆筒式油冷却器的端盖与筒体结合面漏水漏油，或冷却水管破裂，焊接不良等原因，造成漏油 漏水。此时应根据情况、采用更换密封，补焊等措施。更换密封时，要洗净结合面、涂敷一层“303”或其它粘结剂。

(五)过冷却

由于图7—78中所示的冷却回路，溢流阀的回油量是随系统的负载流量变化而变化的，因而发热量也将发生变化，有时产生过冷却，为保证系 统有合适的油温，可采用图7-79所示的可调整 水量的冷却水系统，也可以与电器相配合，若低于正常油温，停止冷却器的工作、或者接通加热器。

(六)风冷式的噪声大

对风冷式，为防止噪声，对散热片及风扇结 构、安装位置要予以考虑。图7-82为降低风冷式 的噪声对策。另外应注意防止因溢流阀出口直接 与冷却器连接而引起的振动和噪声。