畢業(yè)設(shè)計(jì)--礦井提升機(jī)液壓剎車系統(tǒng)的熱平衡設(shè)計(jì)

1、<p>　　礦井提升機(jī)液壓剎車系統(tǒng)的熱平衡設(shè)計(jì)</p><p><b>　　[摘要]</b></p><p>　　礦井提升機(jī)的液壓剎車系統(tǒng)由液壓站和盤形制動(dòng)器組成，可以根據(jù)需要提供不同的制動(dòng)力。通常，液壓系統(tǒng)的最佳工作溫度為20～60℃，由于剎車頻繁，系統(tǒng)工作條件惡劣，液壓油溫度在不同的季節(jié)有較大的變化，必須進(jìn)行熱平衡設(shè)計(jì)，防止溫度過高或過低的液壓油損害液壓

2、元件，影響設(shè)備的安全性。本文分析系統(tǒng)熱量產(chǎn)生的原因，針對(duì)原因提出處理措施，在自然散熱或系統(tǒng)自熱無法滿足熱平衡要求時(shí)，計(jì)算熱量的產(chǎn)生與散失，確定強(qiáng)制加熱和冷卻功率，選擇合理加熱器與冷卻方式，并采用溫度反饋保證液壓油的工作溫度。</p><p>　　[關(guān)鍵詞] 加熱； 冷卻；熱平衡； 液壓；提升機(jī)</p><p>　　Heat balance design on

3、hydraulic brake system of mine hoist</p><p>　　[Abstract]</p><p>　　The hydraulic brake system of mine hoist is</p><p>　　[The keyword ] Heat balance; Heater; cooler; hydraulic brake s

4、ystem; mine hoist</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　礦井提升機(jī)液壓剎車系統(tǒng)的熱平衡設(shè)計(jì)I</p><p>　　Heat balance design on hydraulic brake system of mine hoistII</p><p><b>

5、　　目 錄1</b></p><p><b>　　0 引 言1</b></p><p>　　1剎車液壓系統(tǒng)的組成與原理2</p><p>　　1.1液壓系統(tǒng)的作用2</p><p>　　1.2液壓系統(tǒng)的組成2</p><p>　　1.3液壓系統(tǒng)的工作原理4</p&

6、gt;<p>　　1.4工作介質(zhì)的選擇6</p><p>　　2.液壓系統(tǒng)熱失衡的原因與危害7</p><p>　　2.1熱失衡的定義7</p><p>　　2.2熱失衡的危害7</p><p>　　2.3熱失衡的原因8</p><p>　　2.4熱平衡設(shè)計(jì)的必要性10</p>

7、<p>　　3液壓站熱平衡校核與設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.1熱平衡的概念11</p><p>　　3.2系統(tǒng)自生熱及計(jì)算11</p><p>　　3.3系統(tǒng)散失熱及計(jì)算13</p><p>　　4加熱器與散熱器13</p><p>　　5溫度閉環(huán)控制13</p><p&

8、gt;<b>　　6結(jié)論14</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)16</b></p><p><b>　　致謝17</b></p><p><b>　　附錄18</b></p><p><b>　　0 引 言</b>

9、;</p><p>　　礦井提升機(jī)是礦山企業(yè)提升的主要設(shè)備，擔(dān)負(fù)了提升礦石、脈巖，下放土石、火工材料，升降人員和設(shè)備的任務(wù)。提升機(jī)的安全平穩(wěn)運(yùn)行不僅關(guān)系到生產(chǎn)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，還涉及到人員與設(shè)備的安全。而礦井提升機(jī)的制動(dòng)液壓站是礦井提升系統(tǒng)中重要的組成部分，它的正常工作與否以及可靠性關(guān)系著提升系統(tǒng)的安全，它是同提升機(jī)的拖動(dòng)類型、自動(dòng)化程度的高低相配合。</p><p>　　在直流拖動(dòng)自動(dòng)化程度較

10、高的系統(tǒng)中，由于直流拖動(dòng)系統(tǒng)調(diào)速性能好，制動(dòng)器一般只是在提升終了時(shí)起定車作用，而在交流拖動(dòng)系統(tǒng)中，制動(dòng)器還要參與提升機(jī)的速度控制，因此，要求制動(dòng)力能在較寬的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。提升機(jī)液壓剎車系統(tǒng)由液壓站和盤形制動(dòng)器組成。液壓站為盤形制動(dòng)器提供可以調(diào)節(jié)的壓力油，根據(jù)提升機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)、調(diào)速、停車等不同工況下的減速需要而提供不同的制動(dòng)力，還可以在意外事故狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)緊急制動(dòng)保護(hù)人員和提升設(shè)備的安全。但是液壓制動(dòng)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)沒有考慮到北方地區(qū)寒暑溫差大

11、以及礦山高產(chǎn)年時(shí)設(shè)備負(fù)荷大等原因造成的油溫過高或過低，形成液壓系統(tǒng)熱失衡。熱失衡會(huì)降低工作效率、損壞液壓元件，影響設(shè)備運(yùn)行，必須對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行熱平衡設(shè)計(jì)，使得溫度維持在20～60℃。</p><p>　　1剎車液壓系統(tǒng)的組成與原理</p><p>　　1.1液壓系統(tǒng)的作用</p><p>　　在交流拖動(dòng)的礦井提升系統(tǒng)中液壓站的具體作用有：</p>&l

12、t;p>　　（１）按實(shí)際提升操作的需要，產(chǎn)生不同的工作油壓，調(diào)節(jié)控制盤形制動(dòng)器的制動(dòng)力矩，從而實(shí)現(xiàn)工作制動(dòng)。</p><p>　?。ǎ玻┌踩苿?dòng)時(shí)能迅速自動(dòng)回油，并實(shí)現(xiàn)二級(jí)制動(dòng)。</p><p>　　（３）根據(jù)多水平提升換水平的需要，以及鋼絲繩伸長(zhǎng)后調(diào)繩的需要，控制雙筒提升機(jī)活卷簡(jiǎn)的調(diào)繩離合器，同時(shí)閘住活卷筒</p><p>　　1.2液壓系統(tǒng)的組成</

13、p><p>　　剎車液壓系統(tǒng)有液壓站和安裝在提升機(jī)卷筒前后的兩個(gè)常閉式盤形制動(dòng)器組成。</p><p>　　液壓站包括油箱、柱塞變量泵、換向閥、比例溢流閥、壓力傳感器、濾芯等組成。盤形制動(dòng)器有六個(gè)油缸，左右成對(duì)布置，油缸帶動(dòng)鉗爪可以抓緊卷盤，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。</p><p>　　1.3液壓系統(tǒng)的工作原理</p><p><b>　　參閱液壓圖

14、1-2。</b></p><p>　　液壓站主要由油箱、泵裝置和閥組組成的。</p><p>　　為了提高液壓系統(tǒng)的可靠性，液壓站設(shè)計(jì)有兩各油泵與兩各電液比例調(diào)壓裝置，一套工作，一套備用。兩油泵互為備用時(shí)，由液動(dòng)換向閥8自動(dòng)換向。系統(tǒng)采用柱塞變量泵，由壓力反饋控制斜盤角度實(shí)現(xiàn)恒壓泵工作油源，可以減小系統(tǒng)發(fā)熱。</p><p>　　系統(tǒng)主閥組上的元件主要采

15、用引進(jìn)德國(guó)力士樂技術(shù)生產(chǎn)的換向閥，使系統(tǒng)工作更加可靠。液壓站出油口設(shè)有濾油器17。防止制動(dòng)器油缸回油時(shí)將雜務(wù)帶入系統(tǒng)。</p><p>　　液壓站可以為盤形制動(dòng)器提供不同油壓的壓力油。油壓的變化由電液比例溢流閥7來調(diào)節(jié)（特性曲線見圖1-2），系統(tǒng)正常工作時(shí)，電磁鐵8-a、9-a、10-a通電，壓力油經(jīng)液動(dòng)換向閥8，電磁閥9、10，濾油器17，球式截止閥18分別進(jìn)入盤形制動(dòng)器。司機(jī)可以通過調(diào)節(jié)電液比例溢流閥7的電壓

16、大?。?～10V）來實(shí)現(xiàn)油壓的變化（P0～Pmax），從而達(dá)到調(diào)節(jié)制動(dòng)力矩的目的，當(dāng)電液比例溢流閥7的比例電磁鐵控制電壓增加時(shí)，系統(tǒng)油壓升高，壓力油使制動(dòng)器中的彈簧壓縮，制動(dòng)器開閘；當(dāng)電液比例溢流閥7的比例電磁鐵控制電壓減少時(shí)，系統(tǒng)油壓下降，被壓縮的彈簧使活塞動(dòng)作，制動(dòng)器合閘。當(dāng)電液比例溢流閥7的比例電磁鐵控制電壓減少至零時(shí)，這時(shí)系統(tǒng)的油壓最低(此時(shí)的油壓為殘壓P0，不超過0.5Mpa)，提升機(jī)處于完全制動(dòng)狀態(tài)。</p>

17、<p>　　系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，如全礦停電等，提升機(jī)必須實(shí)現(xiàn)緊急制動(dòng)。此時(shí)電機(jī)、比例調(diào)壓閥線圈、電磁鐵9-a、10-a斷電，卷筒后面的盤形制動(dòng)器油缸組21-2內(nèi)壓立刻降為零，卷筒前面的盤形制動(dòng)器油缸組21-2內(nèi)壓力降為溢流閥10調(diào)定的壓力PI級(jí)值，即第一級(jí)制動(dòng)油壓值，保壓到電控柜上時(shí)間繼電器動(dòng)作，電磁鐵14-a斷電，15-a通電，油壓降到零，前后油缸組都實(shí)現(xiàn)全制動(dòng)。在延時(shí)過程中，蓄能器起穩(wěn)壓補(bǔ)油作用，調(diào)節(jié)單向節(jié)流截止閥的開口度可調(diào)

18、節(jié)其補(bǔ)油量，使延時(shí)過程中PI級(jí)基本穩(wěn)定在要求值。</p><p>　　以上這個(gè)過程，使提升機(jī)在緊急制動(dòng)時(shí)，獲得了良好的二級(jí)制動(dòng)性能，特性見圖1-3，從圖1-3上看：從A點(diǎn)（即P2點(diǎn)）降到B點(diǎn)，卷筒后面的盤形制動(dòng)器處于制動(dòng)狀態(tài)，整個(gè)卷筒受到60～70%的制動(dòng)力矩，卷筒前面的盤行制動(dòng)器的油壓降到一級(jí)制動(dòng)油壓PI級(jí)（從B點(diǎn)到C點(diǎn)）延時(shí)t1秒后達(dá)到D點(diǎn)，此時(shí)提升機(jī)已停車，電磁換向閥14-a延時(shí)后斷電，15-a延時(shí)后通電，

19、油壓從PI級(jí)降到零壓（即從D點(diǎn)到E點(diǎn)），完成了二級(jí)制動(dòng)。此時(shí)，盤形制動(dòng)器以三倍的靜力矩將卷筒牢固地閘住，使其安全的停止轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　壓力繼電器16-1是在壓力降低到P0時(shí)動(dòng)作，向電氣系統(tǒng)發(fā)送合閘的信號(hào)。壓力繼電器16-1是在壓力升高到Pmax時(shí)動(dòng)作，向電氣系統(tǒng)發(fā)送松閘的信號(hào)。</p><p>　　1.4工作介質(zhì)的選擇</p><p>　　對(duì)液壓系統(tǒng)所使

20、用的液壓油液來說，首先要考慮的是粘度。粘度太大，液流的壓力損失大，大量的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，系統(tǒng)的機(jī)械效率降低；粘度太小，泄漏增大，會(huì)使系統(tǒng)的容積效率降低。因此，應(yīng)選擇使系統(tǒng)能正常、高效和可靠工作的油液粘度。對(duì)于工作環(huán)境惡劣的液壓系統(tǒng)，我們希望液壓油的粘度隨溫度的變化越小越好，即粘溫特性好，粘度指數(shù)高的液壓油；我們還希望液壓油的粘度隨時(shí)間的變化越小越好，即剪切穩(wěn)定性高。這樣，油品可以在較寬的溫度區(qū)間長(zhǎng)時(shí)間維持最佳的粘度。但這是油品生產(chǎn)中的

21、難點(diǎn)，其配方復(fù)雜，生產(chǎn)成本高。</p><p>　　通常，在液壓系統(tǒng)中，液壓泵的工作條件最為嚴(yán)峻。它不但壓力大、轉(zhuǎn)速和溫度高，而且液壓油液被泵吸入和被泵壓出時(shí)要受到剪切作用，所以一般根據(jù)液壓泵的要求來確定液壓油液的粘度。</p><p>　　（注：表中數(shù)據(jù)源自參考文獻(xiàn)1）</p><p>　　綜合液壓件廠家的推薦工作介質(zhì)，本系統(tǒng)選取了HM-32抗磨液壓油。</

22、p><p>　　2.液壓系統(tǒng)熱失衡的原因與危害</p><p><b>　　2.1熱失衡的定義</b></p><p>　　液壓剎車系統(tǒng)，經(jīng)過生產(chǎn)使用發(fā)現(xiàn)，在夏季油溫高于80℃，散熱不好；在冬季油溫常常低于-3℃，啟動(dòng)困難。液壓系統(tǒng)在連續(xù)工作時(shí)油溫超過允許的工作溫度，我們稱之為熱失衡。熱失衡包括油溫過高和油溫過低。</p><p

23、><b>　　2.2熱失衡的危害</b></p><p>　　油溫過高和油溫過低都會(huì)危害液壓系統(tǒng)的正常運(yùn)行。</p><p>　　1.液壓系統(tǒng)油溫高的危害</p><p>　?。?）容積效率下降。液壓油的粘度對(duì)溫度的變化很敏感，溫度升高，粘度降低。例如20號(hào)機(jī)械油，20℃時(shí)粘度為100mm2/s，50℃時(shí)為20mm2/s，70℃時(shí)只有9m

24、m2/s。由于粘度下降,液壓系統(tǒng)的內(nèi)泄和/或外泄顯著增加,液壓系統(tǒng)的容積效率顯著下降。</p><p>　?。?）工作參數(shù)漂移。同時(shí),低粘度的油液流過節(jié)流元件時(shí),元件特性發(fā)生變化,造成壓力、速度調(diào)節(jié)隨溫度的變化而漂移，影響系統(tǒng)的熱穩(wěn)定性。</p><p>　?。?）閥芯膨脹，降低機(jī)械效率，加劇機(jī)械磨損，甚至影響動(dòng)作的可靠性。換向閥或溢流閥的閥芯因過熱而膨脹，縮小了相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件的配合間隙，油

25、膜變薄，液壓油粘度的降低使得油膜承載能力變差，都會(huì)導(dǎo)致摩擦阻力增加、加劇磨損，甚至造成閥芯卡死，影響可靠性降低元件壽命。</p><p>　?。?）加速橡膠密封件和軟管早期老化，縮短壽命，甚至喪失其密封件性能，使液壓系統(tǒng)嚴(yán)重泄漏。</p><p>　?。?）加速油品變質(zhì)。過高的油溫會(huì)加速液壓油的氧化和裂解，使之失去原有的性能。</p><p>　?。?）油液汽化，水

26、分蒸發(fā)，容易使液壓元件產(chǎn)生穴蝕；油液氧化形成膠狀沉積物，易堵塞濾油器和液壓閥內(nèi)的小孔，使液壓系統(tǒng)不能正常工作</p><p><b>　　2.油溫過低的危害</b></p><p>　?。?）液壓油粘度大，流動(dòng)性差，阻力大，工作效率低</p><p>　?。?）油溫過低也會(huì)影響密封性能，使密封出現(xiàn)硬化現(xiàn)象，同樣會(huì)出現(xiàn)漏油現(xiàn)象！</p>

27、;<p>　?。?）油溫過低主要是由于環(huán)境溫度造成的，環(huán)境溫度過低對(duì)同樣對(duì)工程機(jī)械的電氣元件同樣會(huì)造成損壞！比如二極管、壓力繼電器的靈敏度也會(huì)降低。</p><p>　?。?）其粘度大，導(dǎo)致泵，馬達(dá)等執(zhí)行元件起動(dòng)困難。泵還會(huì)有吸空現(xiàn)象。</p><p>　　（5）油液的潤(rùn)滑性、抗泡性、過濾性、空氣釋放性都將下降，對(duì)系統(tǒng)都有一定的傷害。</p><p>

28、　?。?）潤(rùn)滑方面，油溫過低，會(huì)使油的粘度增加，從而使油膜潤(rùn)滑摩擦力增大，軸承耗功率增加。此外，還會(huì)使油膜變厚，產(chǎn)生因油膜振動(dòng)引起的機(jī)器振動(dòng)。</p><p><b>　　2.3熱失衡的原因</b></p><p>　　1.油溫過高的原因與處理措施</p><p>　?。?）污染導(dǎo)致閥芯處內(nèi)泄</p><p>　　隨著機(jī)

29、器工作時(shí)間的增加，油中易混入雜質(zhì)和污物，受污染的液壓油進(jìn)入泵、馬達(dá)和閥的配合間隙中，會(huì)劃傷和破壞表面的精度和粗糙度，使泄漏增加、油溫升高。</p><p><b>　　措施</b></p><p>　　液壓站在設(shè)計(jì)時(shí)就采用了防污染設(shè)計(jì)，在油泵的進(jìn)口和出口，油缸的進(jìn)口都設(shè)計(jì)了濾芯，保證液壓系統(tǒng)的可靠和正常工作。同時(shí)油箱內(nèi)采用隔板將系統(tǒng)回油和泵吸油分隔成兩個(gè)區(qū)域，有利于回

30、油中的雜質(zhì)和污物在油箱內(nèi)沉淀。</p><p>　　液壓站在運(yùn)行時(shí)，要保持場(chǎng)地衛(wèi)生，減少環(huán)境中的灰塵和贓物。其次，注意檢查油品污染和劣化情況，檢查過濾器是否堵塞。在更換新油時(shí)，新油首先經(jīng)過過濾，防止油品在運(yùn)輸、保存過程中帶入的雜物進(jìn)入液壓系統(tǒng)。換油要徹底清潔油箱，更換濾清器并完全放空油缸、管路中的液壓油。按規(guī)定加足油量，使回到油箱的油液有足夠的時(shí)間自然冷卻。</p><p>　　（2）油箱

31、內(nèi)存油過少，油液循環(huán)快來不及散熱</p><p>　　若液壓郵箱內(nèi)油量太少，將使回到油箱的油液有足夠的時(shí)間自然冷卻就又進(jìn)入液壓系統(tǒng)，不能帶走其產(chǎn)生的熱量，導(dǎo)致油溫高。</p><p><b>　　預(yù)防措施：</b></p><p>　　在設(shè)計(jì)時(shí)，考慮加大油箱的散熱面積。在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，及時(shí)處理漏油點(diǎn)，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程中對(duì)液壓油油位的規(guī)定。此系統(tǒng)的

32、油量為700L，加油時(shí)油位必須在高低刻線之間。</p><p><b>　?。?）濾油器堵塞</b></p><p>　　磨粒、雜質(zhì)和灰塵等通過濾油器時(shí)，會(huì)被吸附在濾油器的濾芯上，造成吸油阻力和能耗均增加，引起油溫升高</p><p><b>　　維護(hù)措施：</b></p><p>　　以三個(gè)月為周

33、期，更換濾清器。</p><p>　?。?）液壓系統(tǒng)中混入空氣</p><p>　　混入液壓油中的空氣，在低壓區(qū)時(shí)會(huì)從油中逸出并形成氣泡，當(dāng)其運(yùn)動(dòng)到高壓區(qū)時(shí)，這些氣泡將被高壓油壓碎，受到急劇壓縮而放出大量的熱量，引起油溫升高。</p><p><b>　　預(yù)防措施：</b></p><p>　　經(jīng)常檢查進(jìn)油管接口等封處的

34、密封性，防止空氣進(jìn)入；同時(shí)，每次換油后要排盡系統(tǒng)中的空氣。</p><p><b>　?。?）環(huán)境溫度過高</b></p><p>　　以2002年邯鄲地區(qū)的月平均氣溫為例，全年7月份平均氣溫最高，為28.2℃（數(shù)據(jù)源自河北統(tǒng)計(jì)局網(wǎng)站），最高溫度超過40℃（數(shù)據(jù)源自網(wǎng)絡(luò)），當(dāng)環(huán)境溫度過高時(shí)，系統(tǒng)油溫與環(huán)境氣溫的溫差減小，不利于散熱。這種情況比較特殊，也是無法通過維護(hù)來

35、避免的。</p><p><b>　?。?）油品選擇不當(dāng)</b></p><p>　　2.油溫過低的原因與處理措施</p><p>　　2.4熱平衡設(shè)計(jì)的必要性</p><p>　　一個(gè)好的液壓系統(tǒng)在設(shè)計(jì)之初就要考慮熱平衡，即系統(tǒng)在連續(xù)工作時(shí)溫度能穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，使得液壓系統(tǒng)動(dòng)作可靠，液壓工作介質(zhì)和元件達(dá)到設(shè)計(jì)壽命。&

36、lt;/p><p>　　對(duì)于工作條件惡劣的系統(tǒng)需進(jìn)行熱平衡校核，并采取加熱和散熱的措施。對(duì)于在北方野外工作的液壓系統(tǒng)，既要考慮到夏季的散熱，還要考慮到冬季的加熱使之能穩(wěn)定可靠地工作。</p><p>　　3液壓站熱平衡校核與設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1熱平衡的概念</b></p><p>　　當(dāng)環(huán)境溫度穩(wěn)定時(shí)，液

37、壓系統(tǒng)在連續(xù)工作一段時(shí)間后油液的溫度能穩(wěn)定在某一溫度上，此時(shí)液壓能量的損耗產(chǎn)生的熱量等于液壓系統(tǒng)散失的熱量，這一穩(wěn)定狀態(tài)成為熱平衡。此時(shí)的溫度成為熱平衡溫度。</p><p>　　通常，對(duì)于確定的液壓系統(tǒng)來說，熱平衡溫度與環(huán)境溫度有很大關(guān)系，它隨環(huán)境溫度的上升而上升，隨環(huán)境溫度的下降而下降。當(dāng)然有時(shí)會(huì)受到油液品質(zhì)、內(nèi)泄等故障的影響，系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量增多會(huì)導(dǎo)致溫度升高，直到與環(huán)境的溫差提高到能使得這部分熱量散失掉。&

38、lt;/p><p>　　若液壓系統(tǒng)各個(gè)元件工作正常，我們希望熱平衡溫度在某一范圍內(nèi)，使得液壓系統(tǒng)動(dòng)作可靠，液壓工作介質(zhì)和元件達(dá)到設(shè)計(jì)壽命，我們稱液壓系統(tǒng)能達(dá)到熱平衡。</p><p>　　熱平衡校核與設(shè)計(jì)的目的就是</p><p>　　（1）驗(yàn)算熱平衡溫度是否在允許的工作溫度范圍內(nèi)；</p><p>　?。?）若不能，計(jì)算出強(qiáng)制加熱和冷卻的功率。

39、</p><p>　　3.2系統(tǒng)自生熱及計(jì)算</p><p>　　液壓系統(tǒng)的自生熱是工作介質(zhì)流過帶有節(jié)流孔、閥口、間隙、濾網(wǎng)的元件時(shí)，損耗的液壓能大部分轉(zhuǎn)化內(nèi)能，即產(chǎn)生熱量。也有一部分熱量來源于機(jī)械摩擦。還有極少一部分熱量來源如工作介質(zhì)壓力變化時(shí)對(duì)混入油液中的空氣做功生熱。后兩種熱量來源極少。這些熱量絕大部分被工作介質(zhì)吸收，少部分被閥體吸收。在理論研究時(shí)，為了簡(jiǎn)化生熱模型，我們都假定熱量全

40、部被油液吸收。</p><p>　　在公式中采用實(shí)驗(yàn)系數(shù)來修正理論公式的誤差，提高計(jì)算的準(zhǔn)確度。</p><p><b>　　1.油泵自生熱量</b></p><p>　　假設(shè)油泵的功率損耗轉(zhuǎn)化為熱量，則有發(fā)熱功率</p><p><b>　　（公式3-1）</b></p><p

41、><b>　　式中</b></p><p>　　為油泵出口壓力，單位Pa</p><p>　　為油泵的入口壓力，單位Pa</p><p>　　為油泵的額定流量，單位</p><p>　　為油泵的效率，一般取值0.85</p><p>　　為油泵的功率利用率，一般取值0.7～0.8</p

42、><p>　　對(duì)于變量泵和非連續(xù)工作的定量泵應(yīng)分不同的工況，按照其所占時(shí)間的比例，計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)平均功率。</p><p><b>　　2.溢流閥自生熱量</b></p><p>　　假設(shè)溢流閥的功率損耗轉(zhuǎn)化為熱量，則有發(fā)熱功率</p><p><b>　?。ü?-2）</b></p>

43、<p><b>　　式中</b></p><p>　　為溢流閥出口壓力，單位Pa</p><p>　　為溢流閥的入口壓力，單位Ma</p><p>　　為溢流閥的額定流量，單位</p><p>　　為溢流閥的效率，一般取值0.85～0.88</p><p>　　為溢流閥的功率利用率，一般

44、取值0.85～0.88</p><p>　　在計(jì)算時(shí)區(qū)分系統(tǒng)中溢流閥的作用，對(duì)于起安全作用的溢流閥由于其工作時(shí)間非常短可以忽略；對(duì)于油泵旁限定系統(tǒng)壓力的主溢流閥必須全部計(jì)算功率。對(duì)于間歇工作的溢流閥按照其工作/停機(jī)所占時(shí)間的比例，計(jì)算平均功率。</p><p><b>　　3.其它閥自生熱量</b></p><p>　　假設(shè)閥的功率損耗全部轉(zhuǎn)化

45、為熱量，則有發(fā)熱功率</p><p><b>　?。ü?-3）</b></p><p><b>　　式中</b></p><p>　　為溢流閥出口壓力，單位Pa</p><p>　　為溢流閥的入口壓力，單位Pa</p><p>　　為溢流閥的額定流量，單位</p>

46、;<p>　　為溢流閥的效率，一般取值0.85～0.88</p><p>　　4.管路及其它自生熱</p><p>　　管路、濾芯等也存在壓力降低，其值較小，加上自身散熱，常?？珊雎浴Ｒ话闳∪磕芰康?.03~0.05倍，即</p><p>　　式中表示液壓系統(tǒng)的總功率</p><p><b>　　5.系統(tǒng)自生熱量&l

47、t;/b></p><p>　　系統(tǒng)自生熱量的計(jì)算有兩種方法</p><p><b>　　方法一</b></p><p>　　將液壓系統(tǒng)中各個(gè)元件的自生熱累加得到，公式為</p><p><b>　　方法二</b></p><p>　　液壓系統(tǒng)的損耗功率為輸入功率減去輸

48、出功率，即泵的輸入功率減去油缸和馬達(dá)的輸出功率。</p><p>　　這兩種計(jì)算方法，方法一的結(jié)果會(huì)比實(shí)際偏小，因?yàn)樗雎粤艘徊糠譄崃?。而方法二的結(jié)果會(huì)比實(shí)際偏大，因?yàn)樵谟?jì)算輸出時(shí)會(huì)偏小且它假定了全部損耗轉(zhuǎn)化為熱量。本文采用了第一種方法。</p><p>　　3.3系統(tǒng)散失熱及計(jì)算</p><p>　　在液壓系統(tǒng)中，郵箱不僅儲(chǔ)存循環(huán)所需的液壓油，還擔(dān)負(fù)著雜質(zhì)沉淀、氣

49、液分離以及散熱的重要功能?，F(xiàn)在的郵箱設(shè)計(jì)理念不經(jīng)要求滿足容積要求還要按照合適的比例設(shè)計(jì)長(zhǎng)寬高等外形尺寸，增加散熱能力。液壓系統(tǒng)在沒有強(qiáng)制冷卻的情況下，系統(tǒng)熱量會(huì)由工作介質(zhì)將熱量帶到油箱，并散失到環(huán)境中。其散失熱功率與油箱表面積成正比，與介質(zhì)和環(huán)境的溫差成正比。計(jì)算公式為</p><p>　　式中表示郵箱的散熱系數(shù)，單位</p><p>　　當(dāng)郵箱周圍通風(fēng)很差時(shí)</p><

50、;p>　　當(dāng)郵箱周圍通風(fēng)良好時(shí)</p><p><b>　　用風(fēng)扇冷卻時(shí)</b></p><p><b>　　用循環(huán)水強(qiáng)制冷卻時(shí)</b></p><p><b>　　代表郵箱的散熱面積</b></p><p>　　為郵箱中工作介質(zhì)的溫度</p><p&

51、gt;<b>　　為環(huán)境溫度</b></p><p>　　3.4熱平衡溫度的計(jì)算</p><p>　　液壓系統(tǒng)各個(gè)部分所產(chǎn)生的熱量在開始時(shí)一部分由流動(dòng)的工作介質(zhì)及本體所吸收，極少的一部分向周圍輻射。當(dāng)溫度上升到一定值時(shí)，散熱量與發(fā)熱量平衡，系統(tǒng)達(dá)到熱平衡狀態(tài)，此時(shí)溫度為：</p><p>　　明顯，當(dāng)時(shí)，系統(tǒng)溫度升高直到使得與環(huán)境的溫差滿足，溫

52、度穩(wěn)定在，我們稱之為熱平衡溫度。</p><p>　　3.5提升機(jī)溫度校核</p><p>　　上述計(jì)算過程可以有MATLAB軟件編寫計(jì)算程序，將數(shù)據(jù)帶入計(jì)算得到</p><p>　　在冬天環(huán)境溫度為時(shí)，平衡溫度</p><p>　　在夏天環(huán)境溫度為時(shí)，平衡溫度</p><p>　　盡管冬天的平衡溫度滿足液壓系統(tǒng)20～

53、60℃的要求但是還必須設(shè)計(jì)加熱器，因?yàn)橄到y(tǒng)達(dá)到熱平衡狀態(tài)需要較長(zhǎng)的時(shí)間。在夏天可以考慮設(shè)計(jì)風(fēng)冷強(qiáng)制降溫。</p><p><b>　　4熱交換器的選用</b></p><p>　　熱交換器包括加熱器和冷卻器，用于控制液壓系統(tǒng)的溫度，使其處于正常工作范圍，保證系統(tǒng)工作可靠。</p><p>　　4.1加熱功率的估算</p><

54、p>　　加熱器的功率可按下式估算</p><p>　　式中為加熱功率（W）</p><p>　　為油箱的容積（），取0.6</p><p>　　為工作介質(zhì)加熱的溫升（）</p><p>　　為油液的比熱容（），對(duì)于礦物油取7000~8750</p><p>　　T為加熱時(shí)間（），取1000</p>

55、<p>　　為工作介質(zhì)的密度（）</p><p>　　為加熱效率，一般取0.6~0.8</p><p><b>　　計(jì)算并圓整的</b></p><p>　　4.2加熱器的種類及特點(diǎn)</p><p>　　液壓系統(tǒng)的溫度低于10時(shí)，由于油液粘度高，不利于液壓泵的吸油和啟動(dòng)，因此需要將油液加熱到15以上，液壓系統(tǒng)加

56、熱的方式有</p><p>　　（1）油液流體阻力損失加熱</p><p>　　一般先啟動(dòng)一臺(tái)液壓泵，讓其全部油液在高壓下經(jīng)過溢流閥流回到油箱，泵的驅(qū)動(dòng)功率安全轉(zhuǎn)化為熱能，使油液升溫</p><p>　　（2）采用蛇形管蒸汽加熱</p><p>　　設(shè)置一獨(dú)立的循環(huán)回路，油液經(jīng)過蛇形管被蒸汽加熱，此時(shí)應(yīng)注意：高溫介質(zhì)的溫度不得超過120℃被加

57、熱油液應(yīng)有足夠流速，以免燒焦變質(zhì)。</p><p>　?。?）利用電阻加熱器加熱</p><p>　　電加熱器有定型的工業(yè)產(chǎn)品供設(shè)計(jì)人員選用，一般水平安裝在油箱內(nèi)。</p><p>　　電加熱器由加熱芯子和護(hù)套組成。加熱芯子采用耐高溫合金電熱絲作為熱源，耐高溫陶交瓷作絕緣介質(zhì)，護(hù)套采用冷拔無縫鋼管或不銹鋼制成。電加熱器與油箱體采用法蘭或螺紋連接。護(hù)套將加熱芯子與被加

58、熱油液隔離，在更換電加熱器時(shí)，不需要放掉油箱中的油液，僅需抽出加熱器芯子，更換一個(gè)新的加熱芯子即可，維護(hù)方便。電加熱器與被加熱油液接觸面積大，表面功率小，不結(jié)碳，油液不會(huì)局部高溫而碳化。使用壽命長(zhǎng)、安全、可靠。加熱器外端多有可調(diào)節(jié)溫度的旋鈕控制加熱功率。</p><p>　　在設(shè)計(jì)時(shí)，為了使得加熱更均勻，一般根據(jù)加熱功率選擇多個(gè)加熱器分散布置。</p><p>　　在本文設(shè)計(jì)中采用4根1.

59、5KW的加熱器均勻分布在郵箱中。并適當(dāng)調(diào)整功率旋鈕，避免加熱器局部溫度過高造成油液變質(zhì)。</p><p>　　4.3加熱溫度及油位控制</p><p>　　由于系統(tǒng)能夠依靠自身功率損失產(chǎn)生的熱量將平衡溫度維持在23.3℃，所以當(dāng)溫度達(dá)到20℃時(shí)就需要切斷加熱器的電源。故在電路中應(yīng)設(shè)計(jì)溫度傳感器，在開機(jī)后，若溫度低于15℃就啟動(dòng)加熱器直到溫度達(dá)到20℃關(guān)閉加熱器。同時(shí)，溫度傳感器還用于控制冷

60、卻溫度。</p><p>　　為了防止在油位過低時(shí)啟動(dòng)加熱器，還要配置油位傳感器，當(dāng)油位低于加熱器上方10cm時(shí)，若啟動(dòng)加熱器則發(fā)出報(bào)警信號(hào)，防止空加熱及燒焦油品。</p><p><b>　　4.4冷卻功率</b></p><p>　　冷卻功率可按下式估算</p><p>　　式中為冷卻功率（W）</p>

61、<p>　　為油箱的容積（），取0.6</p><p>　　為工作介質(zhì)加熱的溫升（）</p><p>　　為油液的比熱容（），對(duì)于礦物油取7000~8750</p><p>　　T為加熱時(shí)間（），取1000</p><p>　　為工作介質(zhì)的密度（）</p><p>　　為加熱效率，一般取0.6~0.8<

62、;/p><p><b>　　計(jì)算并圓整的</b></p><p><b>　　4.5冷卻器的種類</b></p><p>　　根據(jù)冷卻介質(zhì)不同，冷卻器有風(fēng)冷式、水冷式和冷媒式三種。</p><p><b>　　水冷式冷卻器</b></p><p>　　冷卻介

63、質(zhì)為水的冷卻器稱為水冷式冷卻器。水冷式冷卻器分為蛇形管、多管式、板式、翅片式等形式。</p><p>　　蛇形管式冷卻器 是冷卻油箱中油液的最簡(jiǎn)單的一種方式。冷卻水從蛇形管里流過，把油液的熱量帶走。這種冷卻器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，裝卸方便。缺點(diǎn)是冷卻效果差，耗水量大，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高，現(xiàn)代的液壓系統(tǒng)已經(jīng)不再使用。</p><p>　　多管式，主要由擋板，隔板、銅管和外殼等零件組成。工作時(shí)，油從左端

64、上部油口流進(jìn)，經(jīng)由右端上部油口流出。冷卻水從右端蓋上部孔流入，經(jīng)過多根水管的內(nèi)部，從右端蓋下部孔流出。油在水管外面流過，擋流板用來增加有的循環(huán)路線長(zhǎng)度，以改善熱交換效果。隔板將銅管束分隔成兩部分，使冷水每次只能從一部分管子通過，待流到另一端后，在進(jìn)入另一部分管子而流出，以增大冷卻水流速，提高水的傳熱系數(shù)。這種冷卻器由于采用強(qiáng)制對(duì)流（油水同時(shí)反向流動(dòng)）的方式，傳熱效率較高，加上結(jié)構(gòu)較緊湊，因此應(yīng)用較普遍。（范存德1534）</p&g

65、t;<p>　　板式，由波紋管、密封墊和蓋板等組成。每?jī)蓚€(gè)波紋板組成一個(gè)單元油通道體內(nèi)部構(gòu)成。冷卻面積的大小，取決于單元油通道體的數(shù)量。工作時(shí)，油液從單元油通道內(nèi)部通過。水從兩個(gè)單元體之間通過。這種冷卻器由于板間流道狹窄，彎曲，因此液流的速度和方向不斷的突然變化，引起流體的劇烈湍動(dòng)。這樣引起的湍動(dòng)比增大流速引起的素流對(duì)邊界層的破壞更有力，因此傳熱系數(shù)可達(dá)到230~815冷卻效果良好。</p><p>

66、;<b>　　翅片式</b></p><p><b>　　風(fēng)冷式冷卻器</b></p><p><b>　　冷媒式冷卻器</b></p><p>　　風(fēng)冷式是利用自然通風(fēng)來冷卻，常用在行走設(shè)備上。特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，但是冷卻效果差。冷媒式是利用冷媒介質(zhì)如氟里昂在壓縮機(jī)中作絕熱壓縮，散熱器散熱，蒸

67、發(fā)器吸熱原理，把油液的熱量帶走，使油冷卻，此種方式冷卻效果最好，但價(jià)格昂貴，常用于精密機(jī)床等設(shè)備上。而水冷式是一般液壓系統(tǒng)常用冷卻效果最較好的冷卻方式。</p><p><b>　　5結(jié)論</b></p><p>　　液壓系統(tǒng)的熱平衡校核與設(shè)計(jì)的意義就是將過去被動(dòng)的改進(jìn)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱變?yōu)橹鲃?dòng)的防止液壓系統(tǒng)的發(fā)熱。過去液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)沒有詳細(xì)的計(jì)算，靠經(jīng)驗(yàn)估計(jì)。在樣機(jī)實(shí)驗(yàn)

68、中，不一定能經(jīng)歷嚴(yán)寒與酷暑且負(fù)荷都不大，熱平衡溫度的問題未能引起重視。當(dāng)用戶發(fā)現(xiàn)時(shí)只能被動(dòng)地安裝散熱器和/或加熱器。只有在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行熱平衡校核與設(shè)計(jì)，才能積極地防止液壓系統(tǒng)溫度過高或過低。</p><p>　　熱平衡計(jì)算是在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段就必須要做的工作，只有經(jīng)過了熱平衡校核，確定散熱功率和加熱功率，才能科學(xué)設(shè)計(jì)油箱體積，合理地選擇加熱和冷去功率。避免不必要的浪費(fèi)。</p><p><

69、b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]雷天覺主編．新編液壓工程手冊(cè) [M]．北京：北京理工大學(xué)出版社，1998</p><p>　　[2]馮向華．淺議液壓系統(tǒng)油溫過高的危害及預(yù)防 [J]．中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2007，(10)：66．67</p><p>　　[3] 欒新立，欒文博．液壓系統(tǒng)熱平衡計(jì)算和冷卻方式的設(shè)計(jì) [J]．拖拉機(jī)與農(nóng)

70、用運(yùn)輸車， 2008，01：59，60，63． </p><p>　　[2]史際春，鄧峰．經(jīng)濟(jì)法總論[M]．北京：法律出版社，1998，153．</p><p>　　[4]博登海默．法理學(xué)--法哲學(xué)及其方法[M]．北京：中國(guó)政法大學(xué)出版社，1999，282．</p><p>　　[6]史際春,等 經(jīng)濟(jì)法總論[Ｍ].北京:法律出版社,1998.101</p>

71、;<p><b>　　致謝</b></p><p>　　在論文的撰寫過程中得到了網(wǎng)絡(luò)學(xué)院教學(xué)老師的悉心指導(dǎo)和耐心講解，尤其是他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神、認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度和深厚的理論水平，對(duì)待學(xué)生態(tài)度和藹、平易近人，給了我深刻的印象。在此表示衷心的感謝。同時(shí)向辛勤培育過我的各位專業(yè)老師致謝，在你們的指導(dǎo)下，我圓滿而充實(shí)的完成了大學(xué)學(xué)業(yè)。感謝！</p><p>