闭式液压系统中补油泵的选型计算

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摘 要：本文主要介绍了闭式系统设计时，补油泵的设计及选用。

关键词：闭式系统；补油泵；热平衡

中图分类号：TH137 文献标识码：A

一、概述

液压系统按照工作介质的循环方式，可分为开式系统和闭式系统。目前常见的液压系统均为开式系统。随着液压技术在船舶、冶金等大型设备中日益广泛的应用，对于超大功率、超大流量的系统需求越来越多，而开式系统由于自身的局限性限制了它的发展，伴随着闭式系统液压技术逐渐的发展，现在越来越多的年轻工程师渐渐把注意力转向闭式系统。

二、补油泵在闭式系统中的作用

补油泵在闭式系统中的作用主要表现在以下几个方面：

1 补充闭式系统由于泵、马达以及控制阀组由于泄漏损失的油

2 作为控制泵，控制泵的排量和方向

在闭式系统中，变量控制系统一般选用外控式，因为外控式变量泵很好的解决了所谓的双向变量过零位的问题，由于变量系统控制油缸比较小，而且在正常工作过程中达到一个平衡后仅需要补充微量的控制阀芯泄漏油，所以一般在设计补油泵的排量时可以忽略。

3 降低闭式系统油液温度

当闭式液压系统持续工作时，泵、马达自身的内泄量以及系统元件本身产生的热量，会使系统温度升高。为降低温度，需要在系统的低压侧通过补油阀组另外释放出一部分油液进行冷却。

三、闭式系统补油泵的计算

1 根据闭式系统容积损失计算

在闭式系统中，系统的主要容积效率有闭式泵、马达、多功能阀组；由于多功能阀组只有在系统压力超出设定值才会出现，因此补油泵排量计算主要考虑闭式泵和马达的容积效率。

按照容积效率计算，补油泵的排量如下：

Vb=VB×（1-ηB×ηM）/ηb

式中：VB：闭式泵的排量；

Vb：补油泵的排量；

ηB：闭式泵的容积效率；

ηM：马达的容积效率；

ηb：补油泵的容积效率。

2 闭式回路中的热平衡计算

2.1 在闭式系统中，无论是泵和马达的容积效率还是机械效率，最后都通过不同方式转化成热能，因此闭式系统的发热功率为：

Pt=P0×（1-η0）

式中：Pt：闭式系统的发热效率；

P0：闭式系统输入的总效率；

ηmB：闭式泵的机械效率；

ηnM：马达的机械效率；

η0：闭式系统的总效率（η0=ηB ×ηM×ηmB×ηmM）。

2.2 系统的散热功率

由公式Q=C×M×T可以得出系统的散热功率如下：

Ps=Vb×n0×ηb×е0×C0×T

其中：Ps：闭式系统的散热效率；

Vb：补油泵的排量；

n0：泵的转速；

ηb：补油泵的容积效率；

е0：液压油的密度；

C0：液压油的比热容；

T：油箱温度和系统温度的差值。

2.3 闭式系统的热量主要来自于补油泵的凉油把热量带走，如果我们忽略系统元件表面的散热效率的话，那么就可以得出：

Pt=Ps

则；

P0×（1-η0）=Vb×n0×ηb×e0×C0×T

3 补油泵的压力设定

理论上讲，补油压力越高，系统响应越快，补油效果越好。但是补油压力越高，能量损失越大。因此，在闭式系统设计中设定合理补油压力尤为重要。 补油压力的设定要做到以下几点：

（1）满足系统正常工作所需的最小补油压力以获得较好的系统性能，具体根据不同的闭式泵有少许差别；

（2）合理的能量损失。因此补油压力通常设定为15bar～25bar，此时能量损失约为总功率的2%～3%，对传动装置效率影响不大。 补油压力决定了冲洗溢流阀的压力，为保证有充足的油液通过冲洗阀，冲洗溢流阀压力值一般设定比补油溢流阀压力低3bar～5bar。

结语

参考力士乐样本发现补油泵的排量基本为主泵排量的22%左右，由于液压系统长期使用后由于磨损造成的容积效率下降，系统泄漏量增加及发热功率的增加，因此在选择补油泵的排量时必须留有一定的富裕量。合理的补油泵设计有助于延长泵和马达的使用寿命，具有很好的经济效益。

参考文献

[1]王佃武.闭式液压系统补油泵参数的设计[J].机床与液压，2013（08）：77-78.

作者简介：王振东（1984-），男，湖北省武汉市人，工作单位：武桥重工集团股份有限公司