液压油箱设计

液压油箱设计
1.2.1 油箱容积的计算
油箱必须有足够大的容量,以保证系统工作时能保持一定的液位高度,对于管路较长的系统,还应考虑液压系统停止工作时能容纳油液自由流回油箱时的容量;此外,还应考虑沉淀杂质,分离水、气和散热等方面的效果。

(1)根据经验,油箱有效容量一般为泵每分钟流量的3倍~7倍。

对于固定设备而言,空间、面积不受限制,应采用较大的容量;而对于行走机械和冷却效果比较好的设备,油箱的容量可选择小些。

(2)油箱容量大小可以从散热角度设计,先计算出发热量和散热量,再从热平衡
角度计算出油箱容积。

在进行油箱中液体的热平衡计算时,我们假设液压传动系统的能量损失全部都转为热能用于加热工作液体,而工作液体所吸收的热量,又仅依靠油箱向周围环境散发。

这时,液体温度T为:T=T0+HKA(1-е-KAt/cm) 。

(1)………………
式中:T0——环境温度, K;
H——液压系统单位时间的发热量, W,H?
N(1-η),其中为N为功率,η为效率;
K——油箱的散热系数, W/ (m2?K);
A——油箱的散热面积, m2;
c——液体的比热容,对于矿物油c=1 675J/
(kg?K) ~2 093J/ (kg?K);
m——油箱内液体的质量, kg;
t——系统连续运转的时间, s。

式(1)中的K在通风不良时取8W/ (m2?K) ~9W/(m2?K),通风良好时取
15W/(m2?K),风扇冷却时取23W/ (m2?K),循环水冷却时取110W/ (m2?
K) ~174W/ (m2?K)。

从理论上讲,只有当t??时,油箱中液体的温度才能达到绝
对平衡状态,此时温度为其最高温度Tmax,即:
Tmax=T0+HKA。

如果限制油箱中液温的最大值Tmax?[T],那么所需油箱的最小散热面积Amin为: Amin=HK([T]-T0) 。

(2)……………………
通常在设计时,可取[T] =60?~65?,即[T]?333K~338K。

如油箱尺寸的高、宽、长之比为1?1?1~
1?2?3,油面高度达油箱高度的80%时,油箱靠自然冷却,系统保持在允许温度[T]
以下时,油箱散热面积可用下列近似公式计算:A?6.663V2。

式中:V——油箱的散热体积, m3。

当取K=15W/ (m2?K)时,令A=Amin,则油箱散热的最小体积:
Vmin?(H[T]-T0)3×10-3。

(3)………………
1.2.2 箱体结构的设计
油箱箱体结构的设计应遵循以下几点:?根据油箱自然散热的最小体积,适当地
选取长、宽、高的尺寸;?油箱的底部离地面150mm以上,以便于搬移、放油和散热;?壁板的厚度应考虑油箱容积的大小及实际工况,在条件允许的情况下,尽量选薄些,
以减轻油箱重量;?底板由于承受油箱内液体的重量,需要加厚,在容积较小时,可以
选择与壁板等厚,但为了保证底板在承受重力时不致变形,底板必须加筋,为便于清
理油液,底板要有适当的斜度;?设置隔板将吸油区、回油区分开,使液流按一定方
向流动,将油液流动中的气泡与杂质分离和沉淀,以提高散热效果,隔板高度不得低
于液面高度的3/4;?油箱的排油口与回油口之间的距离应尽可能远些,管口都应插
入最低液面之下,以免发生吸空和回油冲溅产生气泡,管口制成45?的斜角,以增大
吸油及出油的截面,使油液流动时速度变化不致过大,管口应面向箱壁,吸油管距箱底
距离H?2D(D为管径),距箱边?3D,回油管距箱底距离h?3D;?为使换油时油液和污物能顺利地从放油孔流出,放油孔设置在油箱底部最低的位置;?考虑到清洗换油的方便,设置人孔,以便于油箱内沉淀物的定期清理。

1.2.3 箱盖的设计
箱盖的结构型式有两种:与箱体焊接为一体型和大揭盖型。

但不论哪种型式,合理选取顶板的厚度值至关重要。

根据液压系统布置型式,泵组布置有旁置式和上置式等。

若泵组布置为上置式,则必须考虑顶板在受泵组重力作用时不发生弯曲变形。

因此,应根据受力平衡选取顶板厚度。

顶板上主要承受弯曲变形,正应力的最大值为:
σmax=(6Pa/bh2)?[σ] 。

(4)…………………
式中: P——顶板上所放置泵组的重力, N;
a——顶板上所放置泵组至箱边的距离,
mm;
b——顶板宽度, mm;
h——顶板厚度, mm;
[σ]——钢板材料的弯曲许用应力, N/mm2。

从而可得出顶板的厚度h
为:h?6Pab[σ] 。

2 箱体结构的改进
2.1 人孔盖结构的改进
国外的油箱人孔盖开在油箱顶部,观测和清理油箱比较困难。

因此,将人孔开在箱体侧面,在侧板上焊一块法兰,将人孔盖用螺栓固定其上,这样就增加了箱体的重量。

后来经过改进,将螺栓直接焊在侧板上,再将人孔盖固定上去,这样既减轻了箱
体重量又保证了其密封性能的完好。

但在一些需要观测油箱内部的情况下,这种金属闷盖结构观测起来就比较困难。

为了解决这一问题,可将人孔盖做成透明的。

2.2 油盘的设置
为了收集从泵、阀等液压元件中漏出的液体,通常在底板位置处沿箱体周边做一油盘,以收集安装在油箱上的液压元件中所渗漏的液体。