CN111677723A - 一种适用于大功率移动闭式液压系统的散热回路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于大功率移动闭式液压系统的散热回路，包括闭式液压泵、液压马达、液压油箱、散热器、冷却控制装置及管路；闭式液压泵通过管路与液压马达相连，散热器串联在液压马达出油口与闭式液压泵吸油口之间或串联在闭式液压泵出油口与液压马达进油口之间；闭式液压泵和液压马达的泄漏油路与液压油箱连接；散热器允许通过的液压油流量为液压系统的总循环流量，承压范围为0‑35Mpa；散热器的进液口和出液口与分别与冷却控制装置的对应接口连接进行冷却液循环；冷却控制装置根据采集的液压系统油温，控制进入散热器的冷却液流量，使闭式液压系统在设定温度区间内运行。本发明散热量大且可调节。

Description

一种适用于大功率移动闭式液压系统的散热回路

技术领域

本发明涉及液压驱动及热管理技术领域，具体涉及一种适用于大功率移动闭式液压系统的散热回路。

背景技术

闭式液压系统，因其可靠性高，布置灵活，响应迅速等诸多优点，在各类特种车辆等移动设备上得到了广泛的应用。传统的闭式液压系统散热回路一般在系统吸油侧主回油路并联冲洗装置，将补油泵补油后溢流出来的热油导入散热器，进行热交换。为进一步加强散热效果，还可以将闭式泵和液压马达的泄漏油路也导入散热器进行散热。然而，冲洗装置和系统泄漏的总流量不超过总循环流量的20％。对于安装于车辆装备上的大功率闭式液压驱动系统来说，由于液压油箱的体积被严格限制，有效散热面积很小，其散热作用可忽略。因此，传统散热方案，最多只能对闭式系统的20％液压油量进行散热，这往往导致系统平衡油温达到100℃以上，使得液压泵和马达都不在高效温度区间工作，严重降低了闭式液压系统的工作效率，在这种工况下，液压系统总的工作效率一般只有60％-70％。同时也加速了液压泵和马达密封的老化速度，极大影响系统可靠性。

另外，对于液压系统来说，液压油的粘度是影响系统工作效率的重要因素，而不同液压油的粘度与温度关系密切，其达到最佳工作粘度所对应的温度差别较大。往往车辆装备液压系统所采用的液压油牌号不统一，而传统散热回路不具备液压油温主动调节的功能，因此传统液压系统散热回路的油品适应性较差。

工作效率低、油品适应性不高，严重制约了大功率闭式液压系统在车辆装备的进一步推广应用。因此设计一种能够有效控制闭式系统在大功率工况运行时液压油温度的散热回路，使液压系统能够适应不同油品的需求，始终在高效温度区间内工作，对提高大功率液压驱动技术在车辆装备上的推广应用具有重要的意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种适用于大功率移动闭式液压系统的散热回路，散热量大且可调节。

本发明采用的技术方案如下：

一种适用于大功率移动闭式液压系统的散热回路，所述散热回路包括闭式液压泵、液压马达、液压油箱、散热器、冷却控制装置及管路；

闭式液压泵通过管路与液压马达相连，散热器串联在液压马达出油口与闭式液压泵吸油口之间或串联在闭式液压泵出油口与液压马达进油口之间；所述闭式液压泵和液压马达的泄漏油路与液压油箱连接；所述散热器允许通过的液压油流量为液压系统的总循环流量，承压范围为0-35Mpa；

散热器的进液口和出液口与分别与冷却控制装置的对应接口连接进行冷却液循环；所述冷却控制装置根据采集的液压系统油温，控制进入散热器的冷却液流量，使闭式液压系统在设定温度区间内运行。

进一步地，所述冷却控制装置包括水箱、水泵、水泵电机、电机控制单元、液压油温传感器、管路及风冷系统；

所述水泵电机驱动水泵将水箱内的冷却液输送给散热器，冷却液吸热后流经管路由风冷系统降温；所述液压油温传感器设置在散热器进油口之前的管路上，电机控制单元将液压油温传感器所监测的油温与设定温度区间比较后控制水泵电机的转速，改变冷却液的循环流量。

有益效果：

本发明在闭式液压系统主回油路或者主工作油路中串联散热器，散热器串联于液压系统主回油路时，液压油压力一般为1-3Mpa，散热器串联于液压系统主工作油路时，液压油压力一般为20-35Mpa，而传统液压油散热器的承压能力一般为1Mpa以下，但本发明采用的散热器油路能够承受内部所通过液压油的压力；其次，传统液压油散热器的许用流量一般不超过系统循环流量的20％，本发明散热器允许通过的液压油流量为液压系统的总循环流量，从而增大散热量；

而且本发明可根据实际需求控制进入散热器的冷却液流量，从而调节液压系统散热量，控制闭式液压系统的工作油温，以匹配不同品质液压油的高效温度区间，保证液压系统始终处于最高效的工作状态，实现油温的精确控制，可有效解决闭式液压系统在大功率工况运行时系统油温过高，工作效率低下的问题；

再者，闭式液压泵和液压马达的泄漏油路不用经过散热器，而是直接流回液压油箱，避免了因散热器内部油道沿程压力损失过大，引起泄油路压力过高，导致闭式液压泵和液压马达损坏的故障发生，提高了液压系统可靠性。

附图说明

图1是本发明散热器串联于主回油路的组成连接示意图；

图2是本发明散热器串联于主工作油路的组成连接示意图；

图3是本发明散热器串联于主回油路的原理图；

图4是本发明散热器串联于主工作油路的原理图；

图5是本发明冷却控制装置的原理图；

其中，1-闭式液压泵，2-液压马达，3a-散热器Ⅰ，3b-散热器Ⅱ，4-冷却控制装置，4.1-冷却水箱，4.2-水泵，4.3-水泵电机，4.4-电机控制单元，4.5-液压油温传感器，4.6-水管，4.7-风冷系统，5-液压油箱，6-液压管路。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种适用于大功率移动闭式液压系统的散热回路，包括闭式液压泵1、液压马达2、液压油箱5、散热器、冷却控制装置4及液压管路6。闭式液压泵1通过液压管路6与液压马达2相连，液压马达2可选用一个或多个，如图1、图2所示，散热器可串联于液压系统主回油路，即液压马达2出油口与闭式液压泵1吸油口之间的油路。散热器也可以串联于液压系统主工作油路，也就是闭式液压泵1出油口与液压马达2进油口之间的油路。将闭式液压泵1的A口定义为出油口，B口定义为进油口。散热器采用大流量耐高压散热器，其允许通过的液压油流量为液压系统的总循环流量，承压范围为0-35Mpa。

对于散热装置串联于液压系统主回油路的散热回路：如图3所示，闭式液压泵1内置补油泵，补油泵吸油口S与液压油箱5的吸油口连接，闭式液压泵1和液压马达2内的泄漏液压油以及补油泵溢流的液压油汇合至T1口，T1口与液压油箱5的回油口连接，闭式液压泵1的A口与液压马达2的A1口连接，液压马达2的B1口与散热器Ⅰ3a的进油口Y1口连接，散热器Ⅰ3a的出油口Y2口与闭式液压泵1的B口连接，散热器Ⅰ3a的出水口L1和进水口L2分别与冷却控制装置4的对应进水口、出水口连接，保证冷却水循环正常流通。液压油温传感器4.5布置于散热器Ⅰ3a进油口Y1口之前，可监测闭式液压系统的液压油温度。

对于散热装置串联于液压系统主工作油路的散热回路：如图4所示，闭式液压泵1内置补油泵，吸油口S与液压油箱5的吸油口连接，闭式液压泵1和液压马达2内的泄漏液压油以及补油泵溢流的液压油汇合至T1口，T1口与液压油箱5的回油口连接，闭式液压泵1的A口与散热器Ⅱ3b的进油口Y1口连接，散热器Ⅱ3b的出油口Y2口与液压马达2的A1口连接，液压马达2的B1口与闭式液压泵1的B口连接，散热器Ⅱ3b的出水口L1和进水口L2分别与冷却控制装置4的对应水口连接，保证冷却水循环正常流通。液压油温传感器4.5布置于散热器Ⅱ3b进油口Y1之前，可监测闭式液压系统的液压油温度。

如图5所示，冷却控制装置4包括冷却水箱4.1、水泵4.2、水泵电机4.3、电机控制单元4.4、液压油温传感器4.5、水管4.6及风冷系统4.7。

水泵电机4.3驱动水泵4.2将冷却水箱4.1内的冷却液输送给散热器，冷却液吸热后流经水管4.6由风冷系统4.7降温；电机控制单元4.4将液压油温传感器4.5实时采集液压系统的油温与设定温度区间比较后控制水泵电机4.3的转速，改变冷却液的循环流量。

工作时，对于散热装置串联于液压系统主回油路的散热回路：闭式液压泵1将液压油加压后，从A口输出，驱动液压马达2做功，做功后的液压油经过散热器3a后进入闭式液压泵1的B口，形成闭式循环。在此过程中，由于闭式液压泵1和液压马达2机械效率和容积效率损失造成了功率损失，并转换为液压系统的热量，该部分热量需要在散热器Ⅰ3a内部通过与冷却液进行热交换而散掉。串联于主回油路的散热器Ⅰ3a所能承受的液压油压力约为3Mpa，其允许的额定液压油流量为液压系统的循环流量，远大于传统闭式液压系统的散热回路流量，可极大提高系统散热量。冷却液由冷却控制装置4进行循环控制，其在散热器Ⅰ3a内部循环一周吸收热量后，经由风冷系统4.7将其吸收的热量耗散。冷却控制装置4的电机控制单元4.4可通过液压油温传感器4.5实时采集液压系统油温，并根据该油温与设定温度区间进行对比来控制水泵电机4.3的转速，进而通过改变冷却液的循环流量来调节系统的散热量，达到调节液压油平衡温度的目的。

对于散热装置串联于液压系统主工作油路的散热回路：闭式液压泵1将液压油加压后，从A口输出，液压油经过散热器Ⅱ3b后，进入液压马达2，带动负载做功，最后液压油进入闭式液压泵1的B口，形成闭式循环。在此过程中，由于闭式液压泵1和液压马达2机械效率和容积效率损失造成了功率损失，并转换为液压系统的热量，该部分热量需要在散热器Ⅱ3b内部通过与冷却液进行热交换而散掉。散热器Ⅱ3b所能承受的液压油压力最大可达35Mpa，其允许的额定液压油流量为液压系统的循环流量，远大于传统闭式液压系统的散热回路流量，可极大提高系统散热量。冷却液由冷却控制装置4进行循环控制，其在散热器Ⅱ3b内部循环一周吸收热量后，经由风冷系统4.7将其吸收的热量耗散。冷却控制装置4的电机控制单元4.4可通过液压油温传感器4.5实时采集液压系统油温，并根据该油温与设定温度区间进行对比来控制水泵电机4.3的转速，进而通过改变冷却液的循环流量来调节系统的散热量，达到调节液压油平衡温度的目的，保证了不同油品的闭式液压系统始终在最佳温度区间内运行，提高工作效率。

车辆闭式液压系统刚开始运行时，液压油温度一般低于系统高效运行温度区间，此时冷却控制装置4控制冷却液以较小的流量循环，降低系统的散热能力，使液压油温度快速达到最佳温度区间即设定的温度区间；当达到最佳温度区间后，逐步增大冷却液的循环流量，直至系统液压油温度稳定在最佳温度区间内，使液压系统始终在高效率工作区间运行。液压油温的调节控制采用温度闭环控制模式，可实现油温的精确控制。

车辆闭式液压系统运行过程中，如果液压油温度高于系统高效运行温度区间，此时冷却控制装置4控制冷却液大流量(或高流速)循环，增大系统的散热能力，使液压油温度快速回落到最佳温度区间；当达到最佳温度区间后，逐步减小冷却液的循环流量，直至系统液压油温度稳定在最佳温度区间内，使液压系统始终在高效率工作区间运行。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种适用于大功率移动闭式液压系统的散热回路，其特征在于，所述散热回路包括闭式液压泵、液压马达、液压油箱、散热器、冷却控制装置及管路；

闭式液压泵通过管路与液压马达相连，散热器串联在液压马达出油口与闭式液压泵吸油口之间或串联在闭式液压泵出油口与液压马达进油口之间；所述闭式液压泵和液压马达的泄漏油路与液压油箱连接；所述散热器允许通过的液压油流量为液压系统的总循环流量，承压范围为0-35Mpa；

散热器的进液口和出液口与分别与冷却控制装置的对应接口连接进行冷却液循环；所述冷却控制装置根据采集的液压系统油温，控制进入散热器的冷却液流量，使闭式液压系统在设定温度区间内运行。

2.如权利要求1所述的适用于大功率移动闭式液压系统的散热回路，其特征在于，所述冷却控制装置包括水箱、水泵、水泵电机、电机控制单元、液压油温传感器、管路及风冷系统；

所述水泵电机驱动水泵将水箱内的冷却液输送给散热器，冷却液吸热后流经管路由风冷系统降温；所述液压油温传感器设置在散热器进油口之前的管路上，电机控制单元将液压油温传感器所监测的油温与设定温度区间比较后控制水泵电机的转速，改变冷却液的循环流量。

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