液压系统运行时产生一定温升是正常现象。液压泵、控制阀、管路和执行元件在传递压力与流量的过程中,都会产生摩擦、泄漏和压力损失,其中一部分输入能量最终会转化为热量。
真正需要关注的是,系统产生的热量是否超过了油箱、管路和冷却器能够排出的热量。
如果发热量长期大于散热量,液压油温度就会持续升高,最终出现高温报警、动作变慢、效率下降,甚至停机。
液压系统过热通常可以归纳为三个方面:
系统内部产生的热量过多、系统散热能力不足,以及液压油选择或状态不合适。
溢流阀是液压系统中常见的发热来源。
当系统压力达到溢流阀设定值后,多余流量会从高压侧返回油箱。油液经过阀口时产生较大压降,这部分压力能最终会转化为热量。
正常情况下,溢流阀主要用于限制系统最高压力,不应长期承担流量调节功能。
以下情况容易造成持续溢流:
执行元件到达行程终点后,液压泵仍在供油;
负载超过系统设定能力;
溢流压力设定过低;
阀芯污染、磨损或关闭不严;
定量泵系统缺少合理的卸荷回路;
操作人员长时间保持操纵阀动作。
如果溢流阀和附近回油管温度明显偏高,应检查是否存在长期溢流。
液压系统通常通过节流阀、调速阀、比例阀或较小的控制孔口调节执行元件速度。
油液通过受限阀口时会产生压力损失。当流量较大、阀口开度较小或压差较高时,大量液压能会被转化为热量。
例如,液压泵输出流量远大于执行元件实际需要的流量,多余流量只能通过节流阀或溢流阀返回油箱。虽然动作速度得到控制,但系统效率会明显下降。
常见原因包括:
液压泵排量选择过大;
调速阀开度过小;
比例阀长期以较小开度控制大流量;
多个阀口连续节流;
系统缺少变量泵或负载敏感控制。
如果某个阀块表面温度明显高于其他部位,应检查该位置是否存在持续节流。
液压泵和控制阀内部都存在一定配合间隙。
随着零件磨损或油液黏度下降,高压油会更容易从高压区域泄漏到低压区域。液压泵虽然仍然消耗电机或发动机功率,但实际输出流量减少,部分能量在内部转化为热量。
常见表现包括:
冷机时动作正常,热机后速度下降
泵壳或阀块局部温度异常升高;
系统能够建立压力,但保压性能变差;
电机持续运行,执行元件却动作无力;
泵实际输出流量低于设计值。
如果热机后的流量明显低于冷机状态,应重点检查液压泵效率以及控制阀的内部泄漏。
液压油流过管路、软管、接头、过滤器和冷却器时都会产生阻力。
如果管径过小、管路过长、弯头过多或接头通径不足,液压泵就需要提供更高压力才能维持所需流量。额外的压力损失最终也会转化为热量。
容易出现问题的位置包括:
通径过小的压力管和回油管;
过长或弯曲严重的软管;
通流能力不足的快速接头;
堵塞的过滤器;
阻力过大的冷却器;
被压扁或内部损坏的软管。
回油背压过高还会增加执行元件的运动阻力,并影响阀块、液压马达和液压缸的正常工作。
因此,应在设备实际工作流量下测量回油压力和过滤器前后压差。
设备动作越频繁,单位时间内传递的液压能越多,系统产生的热量也越多。
以下工况容易造成油温持续上升:
液压缸频繁伸出和缩回;
多个执行元件同时工作;
长时间高压保压;
设备连续运行时间过长;
加速和减速过于频繁;
实际循环频率高于原始设计值;
提高动作速度后,冷却系统没有同步升级。
有些液压系统进行几次动作测试时温度正常,但连续运行一段时间后出现过热。这通常说明系统的瞬时性能足够,但连续运行时的热平衡能力不足。
液压油箱不仅用于储存油液,还承担散热、排气、沉降污染物和稳定泵吸油条件的作用。
如果油箱有效容积过小,油液循环过快,在油箱中的停留时间不足,热量和空气便难以及时释放。
不合理的内部结构还可能使高温回油直接进入吸油区域,造成热油和气泡重新进入液压泵。
常见问题包括:
油箱有效容积不足;
回油口和吸油口距离过近;
挡板设计不合理;
油位长期偏低;
油箱安装在发动机或其他热源附近;
油箱外部被灰尘和油污覆盖。
仅增加油量不一定能够解决过热问题,还需要检查油箱内部的回油、吸油和排气结构。
当系统产生的热量超过油箱和管路的自然散热能力时,需要使用风冷却器或水冷却器。
夏季环境温度升高后,冷却器与周围空气之间的温差减小,散热能力也会下降。原本在春秋季能够正常工作的冷却器,夏季可能无法及时带走系统热量。
冷却效果下降的常见原因包括:
冷却器选型偏小;
散热片被灰尘或油污堵塞;
风扇转向错误或风量不足;
温控开关失效;
冷却器周围通风不良;
热风重新进入冷却器;
水冷却器内部结垢;
冷却水温度过高或流量不足。
需要注意的是,冷却器只能排出已经产生的热量。
液压油黏度过高或过低,都可能造成系统发热。
黏度过高时,油液通过吸油管、过滤器、阀口和回油管路的阻力增加;黏度过低时,泵、阀和执行元件的内泄漏增加。
常见问题包括:
没有根据环境温度选择合适的黏度等级;
不同类型或黏度等级的油液混用;
油液长期使用后发生老化;
油液被水、燃油或其他介质污染;
油品的黏度指数不适合温差较大的工况。
液压油选择应结合环境温度、正常油温、泵类型和设备制造商建议,而不能只根据季节简单更换油品。
夏季环境温度升高后,油箱和冷却器向外散热的能力会下降。
如果液压系统安装在密闭机舱、发动机附近或高温生产区域,实际环境温度可能远高于室外温度。
常见外部热源包括:
发动机和排气管;
炉体和加热设备;
高温物料;
阳光长时间直射;
密闭设备内部的热空气;
冷却器排出的热风。
这类问题通常需要通过改善通风、增加隔热板、调整安装位置或优化导风结构处理。
检查液压系统过热问题时,可以从温度、压力、流量和热机性能四个方向入手。
重点数据 | 可能发现的问题 | |
温度 | 油箱、泵、阀块、回油和冷却器温度 | 判断泵、阀或管路是否存在局部发热点 |
压力 | 泵出口压力、负载压力、回油压力和过滤器压差 | 判断长期溢流、节流损失、背压或堵塞 |
流量 | 泵实际输出流量及冷机、热机流量变化 | 判断液压泵或控制阀内泄漏 |
性能 | 执行元件速度、循环时间和保压能力 | 判断高温后系统效率是否明显下降 |
如果泵出口压力明显高于执行元件的实际负载压力,应重点检查节流、背压和溢流损失。
如果热机后的流量、速度或保压性能明显下降,应重点检查液压油黏度、液压泵效率以及控制阀和执行元件的内部泄漏。
结语
液压系统过热通常不是单一部件造成的。
长期溢流、过度节流、泵和阀内泄漏、管路压降、回油背压、油箱容量不足、冷却器性能下降和液压油状态异常,都可能使系统产生或积累过多热量。
夏季环境高温则会进一步降低系统散热能力,使原本接近设计极限的设备更容易出现油温过高。
因此,处理液压系统过热问题时,不应只检查油箱温度,也不应直接更换更大的冷却器。
更合理的方法是先确认热量在哪里产生、为什么无法及时排出,以及系统在冷机和热机状态下的压力、流量和动作性能发生了哪些变化。
只有找到主要发热来源,再针对泵、阀、管路、油箱和冷却系统进行优化,才能真正降低油温并提高液压系统的连续运行可靠性。
来源:公众号液压说
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