控制油溫升高的幾種油路設計方法

丁雷敏

（旭東機械（昆山）有限公司，江蘇 昆山215331）

1 引 言

油壓系統(tǒng)中影響油溫過高的因素很多，主要有以下原因：受系統(tǒng)附近熱源影響，輻射熱大；管路口徑小，彎多阻力大；溢流閥口節(jié)流過量；安裝冷卻器容量不足，冷卻器有故障，進水閥門工作不良，水量不足，油溫自調(diào)裝置有故障；蓄能器容量不足或有故障；油箱結(jié)構不合理；油箱內(nèi)油量不足；因粘度低或泵故障；高壓小流量、低壓大流量時由溢流閥溢流；閥的漏損大，卸荷時間短；卸壓時間短，卸荷回路的組件調(diào)定值不適當；溢流閥、卸荷閥、壓力繼電器等卸荷回路的組件工作不良；壓力設定過高。

以上這些現(xiàn)象及原因有部份是由于油路系統(tǒng)設計不合理造成的。本文主要介紹幾種控制油溫升高的針對油路設計方法。

2 控制油溫升高的幾種設計方法

如圖1 所示油路使用定量泵1、直動式溢流閥3、節(jié)流閥4 組成節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中的溢流閥定壓回路。由節(jié)流閥調(diào)節(jié)流量的原理可知，當負載不變時，保持節(jié)流閥4 的入口壓力恒定，調(diào)節(jié)開口量，即可調(diào)節(jié)流量，從而調(diào)節(jié)液壓缸6 的運動速度。這里采用溢流閥3 保持液壓泵1 出口壓力恒定，溢流閥在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中起定壓作用時，其壓力設定值為液壓缸的最大工作壓力。但工作時會有大部分多余的流量在高壓下從溢流閥溢回而發(fā)熱，停止工作時油泵不能卸荷，泵的全部流量在高壓下溢流，產(chǎn)生溢流損失并發(fā)熱，導致溫升。

通過對油壓回路改變設計，可以改善或控制油溫過高的問題。

圖1 調(diào)壓回路

2.1 通過控制泵的壓力與流量的方法

（1）用變量泵的回路

用變量泵替換圖1 中的定量泵1，取消圖1 中的直動式溢流閥3，如圖2所示。

此油路使用變量泵1，當負載壓力低時，泵輸出流量大；隨負載壓力升高，泵輸出流量減少，因此可有效減少系統(tǒng)的功率損失，降低溫升。

（2）用電磁溢流閥的回路

用電磁溢流閥替換圖1 中的直動式溢流閥3，如圖3 所示。

此油路是使用定量泵1、電磁溢流閥組成的調(diào)壓回路。在工作時會得到高壓，停止工作時油泵通過電磁溢流閥卸荷，泵的全部流量在低壓下溢流，從而降低溢流損，降低溫升。

注意：如果系統(tǒng)頻繁工作，電磁溢流閥就不能很好地卸荷，從而不能很好地降溫，使用時要特別注意。

（3）用比例調(diào)壓閥的回路

采用比例調(diào)壓閥替換圖1中的直動式溢流閥3，如圖4所示。

圖2

圖3

圖4

采用比例調(diào)壓回路，在工作時會得到高壓，不工作時油泵通過比例調(diào)壓閥卸荷，泵的全部流量在低壓下溢流，從而降低溢流損，降低溫升。

（4）用伺服馬達控制系統(tǒng)回路

用伺服馬達替換圖1 中的油壓馬達2，取消圖1 中的直動式溢流閥3、節(jié)流閥4，如圖5 所示。采用伺服系統(tǒng)回路，在工作時會完全按照機器實際需求輸出對應的壓力和流量，可以避免因高壓節(jié)流、溢流造成的能量損失，沒有溢流損失，從而降低油的溫升。

圖5

2.2 采用卸荷回路減少系統(tǒng)發(fā)熱

（1）用二位二通的卸荷回路

增加二位二通換向閥，如圖6 所示。

采用換向閥的卸荷回路，在工作時會得到高壓，不工作時通過換向閥的閥芯卸荷，而不是通過圖1 中的直動式溢流閥3 溢流，從而降低溢流損失，降低溫升。

圖6

圖7

（2）用改變換向閥閥芯的卸荷回路

用圖7 中的換向閥替換圖1 中的換向閥5。

采用圖7 中的換向閥的卸荷回路，在工作時會得到高壓。不工作時通過換向閥的閥芯卸荷，從而減少從溢流口溢流，降低溢流損失，降低溫升。

能使用的換向閥閥芯結(jié)構（供參考）如圖8 所示。

（3）用變量泵加換向閥的卸荷回路

用變量泵替換圖1 中的定量泵1，取消圖1 中的直動式溢流閥3，用圖7 中的換向閥替換圖1 中的換向閥5，如圖9 所示。

此油路使用變量泵，當負載壓力低時，泵輸出流量大;隨負載壓力升高，泵輸出流量減少，從而減少系統(tǒng)的功率損失。另外增加圖7 中的換向閥的卸荷，此油路降低溫升效果比圖2、圖7 的更好。

圖9

2.3 在調(diào)速回路中，采用容積調(diào)速回路減少系統(tǒng)發(fā)熱

容積調(diào)速是通過改變液壓泵或液壓馬達（液壓缸）的排量來實現(xiàn)調(diào)速的。由于容積調(diào)速沒有節(jié)流損失和溢流損失，因而效率高，系統(tǒng)發(fā)熱少。

（1）變量泵－液壓缸容積調(diào)速回路

用變量泵替換圖1 中的定量泵1，用換向閥替換圖1中的換向閥5，增加1 個溢流閥，如圖10 所示。

（2）定量泵－變量馬達容積調(diào)速回路

如圖11 所示，增加補油泵。

圖10

圖11

（3）變量泵－變量馬達容積調(diào)速回路如圖12所示，增加補油泵、換向閥、變量馬達。

圖12

2.4 采用其它方式減少系統(tǒng)發(fā)熱

（1）采用蓄能器減少系統(tǒng)發(fā)熱

當系統(tǒng)工作壓力高，需要流量小時，蓄能器能儲液;當系統(tǒng)壓力降低，需要大流量時，蓄能器將儲存的油液釋放出來，與液壓泵一起向系統(tǒng)提供峰值流量。這樣，用蓄能器作輔助動力源，可選用較低的液壓泵規(guī)格，并減少在系統(tǒng)需要小流量時多余流量溢流需產(chǎn)生的功率損失，降低溫升。如圖13、圖14 所示。

圖13

圖14

（2）采用雙泵供油減少系統(tǒng)發(fā)熱

在一些大流量油壓回路中，采用雙泵供油系統(tǒng)比單泵供油系統(tǒng)能減少功率損失，減少大流量的溢流，從而降低溫升。

圖15

3 結(jié) 語

以上介紹的是一些油路設計中為避免油溫升高的方法，在油路設計中盡可能減少溢流損和功率損失，在應用中還需要根據(jù)實際情況做調(diào)整。