閉式液壓系統(tǒng)中補油泵的選型計算

摘 要：本文主要介紹了閉式系統(tǒng)設(shè)計時，補油泵的設(shè)計及選用。

關(guān)鍵詞：閉式系統(tǒng)；補油泵；熱平衡

中圖分類號：TH137 文獻標(biāo)識碼：A

一、概述

液壓系統(tǒng)按照工作介質(zhì)的循環(huán)方式，可分為開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)。目前常見的液壓系統(tǒng)均為開式系統(tǒng)。隨著液壓技術(shù)在船舶、冶金等大型設(shè)備中日益廣泛的應(yīng)用，對于超大功率、超大流量的系統(tǒng)需求越來越多，而開式系統(tǒng)由于自身的局限性限制了它的發(fā)展，伴隨著閉式系統(tǒng)液壓技術(shù)逐漸的發(fā)展，現(xiàn)在越來越多的年輕工程師漸漸把注意力轉(zhuǎn)向閉式系統(tǒng)。

二、補油泵在閉式系統(tǒng)中的作用

補油泵在閉式系統(tǒng)中的作用主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1 補充閉式系統(tǒng)由于泵、馬達以及控制閥組由于泄漏損失的油

2 作為控制泵，控制泵的排量和方向

在閉式系統(tǒng)中，變量控制系統(tǒng)一般選用外控式，因為外控式變量泵很好的解決了所謂的雙向變量過零位的問題，由于變量系統(tǒng)控制油缸比較小，而且在正常工作過程中達到一個平衡后僅需要補充微量的控制閥芯泄漏油，所以一般在設(shè)計補油泵的排量時可以忽略。

3 降低閉式系統(tǒng)油液溫度

當(dāng)閉式液壓系統(tǒng)持續(xù)工作時，泵、馬達自身的內(nèi)泄量以及系統(tǒng)元件本身產(chǎn)生的熱量，會使系統(tǒng)溫度升高。為降低溫度，需要在系統(tǒng)的低壓側(cè)通過補油閥組另外釋放出一部分油液進行冷卻。

三、閉式系統(tǒng)補油泵的計算

1 根據(jù)閉式系統(tǒng)容積損失計算

在閉式系統(tǒng)中，系統(tǒng)的主要容積效率有閉式泵、馬達、多功能閥組；由于多功能閥組只有在系統(tǒng)壓力超出設(shè)定值才會出現(xiàn)，因此補油泵排量計算主要考慮閉式泵和馬達的容積效率。

按照容積效率計算，補油泵的排量如下：

Vb=VB×（1-ηB×ηM）/ηb

式中：VB：閉式泵的排量；

Vb：補油泵的排量；

ηB：閉式泵的容積效率；

ηM：馬達的容積效率；

ηb：補油泵的容積效率。

2 閉式回路中的熱平衡計算

2.1 在閉式系統(tǒng)中，無論是泵和馬達的容積效率還是機械效率，最后都通過不同方式轉(zhuǎn)化成熱能，因此閉式系統(tǒng)的發(fā)熱功率為：

Pt=P0×（1-η0）

式中：Pt：閉式系統(tǒng)的發(fā)熱效率；

P0：閉式系統(tǒng)輸入的總效率；

ηmB：閉式泵的機械效率；

ηnM：馬達的機械效率；

η0：閉式系統(tǒng)的總效率（η0=ηB ×ηM×ηmB×ηmM）。

2.2 系統(tǒng)的散熱功率

由公式Q=C×M×△T可以得出系統(tǒng)的散熱功率如下：

Ps=Vb×n0×ηb×е0×C0×△T

其中：Ps：閉式系統(tǒng)的散熱效率；

Vb：補油泵的排量；

n0：泵的轉(zhuǎn)速；

ηb：補油泵的容積效率；

е0：液壓油的密度；

C0：液壓油的比熱容；

△T：油箱溫度和系統(tǒng)溫度的差值。

2.3 閉式系統(tǒng)的熱量主要來自于補油泵的涼油把熱量帶走，如果我們忽略系統(tǒng)元件表面的散熱效率的話，那么就可以得出：

Pt=Ps

則；

P0×（1-η0）=Vb×n0×ηb×e0×C0×△T

3 補油泵的壓力設(shè)定

理論上講，補油壓力越高，系統(tǒng)響應(yīng)越快，補油效果越好。但是補油壓力越高，能量損失越大。因此，在閉式系統(tǒng)設(shè)計中設(shè)定合理補油壓力尤為重要。 補油壓力的設(shè)定要做到以下幾點：

（1）滿足系統(tǒng)正常工作所需的最小補油壓力以獲得較好的系統(tǒng)性能，具體根據(jù)不同的閉式泵有少許差別；

（2）合理的能量損失。因此補油壓力通常設(shè)定為15bar～25bar，此時能量損失約為總功率的2%～3%，對傳動裝置效率影響不大。 補油壓力決定了沖洗溢流閥的壓力，為保證有充足的油液通過沖洗閥，沖洗溢流閥壓力值一般設(shè)定比補油溢流閥壓力低3bar～5bar。

結(jié)語

參考力士樂樣本發(fā)現(xiàn)補油泵的排量基本為主泵排量的22%左右，由于液壓系統(tǒng)長期使用后由于磨損造成的容積效率下降，系統(tǒng)泄漏量增加及發(fā)熱功率的增加，因此在選擇補油泵的排量時必須留有一定的富裕量。合理的補油泵設(shè)計有助于延長泵和馬達的使用壽命，具有很好的經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1]王佃武.閉式液壓系統(tǒng)補油泵參數(shù)的設(shè)計[J].機床與液壓，2013（08）：77-78.

作者簡介：王振東（1984-），男，湖北省武漢市人，工作單位：武橋重工集團股份有限公司