液压系统温升

一、温升的不良影响

液压系统的温升发热，和污染一样也是一种综合故障的表现形式，主要通过测量油温和少量液压元件来衡量。

液压设备是用油液作为工作介质来传递和转换能量的，运转过程中的机械能损失、压力损失和容积损失必然转化成热量放出，从开始运转时接近室温的温度，通过油箱、管道及机体表面，还可通过设置的油冷却器散热，运转到一定时间后，温度不再升高而稳定在一定温度范围达到热平衡，二者之差便是温升。

温升过高会产生下述故障和不良影响：

①油温升高，会使油的粘度降低，泄漏增大，泵的容积效率和整个系统的效率会显著降低。由于油的粘度降低，滑阀等移动部位的油膜变薄和被切破，摩擦阻力增大，导致磨损加剧，系统发热，带来更高的温升；

一、温升的不良影响

液压系统的温升发热，和污染一样也是一种综合故障的表现形式，主要通过测量油温和少量液压元件来衡量。

液压设备是用油液作为工作介质来传递和转换能量的，运转过程中的机械能损失、压力损失和容积损失必然转化成热量放出，从开始运转时接近室温的温度，通过油箱、管道及机体表面，还可通过设置的油冷却器散热，运转到一定时间后，温度不再升高而稳定在一定温度范围达到热平衡，二者之差便是温升。

温升过高会产生下述故障和不良影响：

①油温升高，会使油的粘度降低，泄漏增大，泵的容积效率和整个系统的效率会显著降低。由于油的粘度降低，滑阀等移动部位的油膜变薄和被切破，摩擦阻力增大，导致磨损加剧，系统发热，带来更高的温升；

二、造成②油温过高、使机械产生热变形，既使得液压元件中热膨胀系数不同的运动部件之间的间隙变小而卡死，引起动作失灵，又影响液压设备的精度，导致零件加工质量变差；

③油温过高，也会使橡胶密封件变形，提早老化失效，降低使用寿命，丧失密封性能，造成泄漏，泄漏会又进一步发热产生温升；

④油温过高，会加速油液氧化变质，并析出沥青物质，降低液压油使用寿命。析出物堵塞阻尼小孔和缝隙式阀口，导致压力阀调压失灵、流量阀流量不稳定和方向阀卡死不换向、金属管路伸长变弯，甚至破裂等诸多故障。

⑤油温升高，油的空气分离压降低，油中溶解空气逸出，产生气穴，致使液压系统工作性能降低。

图10-4为液压油的温度管理图。

温升过大的原因

油温过高有设计方面的原因，也有加工制造和使用方面的原因，具体如下：

(一)液压系统设计不合理，造成先天性不足：

①油箱容量设计太少，冷却散热面积不够，而又未设计安装有油冷却装置，或者虽有冷却装置但冷却

装置的容量过小

②选用的阀类元件规格过小，造成阀的流速过高而压力损失增大导致发热，例如差动回路中如果仅按泵流量选择换向阀的规格，便会出现这种情况；

③按快进速度选择油泵容量的定量泵供油系统，在工进时会有大部分多余的流量在高压(工进压力)下从溢流阀溢回而发热；

④系统中未设计卸荷回路，停止工作时油泵不卸荷，泵全部流量在高压下溢流，产生溢流损失发热，导致温升，有卸荷回路时但未能卸荷；

⑤液压系统背压过高。例如在采用电液换向阀的回路中，为了保证其换向可靠性，阀不工作时(中位)也要保证系统一定的背压，以确保有一定的控制压力使电液阀可靠换向，如果系统为大流量，则这些流量会以控制压力从溢流阀溢流、造成温升(如B690刨床):

⑥系统管路太细太长；弯曲过多，局部压力损失和沿程压力损失大，系统效率低；

⑦闭式液压系统散热条件差等等。

(二)加工制造和使用方面造成的发热温升

①元件加工精度及装配质量不良，相对运动件间的机械摩擦损失大；

②相配件的配合间隙太大，或使用磨损后导致间隙过大，内、外泄漏量大，造成容积损失大，例如泵的容积效率降低，温升快；

③液压系统工作压力调整不当，比实际需要高很多。有时是因密封调整过紧，或密封件损坏，泄漏增大，逼得你不得不调高压力才能工作；

④周围环境温度高，切削热等原因使油温升高，加上机床工作时间过长；

⑤油液粘度选择不当，粘度大粘性阻力大，粘度太小则泄漏增大，二种情况均造成发热温升。

三、防止油温升高的措施

①合理的液压回路设计

i)选用传动效率较高的液压回路和适当的调速方式：自前普遍使用着的定量泵节流调速系统，系统的效率是较低的(<0.385),这是因为定量泵与油缸的效率分别为85%与95%左右，方向阀及管路等损失约为5%左右，所以即使不进行流量控制，也有25%的功率损失。加上节流调速时，至少有一半以上的浪费。此外还有泄漏及其它的压力损失和容积损失，这些损失均会转化为热能导致温升，所以定量泵加节流调速系统只能用于小流量系统。为了提高效率减少温升，应采用高效节能回路，表10-1为几种回路形式。

另外，液压系统的效率还取决于外负载。同一种回路，当负载流量Qz与泵的最大流量Q.比值大，回路的效率高。例如可采用手动伺服变量、压力控制变量、压力补偿变量、流量补偿变量、速度传感功率限制变量、力矩限制器功率限制变量等多种形式，力求达到负载流量Q₂与泵的流量的匹配；

ii)对于常采用的定量泵节流调速回路，应力求减少溢流损失的流量，例如可采用双泵双压供油回路，卸荷回路等；

i)采用容积调速回路和联合调速(容积+节流)回路。在采用联合调速方式中，应区别不同情况而选用不同方案：对于进给速度要求随负载的增加而减少的工况，宜采用限压式变量泵节流调速回路；对于在负载变化的情况下而进给速度要求恒定的工况，宜采用稳流式变量泵节流调速回路；对于在负载变化的情况下，供油压力要求恒定的工况，宜采用恒压变量泵节流调速回路；

iv)选用高效率的节能液压元件，提高装配精度。选用合符要求规格的液压元件；

v)设计方案中尽量简化系统和元件数量；

vi)设计方案中尽量缩短管路长度，适当加大管径，减少管路口径突变和弯头的数量。限制管路和通道的流速，减少沿程和局部损失，推荐采用集成块的方式和叠加阀的方式。

表10-1几种控制回路的功率损失

②提高液压元件和液压系统的加工精度和装配质量，严格控制相配件的配合间隙和改善润滑条件，采用摩擦系数小的密封材质和改进密封结构、确保导轨的平直度、平行度和良好的接触，尽可能降低油缸的启动力。尽可能减少不乎衡力，以降低由于机械摩擦损失所产生的热量：

③适当调整液压回路的某些性能参数

例如在保证液压系统正常工作的条件下。泵的输出流量尽量小一点，输出压力尽可能调得低一点，可调背压阀的开启压力尽量调低点，以减少能量能失；

④根据不同加工要求和不同负载要求，经常调节溢流阀的压力，使之恰到好处；

⑤合理选择液压油，特别是油液粘度，在条件允许的情况下，尽量采用低一点的粘度以减少粘性摩擦损失；

⑥注意改善运动零件的润滑条件，以减少摩擦损失，有利于降低工作负载，减少发热；

⑦必要时，增设冷却装置。

四、液压系统的温控装置

油液温升过高不行，但油温过低也不妙。正确的是液压系统应保持合适的油温，即需要一套温控装置，包括温度测量、加热升温和冷却降温三大部分组成。

(一)遢度测量装量

测量油温的方法很多，有接触测量法和非接触测量法。接触测量法常用的有玻璃管制温度计，这种方法一般限于低压测量。

图10-6为一种高压(压力管路)测温装置。如图所示、敏感元件1被包容在保护套2内(图上未剖出),敏感元件由热电偶或热电阻构成。热电阻通常采用铂系或铜系制成，并依附在绝缘支架上。热电隅一般用镍铬-——考铜、镍铬—--镍硅等材料制成。

保护套2的作用是使敏感元件有较好的承压能力和抗振性能，常用不锈钢(如1Cr18Ni9Ti)制成，一般能满足额定压力为31.5MPa的工况要求。保护套和敏感元件之间充填绝缘材料，以保护其绝缘性能。

连接管3是高压油液的通道，其两端可以按不同的连接方式和不同管接头标准系列进行设计。连接管内的实际通流截面积与公称管道通流面积大小相仿，以减少液流压力损失和避免液流加速引起的冲击和振动。热电阻或热电偶的引出线通过插头4和显示仪表5连接，还可配用打印机作打印记录，测试原理方框图如图10-7所示。

(二)加热升湿装置

在寒冷季节和高寒地区，为避免油温过低带来系统的故障，必须对油液先行加热升温，一般采用蒸气加热和用电加热器加热。电加热器方便，但由于加热器直接接触油液。容易烧焦和使油分子炭化，使油中出现杂质。

图10-8为SRY2型油用管状加热器，它一般如图所示安装在油箱底部。

(三)冷却降温装置

如前所述，油液温升会带来许多故障和弊病，特别是炎热季节，这一问题尤为突出，这是油温控制中的矛盾主要方面，目前主要用加大油箱的散热面积和安装油冷却器的方法，详见§7-4的内容。