液压系统油温控制

入秋了，凉爽的天气即将来临，你可能不会再过多地担心油温过高吧？然而事实上，凡是工作温度超过140℉的液压系统都是过热的。

当工作温度超过140℉时，温度每升高18℉，润滑油的寿命就会减少一半。在高温下工作的液压系统容易产生油泥和漆状凝结物，造成阀芯堵塞。高温下的油泵和液压发动机损失较多的润滑油，从而导致设备的工作速度下降。在某些情况下，由于油温过高，泵驱动电机需要输出更多的电流来确保系统的运作，因此电能损耗增加。高温也让O型环硬化，使得系统的漏油量增加。那么，如果油温超过140℉，你应该进行哪些检测？

所有液压系统都会产生一定热量。将近25%的输入电功率用于抵消系统的热量损失。每当机油回流到油箱当中，并且不做有效功时，热量就会产生。

油泵与阀的距离误差一般小于0.0001英寸。误差会导致少量油持续流向内部元件，使得油液温度上升。

油液在油管中会遇到各种阻碍。油流控制装置、比例阀和伺服阀通过限制油流来降低油液的流速。当油液流经阀时，就会出现“压降”；压降指的是阀的进气口的压强比出气口的压强高。每次油液从高压的地方流向低压的地方，热量就会产生，并被油液吸收。

在进行系统设计时，人们为油箱和换热器设定合适的尺寸以达到散热效果。油箱通过箱体把热量传递到空气中。拥有合适尺寸的换热器也能转移一定的热量，让系统能够在接近120℉的温度下工作。

压力补偿泵

最常见的泵是压力补偿柱塞泵。其中柱塞与泵筒之间的距离误差只能在0.0004英寸左右（如图1）。如果距离过大，油泵出口上的少量油就可以通过间隙流向泵的内部，然后通过箱体回油管返回油箱当中。这种箱体回油管上的油流并没有做有用功，因此所做功会转化为热能。

一般从箱体回油管输出的油流量应当是油泵最大容量的1%到3%。一个流量为30 GPM（即加仑/分钟）的油泵应该要有接近0.3到0.9 GPM的油液通过箱体回油管返回油箱。过多的油量导致油温大大升高。

要想检查油液的流量，可以在控制油液流速的情况下，把回油管放入一个已知大小的容器中（如图2）。如果你不能确保软管的压力接近0 PSI（即1平方英寸的作用力为0磅），那么谨记不要在测试期间拿着回油管，要固定住回油管，让它通向容器。

回油管上也可以安装流量计来监控油液流量。我们可以经常进行肉眼检查以确定误差引起的损失油量。当油流总量超过泵容量的10%时，需要更换油泵。

图3所示的是经典的压力补偿变量泵。正常工况下系统压力低于补偿器的设定值（1200 PSI）。这时由于弹簧的作用，内部斜盘的斜度最大。这样柱塞就可以做完全往复运动，让泵的油液泵送量最大化。从油泵出口来的油液经过补偿器阀处受阻。

为了确定进行压力补偿时油泵产生的热量大小，我们可以使用以下公式：

热量（HP）= GPM ×PSI×0.000583

假设误差引起的流量是0.9 GPM，补偿器压力为1200 PSI，那么热量的计算公式就是：

0.9 GPM×1200 PSI×0.000583 = 0.6296 HP（马力）

只要系统的冷却器和油箱能够散发出多于0.6296 HP的热量，油液的温度就不会上升。如果误差导致的流量上升至5 GPM，那么热负荷就会增加到3.5HP（公式：5 GPM×1200 PSI×0.000583 = 3.5HP）。如果系统的冷却器和油箱散发的热量少于3.5 HP，那么油温就会升高。

溢流阀

许多压力补偿泵把溢流阀当作备用保护屏障，以防补偿阀一直处于闭合状态。溢流阀的流量设定值应该比压力补偿器的设定值多250 PSI。当溢流阀的设定值大于压力补偿器的设定值时，溢流阀阀芯处将不会有油流经过。这样溢流阀处的油管将保持室温。

如果在图3的位置中加入补偿器，那么油泵在任何情况下都能泵送最大的油量。那些系统没有使用到的油就会通过溢流阀返回到油箱。这种情况将会导致大量热量的产生。

工作人员常常随意设置系统的压力值以达到让机器更好地运作的目的。如果工作人员设置的补偿器压力值高于溢流阀的设定值，那么过量的油液将会通过溢流阀返回油箱，让油温上升30℉到40℉。如果补偿器故障或者补偿器的设置值高于溢流阀的设定值，那么将会产生大量热量。

假设最大泵流量为30 GPM，溢流阀的流量设定值为1450 PSI，这样就能计算出产热值。如果系统利用一个30马力的电动机进行驱动，那么热量就是25 HP（公式为：30 GPM×1450 PSI×0.000583 = 25 HP）。那就是说，在停止模式下，有25 HP的功转化为热能。而1 HP等于746 W，意思就是有18650 W（公式：746 W×25 HP），即18.65 KW的电能损失掉。

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（节选自《润滑油情 》杂志2017年9月刊）

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