液压系统闭式油箱设计.pdf

第 4期 总第 1 7 9 期 2 0 1 3年 8月 机 械 工 程 与自 动 化 MECHANI CAL ENGI NEERI NG AUT MAT1 0N NO． 4 Aug． 文章编号 1 6 7 2 - 6 4 1 3 2 O 1 3 0 4 0 0 7 4 - 0 2 液压 系统 闭式油箱设计 彭 阿静 中国船舶 重工集 团公 司第 七一。研究所，湖北 宜 昌4 4 3 0 0 3 摘要 讨论 了某水 下大功率振源体 液压 系统油箱 的结 构特点，主要介绍 了闭式油箱容 积从流量和散热角度 的 确定方 法、油箱结构设计要 点．具 有一定 的实用 参考 价值。 关键词 振 源体 ；油箱容积 ；结构 设计 ；液压 系统 中图分类号 TP 2 7 1 ． 3 1 ；T K2 6 3 ． 8 1 文献标识 码 A 0 引言 某水下大功率振源体采用液压系统作为驱动源， 油 箱是液压系统的重要组成部分 ， 其主要作用是用来储存 液压油， 工作时给液压系统提供液压油； 同时油箱还具 有散热作用 ， 通过排气孔逸出溶解在液压油中的空气以 及沉淀油液中的污染 等作用。但是在液压系统实际设 计时， 很少有人对液压油箱进行精心设计， 经常 出现油 箱容积过小， 系统运行一段时间后油温升高过快 ， 引起 液压油黏度下降而造成的泄漏增加； 另外由于液压油不 足 引起 液压泵 吸 空 。这 些 问题 的 出现严 重 影 响 液压 系 统的正常稳定工作， 因此， 液压油箱的设计非常重要。 1 闭式油 箱 的结构 特 点 油箱可以分为开式油箱和闭式油箱 ， 开式油箱 中 油液的液面与大气相通， 而闭式油箱中油液的液面与大 气隔绝。水下振源体在水下工作 ， 采用闭式油箱结构， 油箱焊接在水下振源体中， 油箱接 口采用密封圈密封。 2 油箱容积的确定 油箱 应 有足 够 的容 积 ， 在 液 压 系统工 作 时 ， 液 面 应 保持一定高度， 以防止液压泵 吸空 ； 为了保证溶解于液 压油中的空气逸出， 需 留出等于液压油容量 1 ／ 5的空 气容量 ， 对于管路较长的系统， 系统 中的液压油全部流 回油箱时油箱不会 出现容积不够的情况 ， 油箱最高液 面不应 超过油箱 高度 的 8 O ； 此外还应 考虑沉 淀杂 质 ， 分离水 、 气和散热等方面的效果 。 2 ． 1 从 流量 角度 估 算油 箱容 积 油箱容积与系统 的流量有关 ， 油箱容积应是运转 容量 、 回流容量、 预备容积 ， 空容积之和 。预备容 积等 于油箱内各种装置的总体积 ； 空容积是用于通风 、 容纳 泡沫和热膨胀 量的容积 ， 它 占油箱 总容积 的 1 O ～ 2 O ； 回流容量是系统停止使用时流回的油量； 运转容 量等于系统最大供油量乘以额定时间。 按照液压泵 的流量估算液压油箱 的容积 V， 油箱 容积的计算经验公式为 Ve Q 。 ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 1 其 中 ￡ 为经验系数 ， 对于低压系统 ， e 一2 ～4 ， 对于中压 系统， e 一5 ～7 ， 对于高压系统 ， ￡ 一1 O ～1 2 ； Q为液压泵 额定流量 ， L ／ mi n 。 2 ． 2从散 热 角度 确 定油 箱容 积 无冷却装置的润滑 系统 主要依靠 油箱 的表 面散 热 ， 确定油箱容积时需要考虑它的散热能力 。计算 出 润滑油从摩擦副获得的热量后 ， 从热平衡角度计算油 箱容积。这时， 油箱散热面积的计算式为 AQ热／ h At 。 ⋯ ⋯⋯ ⋯⋯ ⋯⋯ ⋯⋯ ⋯ ⋯ 2 其 中 Q热 为液压系统单位时间内的发热量， W； h为油 箱 表 面 散 热 系 数，油 箱 周 围 通 风 很 差 时，h一 8 w／ m zK ～ 9 w／ 1T I K ， 良 好 时h 1 5 W ／ m。 K ～ 1 7 ． 5 w／ m。 K ， 强 制通 风 时 h 一 2 O W ／ m K ～ 2 3 W ／ m。K ； A t 为 油 温 与 周 围 环境 温度 t 。的温差 。 为了防止油温过高影响液压油润滑性能， 液压油 最高温度 ￡ 应不超过一定值[ ] ， 即是 ≤[ ] ， 那么 油箱的最小散热面积 A 为 Am i,1丽 。 ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 3 通常在设计时， 可取[ ] 一6 O℃～6 5℃， 即[ ￡ ] ≈ 33 3 K ～ 3 3 8 K 。 收稿 日期 t 2 0 1 3 0 3 2 4 ；修 回日期 2 0 1 3 0 4 2 5 作者简介 彭阿静 1 9 8 5 ，男 ，湖北宜 昌人 ，助理工程师 ，硕士 ，主要从 事水下特种设备的研究。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 3年第 4期 彭 阿静 液压 系统 闭式 油箱设计 7 5 3 油箱 结构 设计 振源体油箱是一个半 圆柱体的封 闭油箱 ， 采用整 体框架式焊接结构， 外表面采用蒙皮拼装形式 ， 主要由 油箱蒙皮、 油箱底板 、 隔板 、 前隔板 、 环肋和穿过油箱的 横梁和环圈组成 ， 包括 回油管 、 吸油管 、 隔板 、 接 口盖 板 、 通气孔、 泄油孔、 注油孔等接 口。振源体油箱结构 B c ； 4 }2 】 ＼ 、 、 I 1 『 刁 l ’ 。 。 ＼ 藿 ． [ 安装磁 棒位 。 L l r 示意图如图 1 所示。油箱结构设计具体要点如下 1 回油管位置要靠近箱壁 ， 回油管需插入油 面 以下距油箱底板≥2 为回油管外径 位置 ， 避免 回 油飞溅产生气泡， 回油管 口应切成 4 5 。 斜角， 以增大回 油截面， 使油液流动时速度变化不致过大， 油管切 口应 面向箱壁 ， 以利于散热、 减缓流速和杂质沉淀 。 向 日 向 注 油 孔 液 位 仪 Il - 一 ／ 一 广 、、 l1 。 L ／ I 通 气 孔 1 一环肋 ； 2 --蒙皮 ； 3 --隔板 ； 4 --前梁 ； 5 --环圈 } 6 --接 口盖板 } 7 --接 口座’ 8 --前隔板 ； 9 --油箱底板 图 1 振 源体 油箱结构示意图 2 吸油管位置应远离回油管， 吸油 口可装在运 液面应保持一定高度 ， 以防止液压泵吸空。系统 中的 转时油面高度 2 ／ 3以下， 吸油管离箱底距离 H≥2 D， 液压油全部流回油箱时油箱不会容积不够 ， 油箱最高 距箱壁大于 3 D D为吸油管外径 ， 在吸油管处安装粗 液面不应超过油箱高度的 8 O 。 滤 ， 用做保护型过滤器， 用来保护液压泵不被较大颗粒 8 油箱一般用 2 ． 5 mm～4 mm厚的钢板焊成， 污染物所损坏。粗滤精度一般选择在 4 0 m～1 2 5／ z m 尺寸高大的油箱要加焊角铁和筋板， 以增加刚度。油箱 之 间较合适 。 上若固定电动机、 液压元件时， 安装板要有足够的刚度。 3 用隔板隔开吸油管与 回油管， 最好用一个或 9 要防止油液渗漏和污染 ， 油箱上 的盖板 以及 几个隔板隔开 ， 以增加油液循环距离 ， 使油液有充分时 油管进出口处要加密封装 置。吸油 口应安装滤 网， 注 间沉淀污物 、 排出气泡 和冷却 。隔板高度一般取 油面 油孔需装空气过滤器， 油箱内部安装有磁棒 ， 用以吸附 高度的 3 ／ 4 ， 上隔板用于隔开气泡及浮渣， 下隔板用 于 箱内的微小铁屑。 隔开沉渣。隔板能够提高油箱刚度 ， 隔板 的安排要 防4 结束语 止形成阻塞或死角， 要能分离出最清洁的油层 ， 要考虑 油箱作为水下振源体液压系统的重要组成部分， 泄油与通风的便利。 是保证水下振源体正常工作 的必要条件 。本文主要说 4 用通气孔平衡箱 内外气压 ， 排 出水汽及 由于 明了从流量角度和散热角度确定液压油 箱容积的方 油变质而析 出的酸性挥发物， 通气孔应有过滤装置 。 法 ， 油箱结构设计 的主要设计要点 ， 这些方法已在水下 5 泄油孔应设在油箱的最低处 ， 油箱底面最好 振源体中应用 ， 工作稳定可靠。 有 l 3 0 ～l 1 0的斜度， 泄油孔上部要有挡盖， 使底 参考文献 部油层先排 出。 [ 1 ] 雷天觉． 液压工程手册[ M] ． 北京 机械工业出版社， 1 9 9 0 ． 6 液位仪的最高刻度线对应油液最高位置 ， 最低 [ 2 ] 徐灏 机械设计手册[ M] 第二版 北京 机械工业出版 应 堡 。 止 液 压 琶 安 ’ 最 低 [ 3 ] 成J 大,Z 0先 0 0． ．机 械 设 计 手 册 [ M ] ． 第 四 版 ． 北 京 化 学 工 业 出 版 允 许 油 位 一 般设在油泵吸油口以上 7 5 r n r n 左右 。 一 ⋯ ⋯ ～ ⋯ 一 ⋯ ⋯ ～⋯⋯ ⋯⋯ 7 油箱应有 足够的容 量。在液压 系统工 作时， De s i g n o f Cl o s e d Oi l Ta n k o f Hy d r a u l i c S y s t e m P E N G A - j i n g No ． 7 1 0 RD I n s t i t u t e ，C S I S ，Yi c h a n g 4 4 3 0 0 3 ， C h i n a Ab s t r a c t Th i s p a p e r f i r s t l y d i s c u s s e d t h e c l o s e d o i l t a n k’ S s t r u c t u r e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e hy d r a u l i c s y s t e m o f a n u n d e r wa t e r h i g h - p o we r v i b r a t i o n s o u r c e b o d y ．Th e n，f r o m t h e p e r s p e c t i v e s o f f l o w a n d h e a t e mi s s i o n，i t ma i n l y i n t r o d u c e d t h e me t h o d o f v o l u me c a l c u l a t i o n a n d t h e s t r u c t u r e d e s i g n o f o i l t a n k ．Th i s wo r k i s o f a c e r t a i n p r a c t i c a l v a l u e ． Ke y wo r d s v i b r a t i o n s o u r c e b o d y；v o l u me o f o i l t a n k；s t r u c t u r e d e s i g n ；h y d r a u l i c s y s t e m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m