淺談鍛壓設(shè)備傳動(dòng)介質(zhì)的溫度控制,職稱論文

淺談鍛壓設(shè)備傳動(dòng)介質(zhì)的溫度控制,職稱論文內(nèi)容摘要：根據(jù)對(duì)液壓設(shè)備長(zhǎng)期管理經(jīng)歷體驗(yàn)，介紹了常用的液壓傳動(dòng)介質(zhì)以及石油基液壓油發(fā)熱對(duì)其性能和液壓設(shè)備使用性能的影響，總結(jié)了液壓油發(fā)熱原因及相應(yīng)控制方式方法。本文關(guān)鍵詞語(yǔ)：液壓油,溫度升高,控制方式方法隨著科技的不斷發(fā)展，國(guó)外以MEER、WEPUKO等，國(guó)內(nèi)以蘭石重工、沈陽(yáng)重機(jī)等為代表的世界高水平鍛壓設(shè)備制造廠商不斷適應(yīng)市場(chǎng)需求，大型、特大型鍛壓能力的鍛壓機(jī)械設(shè)備不斷的被生產(chǎn)使用。鍛壓機(jī)械設(shè)備具有構(gòu)造緊湊、生產(chǎn)能力強(qiáng)、效率高、自動(dòng)化程度高、產(chǎn)品合格率高等眾多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛使用。液壓傳動(dòng)介質(zhì)作為壓機(jī)能量傳遞的主體，其使用性能越來(lái)越被重視。1常用液壓傳動(dòng)介質(zhì)的介紹液壓傳動(dòng)介質(zhì)常用的有以水作為基質(zhì)的乳化液和以礦物油為基質(zhì)的各類(lèi)不同使用性能、知足不同使用要求的液壓油。對(duì)于以水基乳化液作為傳動(dòng)介質(zhì)的鍛壓設(shè)備，國(guó)內(nèi)水壓機(jī)以二重為典型代表，水壓縮比小、剛性大，傳動(dòng)效率高、設(shè)備反響速度快。由于水比熱容大，其在使用中溫度升高相對(duì)較慢，設(shè)備能夠長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)機(jī)作業(yè)。乳化液中礦物油能夠減緩水對(duì)鐵的銹蝕并能夠起到一定的潤(rùn)滑作用，在早期小噸位鍛壓設(shè)備上得到較多使用。但是由于水的黏度低，水基液壓設(shè)備多數(shù)泄漏較大，設(shè)備的最高工作壓力也遭到了限制。不過(guò)，水基介質(zhì)相對(duì)環(huán)保，在全國(guó)提倡環(huán)保的大形勢(shì)下越來(lái)越多的制造廠商將目光投向了水基液壓設(shè)備。由于水壓機(jī)泄漏大、穩(wěn)定性較差、操控性不強(qiáng)，如今企業(yè)多使用的是油壓機(jī)，傳動(dòng)介質(zhì)為礦物油基液壓油，根據(jù)使用工況添加不同成分。礦物油的壓縮比大，所以設(shè)備的柔性大、穩(wěn)定性較好，但是動(dòng)作較為延遲緩慢，礦物油其黏度大，相對(duì)于水壓機(jī)泄漏明顯減小，設(shè)備的最高工作壓力能夠設(shè)計(jì)更高層次一些。但由于其黏度大，其快速流動(dòng)時(shí)摩擦生熱更多，溫度升高更快。2液壓油溫度升高對(duì)其使用性能以及設(shè)備性能的影響隨著大型鍛件市場(chǎng)需求的不斷增大，系統(tǒng)龐大復(fù)雜的液壓設(shè)備也越來(lái)越多，系統(tǒng)越龐大、液壓油路越復(fù)雜，液壓油的流道就越長(zhǎng)，液壓油的溫升也就越快，當(dāng)油箱散熱能力有限時(shí)液壓油的溫度會(huì)逐步升高。油溫升高對(duì)其使用性能及設(shè)備性能的影響主要具體表現(xiàn)出在下面3個(gè)方面。(1〕黏度作為液壓油最主要的控制指標(biāo)，它隨著溫度升高有較大范圍的變化，油溫越高、黏度越小。液壓油黏度較低時(shí)有3個(gè)不利后果：(1)液壓系統(tǒng)的泄漏明顯增大，外泄會(huì)造成液壓油的損耗造成環(huán)境污染，系統(tǒng)內(nèi)部的泄漏又會(huì)加快油液溫度的升高；(2)液壓執(zhí)行元件的效率低下，設(shè)備的使用性能降低，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)影響設(shè)備的正常工作；(3)潤(rùn)滑油膜的穩(wěn)定性差，會(huì)加劇零部件的磨損，縮短使用壽命。查閱相關(guān)資料可知，液壓油的最佳工作黏度范圍為16～36mm2/s。(2〕液壓油溫度較高時(shí)，氣穴現(xiàn)象更容易產(chǎn)生，氣穴產(chǎn)生的氣蝕會(huì)嚴(yán)重?fù)p害元件外表，十分是泵等動(dòng)力元件，進(jìn)而大大縮短元件的使用壽命。(3〕液壓油工作于高溫環(huán)境并有金屬做催化時(shí)很容易發(fā)生氧化反響，構(gòu)成積碳或油泥，液壓油長(zhǎng)期溫度較高大于60℃時(shí)，氧化速率明顯增快，積碳或油泥對(duì)液壓油使用壽命影響是極大的。為了保障設(shè)備的正常使用，液壓油油泥氧化指數(shù)需要控制在50以內(nèi)，高于該數(shù)值時(shí)則需要考慮對(duì)液壓油進(jìn)行處理。假如設(shè)備液壓油使用量較少時(shí)考慮直接更換液壓油，而液壓油使用較多時(shí)首先考慮進(jìn)行有效的過(guò)濾凈化。假如還是那樣達(dá)不到使用要求時(shí)必須更換液壓油并對(duì)油箱、管路進(jìn)行清洗。對(duì)于大型設(shè)備，更換液壓油成本是極其高的，所以在使用經(jīng)過(guò)中要嚴(yán)格控制液壓油的溫度。3液壓油溫度升高原因及其處理方式方法由于液壓設(shè)備在使用經(jīng)過(guò)中會(huì)產(chǎn)生熱量，而溫度過(guò)高會(huì)嚴(yán)重影響液壓油的使用性能，對(duì)于連續(xù)高強(qiáng)度作業(yè)的設(shè)備，溫度控制更為重要。液壓系統(tǒng)溫度升高的原因主要下面6種。(1〕對(duì)于復(fù)雜的液壓系統(tǒng)，其主油路、控制油路等管路相應(yīng)增加，液壓油流程增長(zhǎng)，在一樣流速下，流程越長(zhǎng)發(fā)熱量就越大，所以對(duì)于復(fù)雜液壓系統(tǒng)，在最初設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)盡可能地集成化各液壓閥塊、閥組，并合理布置，減少管路使用。在液壓油流道設(shè)計(jì)時(shí)，要盡量減少不必要的變徑、彎頭，減少節(jié)流孔或閥的使用，保持液壓油平穩(wěn)流動(dòng)，減少熱量的產(chǎn)生。(2〕為了節(jié)能，如今企業(yè)液壓系統(tǒng)常見(jiàn)的變量泵有恒功率變量泵與恒壓變量泵，恒功率變量泵其輸出流量與壓力呈反比的關(guān)系，當(dāng)其輸出壓力到達(dá)設(shè)定的工作壓力時(shí)，流量輸出就會(huì)減小，發(fā)熱量也會(huì)減少；恒壓變量泵當(dāng)其系統(tǒng)壓力小于設(shè)定壓力時(shí)相當(dāng)于定量泵，流量輸出為最大值，當(dāng)系統(tǒng)壓力大于等于設(shè)定壓力時(shí)，其輸出流量減少幾乎為零。對(duì)于有變量泵的液壓系統(tǒng)，在保證系統(tǒng)壓力長(zhǎng)時(shí)間保持在變量泵設(shè)定工作壓力時(shí)，流量輸出就會(huì)較大幅度的減少，發(fā)熱量也就明顯減少。這就要求系統(tǒng)溢流閥組或安全閥組能有效地保證系統(tǒng)壓力穩(wěn)定、不泄壓。蓄能器作為儲(chǔ)能裝置，其作用是吸收系統(tǒng)充裕的液壓能，在需要的時(shí)候釋放，其有效可靠工作能夠增長(zhǎng)系統(tǒng)壓力穩(wěn)定時(shí)間，減緩變量泵的上壓頻次，減少流量輸出和熱量產(chǎn)生。(3〕內(nèi)泄漏是引起液壓系統(tǒng)溫升較大的主要原因之一。內(nèi)泄漏一般包括液壓閥的泄漏，泵、馬達(dá)的泄漏，油缸的泄漏等。內(nèi)泄漏是液壓元件高壓區(qū)域向低壓區(qū)域的泄漏，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致執(zhí)行元件不能正常工作，高壓油在泄漏同時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，引起油溫升高。i.液壓系統(tǒng)溢流閥或安全閥的泄漏是最為常見(jiàn)的，當(dāng)系統(tǒng)不保壓或失壓時(shí)需要著重檢查溢流閥或安全閥，溢流閥的泄漏流量一般都比擬大，發(fā)熱也較多。ii.滑閥在內(nèi)泄較大時(shí)，其對(duì)應(yīng)執(zhí)行元件的功能就會(huì)遭到明顯的影響，所以在系統(tǒng)正常使用期間，滑閥的內(nèi)泄能夠忽略不計(jì)。iii.泵、馬達(dá)的內(nèi)泄多是由于配合面磨損間隙較大，造成壓力油損失。對(duì)于大功率高轉(zhuǎn)速的泵或馬達(dá)，其內(nèi)泄漏需著重檢查，其對(duì)溫升影響是極大的。配合面磨損情況的檢查，能夠通過(guò)使用磁鐵檢測(cè)泵或馬達(dá)內(nèi)泄口液壓油鐵含量。iv.油缸泄漏多數(shù)情況下是由于密封損傷或失效引起的。當(dāng)油缸動(dòng)作異常時(shí)需要及時(shí)檢查更換密封，否則相當(dāng)于直接循環(huán)加熱液壓油，溫升極快。(4〕對(duì)于液壓驅(qū)動(dòng)的行走設(shè)備或旋轉(zhuǎn)設(shè)備，在其頻繁動(dòng)作時(shí)液壓油循環(huán)增快、溫升較快，使用中需要交替使用各有效動(dòng)作或有意控制使用頻次。(5〕對(duì)于高頻次重復(fù)動(dòng)作的設(shè)備，如快速自動(dòng)鍛造壓機(jī)，其在使用中動(dòng)作重復(fù)性高且速度快，液壓油循環(huán)快，油液溫升加快，十分是環(huán)境溫度較高時(shí)溫升極快，能夠從鍛造工藝上或者生產(chǎn)調(diào)度上有意減緩其使用強(qiáng)度，錯(cuò)排生產(chǎn)。(6〕油箱散熱慢造成系統(tǒng)溫升較快。油箱散熱分為自然散熱和強(qiáng)迫換熱兩種，油箱設(shè)計(jì)知足有足夠大的容量且盡可能的增大散熱面積，對(duì)于鍛壓設(shè)備油箱容量一般取系統(tǒng)最大流量的6～12倍。i.對(duì)于小型或不常使用的液壓系統(tǒng)，其系統(tǒng)發(fā)熱量全部通過(guò)油箱自然散熱，油箱散熱面積可由式〔1〕計(jì)算得出。式中H液壓系統(tǒng)發(fā)熱功率k油箱傳熱系數(shù)，通風(fēng)很差時(shí)取8～9；良好時(shí)取15～17.5TY允許最高溫度，℃〔一般液壓系統(tǒng)允許最高使用溫度為55℃〕T0環(huán)境溫度，℃對(duì)于需要強(qiáng)迫換熱的液壓系統(tǒng)，能夠通過(guò)風(fēng)扇強(qiáng)行冷卻，此時(shí)油箱傳熱系數(shù)可達(dá)20～23；條件允許情況下能夠采用直接浸入冷卻循環(huán)水或加裝冷卻水盤(pán)管，此時(shí)油箱傳熱系數(shù)可達(dá)110～175。ii.對(duì)于大型液壓系統(tǒng)或發(fā)熱量較大的液壓系統(tǒng)，需要考慮旁接換熱器強(qiáng)迫換熱。換熱器換熱面積可由式〔2〕計(jì)算得出。式中H液壓系統(tǒng)發(fā)熱功率k換熱器傳熱系數(shù)K污垢系數(shù)，一般取值0.8～0.9△tm逆流對(duì)數(shù)平均溫差，℃華而不實(shí)，△tm=[(T進(jìn)-t出〕〔T出-t進(jìn)〕]/in(T進(jìn)-t出〕〔T出-t進(jìn)〕]。從式〔2〕能夠看出，板換污垢系數(shù)對(duì)換熱效果的影響較大。因而在換熱器的使用經(jīng)過(guò)中，需要采取有效措施控制其污染情況：(1)在冷卻水水質(zhì)較硬且泥沙含量高的區(qū)域，最好選擇使用可拆卸板式換熱器，以保障冷卻循環(huán)水的清潔度，還必須使用濾網(wǎng)30目下面的過(guò)濾器對(duì)循環(huán)水進(jìn)行過(guò)濾且定期清洗濾芯，假如條件允許能夠考慮加裝軟化水系統(tǒng)；(2)對(duì)于有冷卻塔的循環(huán)系統(tǒng)，必須盡可能地降低冷卻水被污染的可能性，如在塔