云梯车负载敏感系统热平衡分析,   东莞黄江云梯车出租, 东莞黄江云梯车, 东莞云梯车出租   负载敏感系统根据负载的需求为其提供流量，系统没有溢流损失且节流损失小，执行元件不工作时系统的排量很小，泵的功耗小。变量泵工作时由于运动副间隙导致的泄漏损失和器件间的摩擦损失，其容积效率v3和机械效率m3计算公式.  负载敏感系统热交换模型，由变量泵输出的油液经压力补偿阀、多路阀为液压缸供油，并将多路阀的出口压力反馈给梭阀，进而反馈给变量泵，以达到按需供油的目的。

      对于定量系统供油大于液压缸所需时会发生高压溢流损失，而液压缸不工作时又存在中位低压卸荷损失，由于负载敏感系统是按需供油并不存在以上损失，且液压泵的容积和机械损失也偏小，故系统的产热量低，热平衡温度为63.9℃，相对于定量系统温度降低了约9℃。

     动臂势能回收系统热平衡分析,  动臂势能回收系统的热交换模型。由于油液流经散热器有一定的压降损失，而蓄能器的初始压力0P设定偏小，蓄能器放液时若流向散热器会有较大的能量损耗，故由蓄能器输出的液压油直接流向泵的吸油口，提升吸油口背压，其余油液通过散热器流回油箱。势能回收系统与定量系统热平衡温度如图4.18所示，由于势能回收系统将动臂下降的势能加以回收利用，减少了动臂下降时多路阀和管路等的节流损失，系统产热量小且液压泵的能耗降低，系统的热平衡温度为69.4℃，相比于定量系统下降了约3.8℃。

     流经散热器流量对散热效果的影响,   液压油流回油箱时首先通过一个三通将液压油分为两路，一部分通过散热器与外界进行热交换后回到油箱，另一部分则通过阻尼孔后回到油箱。通过改变管路直径或58阻尼孔孔径，可以改变散热器的入口压力，使得更多的液压油或更少的液压油流经散热器，改变系统的散热效果。改变阻尼孔的孔径使得系统回油的10%、20%、30%、40%流经散热器，系统温度变化情况。随着流经散热器流量呈梯度增加，系统热平衡温度逐渐降低，但温度的降低与流量的增加呈非线性关系，散热器流量增加到一定程度后系统温度不再降低，这是因为系统的散热是根据冷热侧流体的性质与流量共同决定，散热器空气侧流量与温度一定的情况下，盲目增加流经散热器的流量并不会明显降低系统温度。随着流量的增加，进出口压差也逐渐增大，压差的增大对散热器翅片的冲击也增大，影响散热器的寿命和整机的可靠性，故满足散热器进出口压差的情况下，合理增加流经散热器流量十分必要。

     温控旁通阀在液压油散热器的应用,  云梯车在北方冬季作业时，周围环境温度较低。云梯车起车工作时由于液压油的初始温度较低，粘度大，流经散热器时对散热器内部的翅片冲击大，且由于液压油比较粘稠，云梯车作业速度相对较慢作业效率低下。为使液压油尽快处于合理的温度范畴，保证散热器的寿命以及提高作业效率，在散热器油路并联一个温控旁通阀，液压油温度较低时温控阀开启，液压油不经过散热器而是流向油箱，当液压油温度升高到一定程度其粘度下降时温控阀关闭，液压油流经散热器与环境进行热交换。设置仿真的边界条件，环境温度为20℃，温控阀的关闭温度分别为45℃、55℃。初始阶段液压系统温度较低，温控阀开启，液压油通过温控阀流向油箱。当液压系统温度达到45℃、55℃时温控阀关闭。 温控阀关闭温度为45℃时云梯车作业400s左右后液压油流经散热器，而温度为55℃时则需工作1040s时液压油开始流经散热器。在不同温度情况下系统温升情况差别较大，温控阀关闭温度为45℃的系统其温升较平稳，而55℃的系统温度先迅速升高到温控阀关闭温度，后由于液压油流经散热器，系统温度有明显转折，并缓缓升高到62℃。

  试验目的试验目的：主要进行云梯车液压系统的动态特性试验和热平衡试验，通过试验掌握液压系统在典型工况下的压力变化情况和系统热平衡时间，为液压动态特性仿真模型和液压系统热交换模型提供初始边界条件，并验证仿真模型的正确性。

    试验设备与参数,   试验设备包括数据采集仪和各类传感器，具体参数如下：数据采集仪：使用DEWEsoft公司的DEWE-43A,8通道同步采样，采样频率为200kS/s，支持电压、电桥、温度等多种传感器输入。压力传感器：采用PTG501压力传感器，可在-20℃～85℃温度范围内工作，量程可在-100KPa～0.6MPa～60MPa灵活选取，误差控制在0.5%以内。温度传感器：采用JWB/PT100温度传感器，使用范围为-200℃～1600℃；风速仪：采用testo417集成有温度探头的紧凑式风速仪，风速测量范围是0.3～20m/s，测量的温度范围是0～50℃。测温仪：采用FlukeST60+型红外点温仪，测量范围-40℃～800℃，分辨率为0.1℃。

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    试验原理试验原理为由温度传感器和压力传感器将各测点数据实时传递给数据采集系统，计算机分析处理后生成excel格式数据。 试验时分别在液压油散热器液压油侧的进口和出口处、液压油散热器空气侧进口和出口处、液压油箱内部、液压油箱外壁面等处布置温度传感器。对于散热器油侧，传感器安装过程为首先拆卸测温点的接头并安装新的三通接头，在接头插口处安装热电阻型传感器并尽量保证传感器处于铅垂位置，数据线不受拉；空气侧传感器布置应注意不与风扇干涉，结构稳固不随意晃动，距散热片20～40mm处。 I型铲装作业循环工况试验场地的环境温度约为31℃，大气的相对湿度为70%，液压油采用HM46，液压油温达到50±5℃时开始进行液压系统试验，铲装的作业对象为砂石。 热平衡时液压油散热器油侧进口的最高温度为81.7℃，并在6℃的范围内波动；液压油散热器油侧出口的最高温度约为77.5℃，温度波动范围为8℃。散热器进出口温差约为4℃，相对于进口油温，散热器出口油温波动更加剧烈。热平衡时油箱内液压油温度约为76℃，油箱外壁面温度约为69℃，内外侧温差较大，这是由于油箱内油液的热量需经对流传热和热传导等途径将热量传递到油箱表面，热量传递过程中热阻较大，导致内外壁有约7℃的温差。热平衡时散热器空气侧出口温度最高为58℃，并在7℃的范围内波动。由于单位时间内流经多路阀等阻性元件的液压油少，而阻性元件开启时刻产热量大，导致管路内油液在作业循环时温度波动大，散热器出入口油温也相应的波动剧烈。当油液流回油箱时由于油液体积较大，由公式tmcQ可知mc值较大时，温差t变化较小，故油箱内温度波动较小。

     高速跑工况时环境温度约为32℃，天气晴，大气的相对湿度为70%，路面平坦，发动机处于最大油门，动臂液压缸和转斗液压缸不动作。热平衡时液压油散热器进口温度达到58℃，出口温度为56.5℃，由于动臂液压缸和转斗液压缸不动作，散热器进出口温度并未有大幅波动。但由于高速跑试验时受制于路面长度，云梯车进行了数次转向，转向时由于转向器的压力损失和溢流损失，系统温度有一定提升。液压油箱内部液压油温度达到58℃，散热器空气侧出口温度最高为49℃，并在4℃的范围内波动。

      设定仿真边界条件，对I型作业工况热平衡时液压油散热器进出口温度、油箱内部温度等参数与试验数据进行对比。仿真值与试验值各参数的偏差较小，仿真值的散热器进出口温差与试验值的温差基本贴近，误差在合理范围内，验证了液压系统热交换模型的正确性。仿真值温度略低于试验值，这由于试验时环境温度不是恒定状态，且云梯车动力舱内部温度受多方面影响，散热器入口空气温度有一定波动。

      液压系统动态特性试验试验内容：对云梯车I型循环作业时液压系统的动态特性进行分析。在工作泵和转向泵的出口，动臂液压缸和转斗液压缸无杆腔、有杆腔等布置压力传感器，实时测量系统的压力变化情况，以验证所建立的AMEsim仿真模型的正确性。

      液压系统动态特性试验部分,  测点液压系统动态特性试验时的环境温度为31℃，大气的相对湿度为70%，云梯车进行I型铲装作业试验，每30s左右完成一次作业循环。 在铲斗掘土和动臂举升阶段液压泵输出压力较大，油门也处于较大开度，其他时刻泵的压力较低。动臂液压缸无杆腔压力随着动臂举升而逐渐升高，液压缸闭锁后仍维持在较高水平，动臂下降时无杆腔压力迅速降低。动臂液压缸有杆腔压力在铲斗卸料后迅速升高，随着动臂下降有杆腔压力也迅速降低。

    对云梯车液压系统的热特性进行分析，工作内容包括以下几点：（1）对液压泵的产热机理，管路、油箱、散热器等的散热机理进行数学描述，建立相应的热力学模型。（2）分析各热源产热量所占比重及散热元件散热量的分布情况，对热平衡时散热器油侧进出口温度、散热功率、多路阀与液压缸进出口温度进行分析，并研究不同环境温度对热平衡温度的影响。（3）对液压系统进行改进，采用负载敏感系统、动臂势能回收系统的热平衡温度相比于普通定量系统温度有一定降低，改变流经散热器流量可以降低系统热平衡温度，但流量的增加与散热效果不成正比。加装温控旁通阀可以使得液压油温度较快的达到规定范畴。（4）进行云梯车液压系统动态特性试验与热平衡试验，为仿真模型提供边界条件并验证所建模型的正确性。

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