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1、 液壓油箱設(shè)計(jì) 1.2.1 油箱容積的計(jì)算 油箱必須有足夠大的容量 , 以保證系統(tǒng)工作時(shí)能保持一定的液位高度 , 對(duì)于管路 較長(zhǎng)的系統(tǒng) , 還應(yīng)考慮液壓系統(tǒng)停止工作時(shí)能容納油液自由流回油箱時(shí)的容量 ; 此外 , 還應(yīng)考慮沉淀雜質(zhì) , 分離水、氣和散熱等方面的效果。 (1) 根據(jù)經(jīng)驗(yàn) , 油箱有效容量一般為泵每分鐘流量的 3 倍~7 倍。對(duì)于固定設(shè)備而言 , 空間、面積不受限制 , 應(yīng)采用較大的容量 ; 而對(duì)于行走機(jī)械和冷卻效果比較好的設(shè)備 , 油箱的容量可選擇小些。 (2) 油箱容量大小可以從散熱角度設(shè)計(jì) , 先

2、計(jì)算出發(fā)熱量和散熱量 , 再從熱平衡角度計(jì)算出油箱容積。在進(jìn)行油箱中液體的熱平衡計(jì)算時(shí) , 我們假設(shè)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的能量損失全部都轉(zhuǎn)為熱能用于加熱工作液體 , 而工作液體所吸收的熱量 , 又僅依靠油箱向周圍環(huán)境散發(fā)。這時(shí) , 液體溫度 T 為 :T=T0+HKA(1-е -KAt/cm) 。 (1) 式中 :T0 ——環(huán)境溫度 , K; H——液壓系統(tǒng)單位時(shí)間的發(fā)熱量 , W,H? N(1- η), 其中為 N 為功率 , η 為效率 ; K——油箱的散熱系數(shù) , W/ (m2?K); A——油箱的散熱面積 , m2; c——

3、液體的比熱容 , 對(duì)于礦物油 c=1 675J/ (kg?K) ~2 093J/ (kg?K); m——油箱內(nèi)液體的質(zhì)量 , kg; t ——系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間 , s 。 式 (1) 中的 K 在通風(fēng)不良時(shí)取 8W/ (m2?K) ~9W/(m2?K), 通風(fēng)良好時(shí)取 15W/(m2?K),風(fēng)扇冷卻時(shí)取 23W/ (m2?K), 循環(huán)水冷卻時(shí)取 110W/ (m2? K) ~174W/ (m2?K) 。從理論上講 , 只有當(dāng) t?? 時(shí), 油箱中液體的溫度才能達(dá)到絕對(duì)平衡狀態(tài) , 此時(shí)溫度為其最高溫度 Tmax

4、,即 : Tmax=T0+HKA。 如果限制油箱中液溫的最大值 Tmax?[T], 那么所需油箱的最小散熱面積 Amin 為: Amin=HK([T]-T0) 。(2) 通常在設(shè)計(jì)時(shí) , 可取 [T] =60?~65?, 即[T]?333K~338K。 如油箱尺寸的高、寬、長(zhǎng)之比為 1?1?1~ 1?2?3, 油面高度達(dá)油箱高度的 80%時(shí), 油箱靠自然冷卻 , 系統(tǒng)保持在允許溫度 [T] 以下時(shí) , 油箱散熱面積可用下列近似公式計(jì)算 :A?6.663V2 。 式中 :V ——油箱的散熱體積 , m3 。

5、當(dāng)取 K=15W/ (m2?K)時(shí), 令 A=Amin,則油箱散熱的最小體積 : Vmin?(H[T]- T0)310-3 。(3 ) 1.2.2 箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 油箱箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下幾點(diǎn) :? 根據(jù)油箱自然散熱的最小體積 , 適當(dāng)?shù)? 選取長(zhǎng)、寬、高的尺寸 ;? 油箱的底部離地面 150mm以上 , 以便于搬移、放油和散熱 ;? 壁板的厚度應(yīng)考慮油箱容積的大小及實(shí)際工況 , 在條件允許的情況下 , 盡量選薄些 , 以減輕油箱重量 ;? 底板由于承受油箱內(nèi)液體的重量 , 需要加厚 , 在容積較小時(shí) , 可以選擇與壁板等厚 , 但為了保

6、證底板在承受重力時(shí)不致變形 , 底板必須加筋 , 為便于清理油液 , 底板要有適當(dāng)?shù)男倍?;? 設(shè)置隔板將 吸油區(qū)、回油區(qū)分開 , 使液流按一定方向流動(dòng) , 將油液流動(dòng)中的氣泡與雜質(zhì)分離和沉淀 , 以提高散熱效果 , 隔板高度不得低 于液面高度的 3/4;? 油箱的排油口與回油口之間的距離應(yīng)盡可能遠(yuǎn)些 , 管口都應(yīng)插入最低液面之下 , 以免發(fā)生吸空和回油沖濺產(chǎn)生氣泡 , 管口制成 45?的斜角 , 以增大 吸油及出油的截面 , 使油液流動(dòng)時(shí)速度變化不致過大 , 管口應(yīng)面向箱壁 , 吸油管距箱 底 距離 H?2D(D為管徑 ), 距箱邊 ?3D

7、,回油管距箱底距離 h?3D;?為使換油時(shí)油液和 污物能順 利地從放油孔流出 , 放油孔設(shè)置在油箱底部最低的位置 ;? 考慮到清洗換油 的方便 , 設(shè)置人孔 , 以便于油箱內(nèi)沉淀物的定期清理。 1.2.3 箱蓋的設(shè)計(jì) 箱蓋的結(jié)構(gòu)型式有兩種 : 與箱體焊接為一體型和大揭蓋型。但不論哪種型式 , 合 理選取頂板的厚度值至關(guān)重要。根據(jù)液壓系統(tǒng)布置型式 , 泵組布置有旁置式和上置 式等。若泵組布置為上置式 , 則必須考慮頂板在受泵組重力作用時(shí)不發(fā)生彎曲變 形。因此 , 應(yīng)根據(jù)受力平衡選取頂板厚度。頂板上主要承受彎曲變形 , 正應(yīng)力的最大

8、 值為 : σ max=(6Pa/bh2)?[ σ] 。(4) 式中 : P ——頂板上所放置泵組的重力 , N; a——頂板上所放置泵組至箱邊的距離 , mm; b——頂板寬度 , mm; h——頂板厚度 , mm; [ σ] ——鋼板材料的彎曲許用應(yīng)力 , N/mm2。從而可得出頂板的厚度 h 為:h?6Pab[ σ] 。 2 箱體結(jié)構(gòu)的改進(jìn) 2.1 人孔蓋結(jié)構(gòu)的改進(jìn) 國外的油箱人孔蓋開在油箱頂部 , 觀測(cè)和清理油箱比較困難。因此 , 將人孔開在 箱體側(cè)面 , 在側(cè)板上焊一塊法蘭 , 將人孔蓋用螺栓固定其上 , 這樣就增加了箱體的重量。后來經(jīng)過改進(jìn) , 將螺栓直接焊在側(cè)板上 , 再將人孔蓋固定上去 , 這樣既減輕了箱 體重量又保證了其密封性能的完好。但在一些需要觀測(cè)油箱內(nèi)部的情況下 , 這種金 屬悶蓋結(jié)構(gòu)觀測(cè)起來就比較困難。為了解決這一問題 , 可將人孔蓋做成透明的。 2.2 油盤的設(shè)置 為了收集從泵、閥等液壓元件中漏出的液體 , 通常在底板位置處沿箱體周邊做 一油盤 , 以收集安裝在油箱上的液壓元件中所滲漏的液體。