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新能源汽车玻璃钢水槽成型热压四柱油压机高效液压油的优点

作者:威力油压机人气: 发表时间:2019-07-12 10:50 【
新能源汽车玻璃钢水槽成型热压四柱油压机液压系统广泛用于制造,建筑,林业,采矿和运输行业。多年来,用于输电和配电的系统变得越来越复杂,它们的应用越来越多,并且它们的操作条件也越来越苛刻。

与低起始温度和高操作温度相关的粘度变化以各种方式导致系统效率和可靠性损失。选择合适的液压油粘度等级是一项重要且具有成本效益的技术,可使设备在低温下平稳启动,并提供在高温下有效运行所需的足够的油流速。

本文讨论了几种技术,使设备用户能够识别液压油的实际运行极限。该信息可用于确定泵中给定流体的温度操作窗口。

流体选择
粘度是选择液压流体的重要标准。在低温下,过高的粘度可能导致机械效率差,启动困难和磨损。随着油温升高,粘度降低,导致体积效率降低,过热和磨损。新能源汽车玻璃钢水槽成型热压四柱油压机泵和电机制造商经常在其文档中提供液压油建议,包括:

负载下的最大启动粘度

最佳操作粘度范围

最大和最小工作粘度

选择最佳流体粘度等级将在标准操作温度下提供最有效的泵性能,从而最大限度地减少操作员的损失时间和能量以及燃料成本。

作者最近的工作导致了液压油的新性能标准的发展,被称为最高效液压油(MEHF)。MEHF流体配方提供高粘度指数和良好剪切稳定性的组合,使所有类型的液压泵能够以较低的能耗水平提供增加的功率。

泵效率
液压泵和电机的性能是整个液压系统可靠性的关键因素。液压效率有两个要素:容积效率和流体力学效率。

流体力学效率涉及新能源汽车玻璃钢水槽成型热压四柱油压机液压部件内的摩擦损失和产生流体流动所需的能量。容积效率涉及液压部件内的流动损失和内部泄漏发生的程度。这两种性质都高度依赖于粘度。

由于更高的流动阻力,流体粘度增加,流体力学效率降低。相反,由于内部泄漏的减少,体积效率随着流体粘度的增加而增加。液压泵的整体效率是机械效率和容积效率的乘积[公式1],必须同时考虑这两个因素。

如图1所示,液压油的粘度范围可以优化整体效率。

新能源汽车玻璃钢水槽成型热压四柱油压机高效液压油的优点
图1。粘度与泵效率的关系

总效率=流体力学效率*容积效率 [等式1]

气蚀,磨损和系统过热
在低操作温度下,高粘度会对液压系统的机械效率产生负面影响,从而导致新能源汽车玻璃钢水槽成型热压四柱油压机系统性能下降,润滑剂不足和气穴现象。

粘度会影响空化,因为高粘度流体会在泵入口处产生过大的压降。气蚀会导致金属疲劳和剥落,从而缩短泵的使用寿命并在流体中产生磨蚀性金属颗粒。低温条件下的粘度过大会导致泵不足,从而导致泵故障。

另外,润滑膜的损失产生高接触温度,过度磨损并最终导致泵癫痫发作。

因此,泵制造商在启动时指定最大流体粘度限制,以确保避免空化。设计不当或尺寸过小的进口和过滤器会加剧与高粘度相关的问题。

液压流体的基本功能之一是提供润滑膜,以减少移动泵部件的磨损。薄膜的有效性取决于粘度,滑动速度和载荷之间的平衡,以及液压泵内的流体稳定性。

随着温度升高和薄膜变薄,润滑剂膜破裂,使金属与金属接触,在泵内磨损并进行额外的流体加热。磨损主要发生在泵内的位置,这在容积效率方面是关键的。容积效率的损失导致泵更加努力地产生所需的流量。

同时,由于低粘度流体绕过临界泵间隙,高温会影响容积效率。因此,由于高温导致的粘度不足会产生温度升高,加速磨损和内部泄漏增加的破坏性循环。

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图2.流体粘度与性能的关系

多级流体提供改进
多级液压油通常推荐用于工作温度变化很大的设备。高粘度指数(HVI)MEHF可在比标准级矿物油更宽的温度范围内实现高效的设备操作。MEHF产品也被推荐用于消除季节性油脂变化,因为适当配制的多级产品在冬季和夏季温度下都能充分发挥作用。

MEHF在相同温度下提供比等效单粘度液压油更好的低温流动性。虽然改进的流动特性提供更​​平稳的操作和提高的生产率,但MEHF的主要性能优势在于其在高温下保持泵送效率的有效性。

新能源汽车玻璃钢水槽成型热压四柱油压机泵内部泄漏随温度升高和粘度降低而增加。高VI流体的降低速率低于标准单粘度流体,这有助于减少泄漏并提高泵效率。粘度与温度的关系以及高VI多级液压流体的粘度优势如图3所示。

新能源汽车玻璃钢水槽成型热压四柱油压机高效液压油的优点
图3。 低和高VI油的粘度 - 温度关系

流体选择技术
NFPA根据领先的液压泵制造商的建议发布了旨在支持设备用户的粘度等级选择系统。

基于温度操作窗口(TOW)的概念选择最佳粘度等级,其对应于油粘度在泵中提供可接受性能的温度范围(通常为13至860mm 2 / s)。有关ALTOW系统使用的详细信息,请参见NFPA标准规范T2.13.13-2002,可通过National Fluid Power网站www.nfpa.com获取。

高VI油的性能优势
最常用和广泛使用的粘度等级是ISO 32,46和68.以下部分比较了这三种流体的单级(低粘度指数)和多级(高粘度指数)版本的性能。重要的是要认识到,必须在高压液压系统中使用剪切稳定的流体才能达到理想的性能。

具有低剪切稳定性的流体可商购获得,并且通常旨在用于低压系统或用于其他应用,例如自动变速器(ATF)。在此项工作中选择用于比较的多级流体用于新能源汽车玻璃钢水槽成型热压四柱油压机高压液压系统服务,并具有出色的剪切稳定性,符合MEHF性能等级定义。

有关这些流体的说明,请参见表1.请向您的流体供应商咨询其产品的剪切稳定性,以验证流体性能声明。

新能源汽车玻璃钢水槽成型热压四柱油压机高效液压油的优点
表1。测试油的粘度性质

低温下的性能优势
已经对运行具有10.8ml / rev的排量的移动叶片泵所需的额外能量或流体力学损失(以kW为单位)进行了计算。在800转每分钟和100巴,这是启动时普遍存在的条件。这些数据如图4所示。

新能源汽车玻璃钢水槽成型热压四柱油压机高效液压油的优点
图4.作为温度,ISO等级和VI 的函数的流体力学损失

新能源汽车玻璃钢水槽成型热压四柱油压机高效液压油的优点
*性能提升基于剪切后的用过的油粘度
表2. 100 VI流体 在80ºC,200 bar和2,000 rpm时提供与200 VI流体相同体积所需的额外时间

考虑到0℃下ISO VG 46流体的例子,表4中的数据表明,单级流体比MEHF需要多125%的能量(18kW对8kW)来克服粘性阻力。

新能源汽车玻璃钢水槽成型热压四柱油压机高效液压油的优点
*性能提升基于剪切后的使用过的油粘度
表3. 100 VI流体在100ºC,200 bar和2,000 rpm时提供与200 VI流体相同体积所需的额外时间

新能源汽车玻璃钢水槽成型热压四柱油压机高效液压油的优点
*性能提升基于使用过的油粘度,剪切后
表4.高VI油的节能*在80ºC时提供相同的体积(200 bar,2,000 rpm)

假设没有发生流体力学能量损失(转动转子所需的能量),本例中泵的理论功率输入仅为1.4kW。克服100 VI液体较高粘度所需的额外能量在温度低于40ºC时显着增加,并且显着低于0ºC。

高温下的性能优势
作者使用四种不同尺寸的墨盒计算了基于给定车身的叶片泵的实际流量和总功率要求。内部盒组(转子和叶片)的尺寸设计成通过控制每转的排出量来提供特定的流速。

计算在200巴的压力,2,000转的速度和80℃和100℃的两个温度下进行。

流量优势 - 节省时间
知道实际流量Qa,可以确定填充给定线性马达体积V所需的时间。线性马达通常是充满流体的液压缸,移动在负载下传递运动的杆。

时间= V / Qa [等式2]

通过计算具有相同ISO VG等级但不同VI的两种油所需的时间比,可以估计高VI油输送相同体积流体的时间优势。在这项工作中,作者使用Sonic 40分钟剪切试验后高VI油的粘度来计算实际流速(表1)。这表示在2,000 psi叶片或活塞泵系统中对使用过的油粘度的良好估计。

时间(VI = 100)/时间(VI = 200)= Qa(VI = 200)/ Qa(VI = 100) [等式3]

当增加墨盒尺寸和提高ISO等级时,高VI油提供的益处减少。这是因为筒越大,内部泄漏相对于泵流量越低。

现场研究表明,新能源汽车玻璃钢水槽成型热压四柱油压机的最高工作温度通常超过100ºC。因此,还计算了在该较高温度下该系列泵中的流速。表4中的数据表明,100℃时的高VI流体可使流速提高5%至30%,从而使气缸更快地填充。

将80ºC的数据与100ºC的数据进行比较,可以看出,当流体温度升高到80ºC以上时,高VI流体显示出更大的优势。

效率优势 - 节省成本
知道输送液压动力所需的总功率并克服流体力学损失,可以确定填充体积V的线性马达所需的能量。

能量=总功率*时间 [公式4]

作者使用不同VI的流体计算了在80ºC和100ºC下驱动泵所需的功率。这使他们能够确定在给定压力和泵速下输送相同体积流体所需的能量差。

能量(VI = 100)/能量(VI = 200)=
功率(VI = 100)* Qa(VI = 200)/(功率(VI = 200)
* Qa(VI = 100)) [等式5]

表4中的数据表明,在80℃,200巴和2,000转/分的高VI多级流体可以比100个VI流体节省2%到20%的能量消耗。

新能源汽车玻璃钢水槽成型热压四柱油压机高效液压油的优点
*性能提升基于使用过的油粘度,剪切后x未报告数据,因为100 VI油ISO 32和46 的容积效率低于50%。
表5.高VI油的节能*在100ºC下提供相同的体积

与流速优势部分采用的方法类似,作者还计算了100ºC时的能耗,以确定在接近典型峰值工作温度的温度下的潜在节能。表5中的数据表明,在100ºC,200 bar和2,000 rpm下的高VI流体可以节省5%到28%的能耗。

随着流体温度的升高,归因于高VI流体的能量节省被放大。

相对运营成本比较
本文中介绍的相对节能数据可用于生成特定应用的成本节约估算。考虑单个移动叶片泵在典型的移动建筑设备运行条件下运行200 bar,2,000 rpm和80°C的情况。根据具体的泵尺寸,潜在的柴油燃料节省范围为每年200至300加仑。可以使用以下公式进行成本节省计算:

总燃料消耗(升)=
泵功率要求(kW)*
泵运行小时数(小时)*
柴油燃料消耗率(0.22 kg / kWh)*
柴油燃料密度(1.19升/ kg) [等式6]

节省燃料(升)=
总燃料消耗*
相对节能(表4和表5中的百分比) [等式7]

节省成本=燃料节省*柴油燃料的当地成本 [公式8]

表6和表7列出了单泵和中型建筑设备车队中ISO 46液压油的燃料和成本节省计算。

一个

C

d

千瓦

15.5

24.0

31.9

48.1

使用加仑柴油加仑

2141

3316

4407

6,645

加仑柴油加仑

313

224

201

182

年度$ Saved

563美元

403美元

362美元

328美元

表6。燃料和成本节省 - 单个移动叶片泵200 bar,2,000 rpm,80°C。假设:8小时/天,250天/年,美国柴油燃料价格为1。80美元/加仑,200 VI MEHF 46级节省成本流体与单一流体。


一个

C

d

千瓦

15.5

24.0

31.9

48.1

柴油加仑救了

37557

26888

24108

21,797

年度$ Saved

67,603美元

48,398美元

$ 43,494

39,235美元

表7.燃料和成本节省 - 建筑设备车队 - 100台[200移动叶片泵200 bar,2,000 rpm,80°C]假设:8小时/天,150天/年,美国柴油燃料为1.80美元/加仑,200 VI MEHF 46级流体与单级流体相比可节省成本。

对具有三种不同ISO等级(VG 32,46和68)和两种不同粘度指数(100和200)的六种液压油的低温和高温性能进行比较,结果表明:

符合MEHF性能等级定义的高VI油在低于40°C的温度下显着降低了流体力学损失。在启动温度下,流体力学效率的提高可超过50%,从而降低能耗,缩短预热时间并减少磨损。

在80°C和100°C的温度下,对一系列叶片泵的计算表明,高VI油可提供更高的流速和更好的整体效率。

这意味着更高的新能源汽车玻璃钢水槽成型热压四柱油压机设备生产率,以及由于更低的燃料消耗而显着降低设备用户的运营成本。使用MEHF型油时,在标准操作条件下可以节省高达20%的能源和燃料。在峰值工作温度下可以实现更高的生产率提升和节省。

在单个叶片泵中使用最高效液压油所节省的成本每台泵每年约为400美元。预计这一优势将使中型设备车队每年节省约50,000美元。

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