開式液壓油箱設計方法

2022-12-15 10:51:04 字數 2911 閱讀 6562

液壓系統設計時,往往在系統原理及管路的配置上花費很多精力,但在液壓油箱的設計時,很少有人去精心地設計,導致這樣那樣的不適用,從而影響系統效能的充分發揮。比如:如果油箱容積小了,系統執行一段時間後油溫過高,油的粘度下降,洩漏增加;吸油濾油器配置不當,導致液壓幫浦吸油不暢,幫浦易吸空,雜訊大,易損壞等等。

油箱容量包括油液容量和空氣容量。油液容量是指油箱中的油液最多時,即液面在液位計的上刻度線時的油液體積。在最高液面以上要留出等於油液容量10%~15%的空氣容量。

1.1根據經驗初步確定

按經驗,固定裝置用油箱的油液容量應是系統液壓幫浦流量的3~5倍,行走裝置為0.5~1.5倍的幫浦流量。據有些國外資料介紹,油箱容量也可以用公式估算

式中:v——油箱總容量(l)(包括10%~15%的空氣容量)q——開式迴路部分液壓幫浦流量的總和(l / min)ez——單作用液壓缸的總容積(l)

如果系統中採用了冷卻器,則油箱容量可以減小。1.2根據熱平衡條件驗算

(1)已知單位時間內系統的總發熱量h1(j / h);

(2)單位時間內冷卻器的散熱量(如果有的話j/h);

式中:qa——風扇風量(m3 / h)

ρk——空氣密度(取ρk=1.29kg/m3)cp——空氣比熱容(取cp=1008j/kg·k)δt——散熱溫差(取δt=10k)

(3)單位時間內液壓系統本身由於溫公升所吸收的熱量j / h)式中:c1——油箱材料的比熱容

(取c1=502j/kg·k)c2——油液的比熱容

(取j/kg·k)m1,m2——油箱和油的質量(kg)δt——每小時系統溫度與環境溫度之差(4)單位時間內油箱的散熱量

式中:k——油箱散熱係數其大小與環境有關(參見有關設計手冊)a——油箱散熱面積(m2)

δt——系統溫度與環境溫度之差(一般取≤80℃)

(5)驗算h4是否稍大於h1-h2-h3,如果相差甚遠,一方面可重新確定油箱容量,另一方面,可考慮增大或減小冷卻器,直到合適為止。(為簡單起見未計管路及元件表面的散熱。)

此外,還要驗算機器上所有液壓缸全伸狀態下,油箱的油位不低於最低允許油位;所有液壓缸全縮時,油箱的油位不高於最高油位。2油箱的結構設計

長期以來,液壓油箱的結構型式,基本上是由矩形板摺邊壓形成四稜柱,再用封板堵住兩側而構成,如圖1所示。

端部封板及中間隔板由沖壓成形,箱體是經四次壓圓角,接頭外焊接而成的。這種結構的液壓油箱製造工藝較差,主要表現在箱體鋼板下料時要求的精度較高;壓形的**量因每次供貨鋼板的機械效能不同有所不同,導致箱體的圓角與襯板的半徑吻合不良;不同機型上的液壓油箱必須使用自己專用的一套壓型模具。每套模具的體積大、造價高、利用率低。

圖2所示的液壓油箱完全不用壓形模,而是利用摺邊機折邊成形。箱底面及端部,以及箱底面和側面分別折成u形斷面;再焊好加油口和中間隔板等附件後,扣合拼焊而成。這種結構的液壓油箱具有以下優點:

下料精度要求不高;對原材料機械效能適應力強;摺邊部位可隨意調整,適合多品種小批量生產;不用模具,大大節省了費用,縮短了生產週期等等。這種結構的液壓油箱,近年來被我們廣泛應用在工程機械、建築機械等行走機械上。

3油箱附件的配置及其注意事項

油箱附件的配置,一般是根據液壓系統的要求來進行的,但不外乎包括空氣濾清器、吸回油濾油器、液位液溫計等等。3.1空氣濾清器

對開式油箱來說,空氣濾清器是必備的。通常,它兼作注油口用,其容量一般按幫浦最大流量的1.5~2倍選取,以便即使在系統尖峰需要期間液面迅速下降時也能在油箱內保持大氣壓力。通常將它置於油箱的頂部,對行走機械,濾清器安放位置應考慮車輛爬最大坡度和下坡時不致使油液從其中溢位(見圖3)。

3.2吸油濾油器

吸油濾油器一般作保護型過濾器用,用來保護液壓幫浦不被較大顆粒汙染物所損壞。常常安放在液壓油箱的裡面。

我們知道,在幫浦吸油口安放過濾器後,一定會使吸油阻力增加。有些變數幫浦,特別是某些負荷敏感幫浦,其吸油口的真空度是有嚴格要求的。為了達到所需的真空度要求,不裝吸油濾油器。

對於這種情況,則系統中設有回油濾油器。另外,液壓油箱結構合理、清洗方便,能保證液壓油箱較高的清潔度,也能保證幫浦不受大顆粒汙染物的損害。設有吸油濾油器的系統,為了滿足液壓幫浦吸油口真空度的要求,特別是需要冷啟動的情

況下,可以從以下幾個方面來做:(1)適當增大過濾能力;(2)吸油口盡可能的短而直;(3)選擇設計良好的過濾器;

(4)如果有可能,將液壓油箱安裝在幫浦吸油口以上;

(5)選擇較小的液壓油箱,以便在短期內達到操作溫度和粘度。吸油濾油器的過濾精度一般選擇在40~125μm之間較合適。吸油濾油器通常有兩種型別:

只有濾芯的和有濾芯又有濾殼的。只有濾芯的濾油器成本低,缺點是:a換濾芯時無法靠其自身封住油;b吸油口處真空度不能在濾油器上顯示出來。

帶濾芯和濾殼的濾油器不僅有自封能力而且可方便地帶有真空表,被應用得越來越廣。3.3回油濾油器

回油濾油器一般作工作型過濾器用,常選用精濾器。要獲得最佳過濾能力,必須滿足兩個條件:

實際流量qsh不僅要考慮幫浦的最大流量,還要考慮不等面積液壓缸、系統的蓄能器等因素。

(2)對於回油濾油器,在潔淨狀態下,自身總壓差這個極限值可以保證濾油器在實際使用中達到流量及壽命的最佳化。δpz為濾殼的壓差δp1k和濾芯的壓差δp1x之和。利用近似公式:

式中:δp1k和δp1x——根據濾油器流量特性曲線可查得ρ——油的密度υ——油的運動粘度

如果算得則表示已選擇到合適的濾油器規格。否則,要用下乙個較大規格的濾油器來重新進行計算,直到上述條件滿足為止。過濾精度的確定:

濾油器的過濾精度一般按液壓裝置中對清潔度要求最高的液壓元件來確定。

安放位置:它可以被安放在油箱的頂部或側面。但必須保證油液的出口始終淹沒在液面以下,以防產生泡沫。3.4液位、液溫計

小型油箱液位計的最高刻度線對應油液最高位置,最低刻度線對應最低允許油位(為了確保液壓幫浦不吸空,最低允許油位一般設在幫浦吸油口以上75mm左右)。大型油箱,在最低允許油位處設一小液位計,或使用液位感測器。當液位達到最低允許油位時,發出報警訊號,提醒操作者加油。

液位計安放在便於觀察的地方。

通訊位址:徐州工程機械研究所江蘇省徐州市金山橋開發區工業一區(221004)

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