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冲洗必须提高液压油的流速,使其达到紊流状态(对于光滑金属管,10000>Re>4000)。对于已安装的管路,要确保流速达到要求,则必须保证作用在管路的压差达到某一数值。
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通常有个理解误区,根据公式Ⅰv=Q*21.22/D2, 其中v为流速(m/s),Q为流量(L/min),D为管内径(mm),认为流量决定了流速,因此只要有足够的流量,流速也能保证,跟压力无关。在某一钢厂生产线的液压管路冲洗中,工程人员就用外接一定排量为1000L/min的螺杆泵对管路进行冲洗,由于其额定压力较低,故溢流阀限定压力为10bar。其实这种做法是错误的,会导致冲洗不干净,对今后的使用留下了很大的隐患,甚至会导致整个液压系统的瘫痪,后果不堪设想。下面就这个问题利用一些公式详细解释流速,流量和压差三者之间的关系。2 @% t% p( w' r8 H3 y
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雷诺数(Re)的公式Ⅱ:Re=1000*v*D/ν,其中v为流速(m/s),D为管内径(mm),ν为液压油的黏度(mm2/s),例如,VG46号液压油在40oC下黏度为46 mm2/s。
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' \; U& S* L. J8 w摩擦系数(f)的公式Ⅲ:f=0.3164*Re-0.25,其中Re介于2300~10000之间。" U+ ^; C9 h& k. q+ a
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压差(Pa)的公式Ⅳ:△p=v2*f*L*ρ/(2*D),其中△p 为压差,L为管路长度(m),ρ为液压油密度(870~900kg/m3)。1 e( W' L; K9 v2 L& m7 i
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对于已确定的液压系统来说,管路长度,内径,液压油都已选定,温度也是相对稳定的,由公式Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ可见,压差和流速呈正比指数式的关系,换句话说,流速快慢仅取决于压差。
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其实公式Ⅰ是完全正确的,只是决定流量大小的也是压差。我们知道,有压差才会有流量,没有压差是不会产生流量的,所以最终还是要提高管路两端的压差才能实现紊流。& }( U' n& A: ~
% g8 [) E% |7 `; Z! y. I我们可以利用以上这些公式计算来证明上述的钢厂冲洗是有问题的。现场情况大致为L=200m(直管,暂不考虑分流及弯管的压力损失), D=25mm,ρ=900 kg/m3,冲洗油温约为50oC,使用VG46号液压油(黏度约为30 mm2/s)。6 M. Z8 Q1 z- D2 V& t! ~6 S
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假定达到冲洗要求的紊流(Re=4000),则v= Re*ν/1000D=4.8m/s,f=0.0398。; v6 K* v) F$ [3 a j% D7 [" `$ L6 {
Q=141L/min;
8 Z# Q9 O" Y" j4 i5 `5 X# U. N$ N△p =33*105Pa=33bar>10bar。0 a$ L5 V7 S) Z2 V0 s
8 G/ F" l9 f! j可见,尽管螺杆泵流量很大,但冲洗达到紊流流量只需要141L/min就够了,而实际需要的最低压差33bar还尚未达到,系统溢流阀已经达到设定压力10bar打开了,绝大部分流量都通过溢流阀回到油箱,因此这么冲洗实际上主要的做功都转化为溢流阀的发热了,而对管路的冲洗却帮助不大,很容易造成冲洗不彻底,留下隐患。
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考虑到分流及弯管的压力损失,通常冲洗需要的流速在6m/s以上,因此需要的△p一般在50bar以上。建议可以使用高压油泵冲洗,而且回油管路中必须安装过滤精度较高的过滤器,一般如果要求系统清洁度在NAS7级以下,则滤芯通常要求过滤精度在β3 ≥ 100,并带有压差报警,确保及时更换,避免堵塞。 |
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