技术分享：如何计算闭式系统补油泵的规格和冲洗阀流量

在一个闭式系统中，一台独立的闭式泵，同时驱动两台液压马达（M1和M2），两台马达的连接方式为并联。补油泵CP通过两个单向阀CV1和CV2流向回路的低压侧，补油压力p_∗ch=18bar通过溢流阀RV1设置。每个液压马达都配有一个冲洗阀（FV1和FV2）及其下游的一个节流孔（O1和O2）。通过每个节流孔排出的流量与马达壳体泄漏口相连，两个马达的壳体泄漏管路道通过液压冷却器回到液压油箱，冷却器的性能特性由制造商给出。系统回路图如下：

液压洗系统原理图

30°C 温差下冷却器的冷却功率

闭式液压泵的排量V_D,P = 83 cc/r，它被一台85 kW/1750Rpm电机驱动

液压泵（在最大排量时):总效率 η_t,P=0.92和容积效率η_v,P=0.95

液压马达(2台)：总效率η_t,M=0.93和η_v,P=0.96

假设液压油密度 ρ=850 kg/m3，节流孔孔口系数 C_f = 0.65

1,为该系统选计算补油泵的排量V_{P, ch}

2,确定冲洗阀流量及节流孔Q1和Q2的直径

补油泵需要能够弥补闭式系统中因为液压泵和马达容积效率损失而产生的流量损失。此外，它还需要提供由冲洗阀O1和O2节流孔排出的液压油。

第一步：我们计算这个系统泵、马达产生的泄漏量

理想状态下泵流量输出如下：

Q_P,i = V_D,P *n_P = 83 [cm3∕r] * 1750 [rpm] * 0.001 = 145.3 l∕min

液压泵内部泄漏造成的流量损失如下：

Q_L,P = Q_P,i *(1 − η_v,P) = 145.3 [l∕min] * 0.05 = 7.3 l∕min

液压马达(2台)内部泄漏造成的流量损失如下：

Q_L,M = Q_P,i *η _v,P ⋅(1 − η_v,M)= 145.3 [l∕min] * 0.95 * 0.04 = 5.5 l∕min

该闭式系统泵、马达因为内部泄露造成的总的流量损失如下：

Q_L,tot = Q_L,P + Q_L,M1 + Q_L,M2 = 7.3 [l∕min] + 5.5 [l∕min] = 12.8 l∕min

第二步：计算需要的冲洗流量

为了计算冲洗流量，需要先计算最坏情况下的冷却功率需求如下：

P_cool = P_T *(1 −η _t,P *η _t,M)= 85 [kW] *(1 − 0.86)= 11.9 [kW]

根据冷却器的性能曲线，生成P_cool所需的流量约为Q_cool = 12 l/min。因此，来自每个冲洗阀的流量需要等于“所需的冷却流量与通过马达内部泄漏而损失的流量之间的差值”：

Q_FV = 0.5 ⋅ [Q_cool − Q_P,i *η _v,P *(1 − η_v,M)] = 0.5* (12 [l∕min] − 145.3 [l∕min] *0.95*0.04) 

= 3.2 l∕min

第三步：计算节流孔直径

考虑到补油压力为p_∗ch=18bar，提供所需流量Q_FV的节流孔直径为：

实际上，在调整补油和冷却系统时，建议采用120-130%的安全系数。使用125%的安全系数，冷却流量变为Q_FV = 4 l/min。

因此,校正后的节流孔直径更大(1.36 mm),可以近似修整更真实的1.4 mm

随着节流孔直径的增加,实际冲洗流量变为4.23 l/min

结论1:该系统确定的冲洗阀流量4.23升为O1和O2节流孔直径为1.4 mm

第四步：确定补油泵的排量

补油泵泵需要能够弥补内部泄漏(应采用安全系数),并保证冷却流量

Q_CP = Q_L,tot * 125% + 2*Q_FV = 24.5 l∕min

补油泵的容积效率为0.9时，

结论2:补油泵的的理论最小排量为：Q_cp÷1750÷0.9=15.5 cm3/r

补油泵排量约为主泵排量的20%，这在实际应用中是一个非常普遍的值。

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