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1、
液壓油箱設(shè)計
1.2.1 油箱容積的計算
油箱必須有足夠大的容量 , 以保證系統(tǒng)工作時能保持一定的液位高度 , 對于管路
較長的系統(tǒng) , 還應(yīng)考慮液壓系統(tǒng)停止工作時能容納油液自由流回油箱時的容量 ; 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 , 油箱有效容量一般為泵每分鐘流量的 3 倍~7 倍。對于固定設(shè)備而言 , 空間、面積不受限制 , 應(yīng)采用較大的容量 ; 而對于行走機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 , 先
2、計算出發(fā)熱量和散熱量 , 再從熱平衡角度計算出油箱容積。在進行油箱中液體的熱平衡計算時 , 我們假設(shè)液壓傳動系統(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 , 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)運轉(zhuǎn)的時間 , s 。
式 (1) 中的 K 在通風(fēng)不良時取 8W/ (m2?K) ~9W/(m2?K), 通風(fēng)良好時取
15W/(m2?K),風(fēng)扇冷卻時取 23W/ (m2?K), 循環(huán)水冷卻時取 110W/ (m2?
K) ~174W/ (m2?K) 。從理論上講 , 只有當(dāng) t?? 時, 油箱中液體的溫度才能達到絕對平衡狀態(tài) , 此時溫度為其最高溫度 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)計時 , 可取 [T] =60?~65?, 即[T]?333K~338K。
如油箱尺寸的高、寬、長之比為 1?1?1~
1?2?3, 油面高度達油箱高度的 80%時, 油箱靠自然冷卻 , 系統(tǒng)保持在允許溫度 [T]
以下時 , 油箱散熱面積可用下列近似公式計算 :A?6.663V2 。
式中 :V ——油箱的散熱體積 , m3 。
5、當(dāng)取 K=15W/ (m2?K)時, 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
油箱箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)遵循以下幾點 :? 根據(jù)油箱自然散熱的最小體積 , 適當(dāng)?shù)?
選取長、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 , 可以選擇與壁板等厚 , 但為了保
6、證底板在承受重力時不致變形 , 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 , 將油液流動中的氣泡與雜質(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 , 使油液流動時速度變化不致過大 , 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
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 2.1 人孔蓋結(jié)構(gòu)的改進
國外的油箱人孔蓋開在油箱頂部 , 觀測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 , 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。但在一些需要觀測油箱內(nèi)部的情況下 , 這種金
屬悶蓋結(jié)構(gòu)觀測起來就比較困難。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。
液壓油箱設(shè)計
