一种液压油箱智能温控系统及其设计方法技术方案

本发明专利技术公开了一种液压油箱智能温控系统及其设计方法，该系统设置在液压油箱内，包括加热装置、散热装置和测温反馈装置；加热装置包括相互连接的外接固态继电器、温度控制器和加热隔板，加热隔板由铝合金外壳封装，在加热隔板内设有若干PTC热敏电阻；散热装置为封装在液压油箱的侧壁的相变材料夹层内的散热板；测温反馈装置由若干PT100型热电阻组成；使用时，利用陶瓷基PTC热敏电阻对液压油进行加热，利用由Na2SO4·

【技术实现步骤摘要】
一种液压油箱智能温控系统及其设计方法


[0001]本专利技术涉及液压
，具体涉及一种液压油箱智能温控系统及其设计方法。

技术介绍

[0002]液压油箱是一种用来存储液压系统所需工作介质的特制容器，是起重机液压系统中的重要辅件；
[0003]液压油的温度值大小对液压系统的工作状态尤其是液压元件工作影响较大，当油箱中的油温过低时导致油液粘度变大，产生内摩擦力，流阻增大，自吸能力下降，液压油供油不足，执行机构动作迟缓，导致出现发热情况，工作效率低；当油箱中的油温过高时，粘度迅速下降，当液压油温度达到60℃时，每当温度上升8～10℃，液压油焦化变质速度将大大加快；油液粘度降低使润滑油膜变薄，液压元件相互之间的摩擦加剧，密封性不足导致泄漏量增加，引发液压系统故障，无法正常工作；
[0004]因此，设计一种能够自动控制液压油箱油温的控制系统，来满足液压系统在高低温、多地域、长时间、高强度等复杂工况下的应用需求，是本领域一个亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]针对上述存在的问题，本专利技术旨在提供一种液压油箱智能温控系统及其设计方法，本方法通过从液压油箱的加热和散热两个层面进行分析和设计，设计了一种液压油箱智能温控系统，在使用时，利用陶瓷基PTC热敏电阻对液压油进行加热，利用由Na2SO4·
10H2O为主体结晶水合盐相变材料制成的散热板对液压油进行散热，能够实现对液压油箱的智能加热和散热，可有效防止油液加热过程中的局部高温，出现油液变质情况，具有温控功能显著，可适应宽温域应用场合的特点。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0007]一种液压油箱智能温控系统，所述智能温控系统设置在液压油箱内，包括加热装置、散热装置和测温反馈装置；
[0008]所述加热装置包括加热隔板和封装在加热隔板内的加热单元，所述加热隔板为密封的铝合金封装，所述加热单元与电源和测温反馈装置连接；
[0009]所述散热装置为封装在液压油箱侧壁和底壁上的散热板内侧的相变材料夹层内的散热单元，且所述散热单元由Na2SO4·
10H2O为主体结晶水合盐相变材料制成；
[0010]所述测温反馈装置包括PT100型热电阻、温度控制器、温度传感器和液晶显示屏，所述PT100型热电阻安装于液压油箱内的不同位置和深度，通过通断控制开关与温度控制器连接，温度控制器通过设定目标温度，控制散热单元工作，并通过温度传感器连接嵌入在油箱上盖的液晶显示器，实时显示油液温度。
[0011]优选的，所述的加热单元由若干相互连接的B
‑
100型的陶瓷基PTC热敏电阻组成，所述PTC热敏电阻与电源阳极和电源阴极连接，依靠电源给PTC热敏电阻提供电能；同时所述PTC热敏电阻的导线通过紫铜管与固态继电器和温度控制器连接，通过温度控制器控制
PTC热敏电阻工作。
[0012]优选的，所述的散热单元在液压油箱的侧壁的相变材料夹层内的封装形式为相变微胶囊，所述散热板采用非点焊和卡槽式的方式安装在油箱底面和侧面的卡槽内，通过散热板对散热单元进行复合式封装，将相变微胶囊分离封装在油箱的框性隔板和底板中，侧面框性隔板与底板之间相互隔绝。
[0013]优选的，所述的侧面框性隔板里安装固
‑
液微胶囊散热材料，底板中安装固
‑
固相变散热材料。
[0014]优选的，所述的温度控制器为AI
‑
519型温度控制器，精度为0.3级，可实现加热制冷双输出。
[0015]一种液压油箱智能温控系统的设计方法，包括步骤
[0016]S1.设计液压油箱智能加热装置；
[0017]S101.建立不同环境温度下的PTC热敏电阻的电阻值模型；
[0018]S102.在不考虑油箱散热情况下，计算液压油箱内的加热装置功率；
[0019]S103.根据已得的加热装置功率设计确定加热装置尺寸；
[0020]S2.设计液压油箱智能散热装置；
[0021]S201.计算液压油箱内的液压系统发热量；
[0022]S202.计算液压油箱内的液压系统散热量；
[0023]S3.在液压油箱内布设PT100型热电阻。
[0024]优选的，步骤S101所述的不同环境温度下的PTC热敏电阻的电阻值模型的建立过程包括
[0025](1)在恒温水箱中放置一块B
‑
100型陶瓷基PTC热敏电阻，通过调节水温来测量对应电阻值，并利用温度测量仪和电阻测量仪来测量温度和电阻的数值，并进行数据记录，得到其电阻
‑
温度特性曲线；
[0026](2)通过电阻
‑
温度特性曲线可得B
‑
100型陶瓷基PTC热敏电阻的居里温度为60℃，当PTC热敏电阻的温度低于60℃时，电阻率约为3900Q
·
cm，始终为一个定值；当PTC热敏电阻的温度在60℃以上时，温度增加至80℃，其电阻率呈指数型增长；
[0027](3)把B
‑
100型陶瓷基PTC热敏电阻60℃后的电阻值与温度的数据在计算机上进行拟合，可得：
[0028]ρ
(PTC)
＝10
β+BT
ꢀꢀꢀ
(1)
[0029]式(1)中，β表示与电阻相关的特性参数；B表示电阻—温度曲线的斜率；
[0030](4)则电阻值可表示为：
[0031][0032]式(2)中，S表示PTC热敏电阻的横截面积，D表示PTC热敏电阻的厚度；
[0033]则可得PTC热敏电阻的温度系数可表示为：
[0034][0035]式(3)中，T表示PTC热敏电阻的温度，通过式(3)可计算在不同环境温度下的PTC热敏电阻的电阻值。
[0036]优选的，步骤S102和步骤S103所述的液压油箱内的加热装置功率和加热装置尺寸
的计算过程包括
[0037](1)液压油箱内的加热装置功率的计算
[0038]设加热装置的功率为Pj，液压油箱内的有效容积为V，油箱所处的环境温度为t1，液压油需要加热的预定温度为t2，加热时间为T，液压油的比热容为ρ，液压油的密度为C，建立加热装置所需功率的计算模型为：
[0039][0040]根据式(4)，在不考虑油箱散热情况下，可求得加热装置所需功率，进而确定加热装置的功率，使用型号为B
‑
100型的陶瓷基PTC热敏电阻作为加热元件；
[0041](2)加热装置尺寸的设计
[0042]设所需加热装置的加热能量为Q，传热系数为K，所需加热装置的表面积为A，液压油温度变化值为Δt，则可得加热装置的表面积为：
[0043]Q＝KAΔt
ꢀꢀꢀ
(5)
[0044]根据式(5)，可求得
[0045]A＝0.12m2ꢀꢀꢀ
(6)
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液压油箱智能温控系统，其特征在于：所述智能温控系统设置在液压油箱内，包括加热装置、散热装置和测温反馈装置；所述加热装置包括加热隔板和封装在加热隔板内的加热单元，所述加热隔板为密封的铝合金封装，所述加热单元与电源和测温反馈装置连接；所述散热装置为封装在液压油箱侧壁和底壁上的散热板内侧的相变材料夹层内的散热单元，且所述散热单元由Na2SO4·
10H2O为主体结晶水合盐相变材料制成；所述测温反馈装置包括PT100型热电阻、温度控制器、温度传感器和液晶显示屏，所述PT100型热电阻安装于液压油箱内的不同位置和深度，通过通断控制开关与温度控制器连接，温度控制器通过设定目标温度，控制散热单元工作，并通过温度传感器连接嵌入在油箱上盖的液晶显示器，实时显示油液温度。2.根据权利要求1所述的一种液压油箱智能温控系统，其特征在于：所述的加热单元由若干相互连接的B
‑
100型的陶瓷基PTC热敏电阻组成，所述PTC热敏电阻与电源阳极和电源阴极连接，依靠电源给PTC热敏电阻提供电能；同时所述PTC热敏电阻的导线通过紫铜管与固态继电器和温度控制器连接，通过温度控制器控制PTC热敏电阻工作。3.根据权利要求1所述的一种液压油箱智能温控系统，其特征在于：所述的散热单元在液压油箱的侧壁的相变材料夹层内的封装形式为相变微胶囊，所述散热板采用非点焊和卡槽式的方式安装在油箱底面和侧面的卡槽内，通过散热板对散热单元进行复合式封装，将相变微胶囊分离封装在油箱的框性隔板和底板中，侧面框性隔板与底板之间相互隔绝。4.根据权利要求3所述的一种液压油箱智能温控系统，其特征在于：所述的侧面框性隔板里安装固
‑
液微胶囊散热材料，底板中安装固
‑
固相变散热材料。5.根据权利要求1所述的一种液压油箱智能温控系统，其特征在于：所述的温度控制器为AI
‑
519型温度控制器，精度为0.3级，可实现加热制冷双输出。6.根据权利要求1所述的一种液压油箱智能温控系统的设计方法，其特征在于：所述设计方法包括步骤S1.设计液压油箱智能加热装置；S101.建立不同环境温度下的PTC热敏电阻的电阻值模型；S102.在不考虑油箱散热情况下，计算液压油箱内的加热装置功率；S103.根据已得的加热装置功率设计确定加热装置尺寸；S2.设计液压油箱智能散热装置；S201.计算液压油箱内的液压系统发热量；S202.计算液压油箱内的液压系统散热量；S3.在液压油箱内布设PT100型热电阻。7.根据权利要求6所述的一种液压油箱智能温控系统的设计方法，其特征在于：步骤S101所述的不同环境温度下的PTC热敏电阻的电阻值模型的建立过程包括(1)在恒温水箱中放置一块B
‑
100型陶瓷基PTC热敏电阻，通过调节水温来测量对应电阻值，并利用温度测量仪和电阻测量仪来测量温度和电阻的数值，并进行数据记录，得到其电阻
‑
温度特性曲线；(2)通过电阻
‑
温度特性曲线可得B
‑
100型陶瓷基PTC热敏电阻的居里温度为60℃，当PTC热敏电阻的温度低于60℃时，电阻率约为3900Q
·
cm，始终为一个定值；当PTC热敏电阻
的温度在60℃以上时，温度增加至80℃，其电阻率呈指数型增长；(3)把B
‑
100型陶瓷基PTC热敏电阻60℃后的电阻值与温度的数据在计算机上进行拟合，可得：ρ
(PTC)
＝10
β+BT
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)式(1)中，β表示与电阻相关的特性参数；B表示电阻—温度曲线的斜率；(4)则电阻值可表示为：式(2)中，S表示PTC热敏电阻的横截面积，D表示PTC热敏电阻的厚度；则可得PTC热敏电阻的温度系数可表示为：式(3)中，T表示PTC热敏电阻的温度，通过式(3)可计算在不同环境温度下的PTC热敏电阻的电阻值。8.根据权利要求6所述的一种液压油箱智能温控系统的设计方法，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：何祯鑫，李良，冯永保，于传强，欧阳和，李淑智，韩小霞，魏小玲，王欣，
申请(专利权)人：中国人民解放军火箭军工程大学，
类型：发明
国别省市：