内燃叉车液压油箱设计.pdf

内燃叉车液压油箱设计 薛白余建福 安徽合 力股份有限公 司 合肥2 3 0 6 0 1 文章编号 1 0 0 1 0 7 8 5 2 0 1 1 0 5 0 0 3 3 0 3 在内燃叉 车液压系统 中，液压油箱作 为重要 的辅助部件 ，用于储存液压 系统的工作介质 ，具 有散热 ，分离油 液 中的水 、气体 ，以及 杂质沉淀 等作用。设 计叉车液压系统时 ，由于受整车空 间 的限制，常出现油箱设计 容积过小 、油箱 附件选 用不合理等情况 ，由此造 成系统运行温 升快 、热 平衡温度 过高，以及 因液压油粘度下降使 泄漏 增 加及泵吸油不 足等现象 ，严重影响液压 系统 正常 稳定的工作。因此，在设 计叉车液压 系统时 ，液 压油箱设计十分重要 。 1 油箱 的功能与结构 特点 叉车液压油箱 主要用 于储存油液 、散 热 、逸 出油液 中的气体 、沉淀油 液 中的污染物等 。其结 构特点是油箱体为封闭式容积 ，箱 内液 面与大气 相通，为开式油箱 ，为防止箱 内油液被大气污染 ， 在油箱顶部设置空气滤清器 呼吸器或透气帽 。 2 油箱容积的确定 油箱必须设计有 足够大的容积 ，以保证系统 工作时油液保持一定的高度 ，在最高液 面以上需 留出等于油液容量 1 ／ 5的空气容量 ；较 大吨位叉 车液压油 箱的设计 ，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 ，以及散热等方面。 2 ． 1 根据经验公式估算容积 按照液压泵 的流量估算液压 油箱 的容积，系 统确定后 ，再按散热要求进行校核。 油箱容积经验公式为 V囟 1 式中 为经验系数，对于低压系统， 2～ 4 ；对于中压系统 ， 5～ 7；对于高压系统， 1 0～1 2 ；对于行走机械 ， 1～2 。Q为液压泵额 定流量 ，L ／ rai n 。 2 ． 2 从 散 热角度确 定 油箱容 积 先计算出发热量 和散热量 ，再根据热 平衡计 算 出油箱容积。热平衡计 算时 ，假设液 压传 动系 统的能量损失全部转化为热能 ，用 于加 热工作 液 体 ，而工作液体所吸收的热量仅通过油箱 向周 围 环境散发。此时，液体温度 U 1 一e 出 2 』 、 ， 1 式中 为环境温度 ，K；J V为液压系统单位 时间的发 热量 单位 W ，H N 17 7 ，N为 功率，叼为效率 K为油箱的散热系数 ，通风不 良 时 ，K8～9 W／ m K ，通 风 良好 时，K l 5 w／ m。 K ，采用风冷，K2 3 W／ m K ， 水冷时，K1 1 0～1 7 4 w／ m K ；A为油箱散 热面积 ，m ；C为 液体 的 比热 容 ，对 于 矿物 油， c 1 6 7 5～ 2 0 9 3 J ／ k g K ；m为油箱内液体的质 参考文献 [ 1 ]李守林 ．我国货架和货架仓库的历史与现状[ J ] ．物流 技术与应用，2 0 0 5 5 7 6 8 1 ． [ 2 ]C E C S 2 3 --1 9 9 0 钢货架结构设计规范[ S ] ． [ 3 ]G B 5 0 0 1 8 --2 0 0 2 冷弯薄壁型钢结构设计规范[ S ] ． [ 4 ]G B 5 0 0 1 7 --2 0 0 3 钢结构设计规范[ S ] ． [ 5 ]余华，汪浩 ． 立体仓储设备货架片的整体稳定性设计 [ J ] ． 机械制造与自动化 ，2 0 0 4 6 3 3 3 6 ． 起重运输机械 2 0 1 1 5 [ 6 ]智少玲 ．横梁式货架的立柱稳定性计算[ J ] ．起重运输 机械 ，1 9 9 4 6 41 1 ． 作 者 谭颖 地 址 北京市学院路 3 0号方兴大厦 7 1 6 邮 编 1 0 0 0 8 3 收稿 日期 2 0 1 01 21 3 3 3 ～ 量 ，k g 。 理论上讲 ，只有当f 趋于无穷大时，油箱中的温 度才能达到绝对平衡状态，此时温度最 高， ／ 1 。若限制油箱最高温度 ，’即 T m a x ≤[ r， ] ，则 所需油箱的最小面积 A 丽 3 通常设计 时 ，一 般取[ T ]6 0℃ ～6 5℃， [ K] 3 3 3～ 3 3 8 K。 油箱 一般 近 似为 长六 面体箱 体 ，其 长 、宽、 高之比取决于主机总体布置 ，约为 1 1 1 ～1 2 3之间 ，油面高度达油箱高度的8 0 ％时，油箱采 用 自然冷却 ，系统保持在允许温度 [ ] 以下时 ， 油箱散热面积可用以下近似公式计算 A 6 ． 6 6 4 式 中 为油箱散热体积，m 。 当 K1 5 W／ m K时，令 A A i ，则可 确定油箱的最小散热体积 √ 10 5 3 油箱结构设计 内燃叉 车液压 油箱 的设 计与整 车布局 相关 ， 与车架 构成整 体结构 ，主要 包括 吸器、加 油盖 、 盖板 、放油塞、滤油器等。油箱结构设计要点 1 油箱设计要有足够的强度和刚度。根据油 箱容积的大小 、实 际工况和整车车体强度确定 板 厚 ，一般为 4～ 6 mm。 2 油箱底脚 的高度一 般在 1 5 0 mlT l 以上 ，以 便于散热和放油 ，其壁厚比箱体壁厚略大。 3 油箱顶盖板上应设置通气孑 L ，使液面与大 气相通。通气 孔处应设置空气滤清器 呼 吸器 ， 空气滤清器既能 呼气 ，又能 吸气 ，具有散 热、过 滤杂质等作用。 4 油箱底面应适当倾斜 ，并在其最低位置处 设置放油阀或放 油塞 ，以有 利于沉淀杂质和杂质 倾斜 。若倾斜受地面限制 ，可在 油箱 放油 阀或放 油塞附近放 1 磁铁石 ，吸附杂质。 5 泵 的吸油管 口装设 的滤油器底 面与 油箱 底面应保持一定距离 ，其侧 面与箱壁 间保 持 3倍 管径的距离 ，使油液能从滤油器 的四周 和上 、下 一 34 一 面进 入滤 油器 内。回油管 口应 插入 最 低油 面 以 下 ，离箱底距 离大 于管径 的 2～3倍 ，避免 飞溅 起泡。回油管 口切成 4 5 。 斜 口，以增大散热面积 ， 其斜 口应面 向箱壁 ，以利 于散热 、减缓流速和杂 质沉淀。 6 油箱的内壁须进行加工处理。新油箱须经 喷丸、酸洗 和表 面清洗 ，内壁可涂 与工作 液相容 的塑料薄膜层或耐油涂料层 。 4 叉车油箱 主要附件的选配 根据叉车液压系统的具体要求配置油箱附件。 合理选用 附件 ，可使油箱充分发挥作 用。油箱附 件主要包括呼吸器 、吸回油滤清器等。 4 ． 1 呼 吸器 对于开式 油箱 ，必须设置 空气 滤清器。呼吸 器透气量 额定流量 一 般要大于系统工作泵流 量 的 1 ． 5倍 。当液压系统工作时，液压缸等执行器 的动作会引起油箱 中油液体积 的变化 ，在全封闭 油箱中，油液上部的空气时而 出现正压 ，时而形 成真空，不但直接影响液压泵正常工作 ，而且还 会通过液压 系统 的回油管路对液压控制 阀的压力 和流量产生很 大的影 响，造成液压控制 阀动作紊 乱。因此 ，最大 限度地减小 油箱中的正压和真空 度的同时克 服执行 机构工 作过程中的冲击 、晃动 和惯性所带来 的油液溢 出问题 ，是设 计 、选择呼 吸器的关键 。呼吸器 的通气能力须远大 于油箱 中 油液体 积 的变 化范 围。若 呼吸器透 气能力 不够 ， 不能及时与外界进行空气交换 ，将导致油箱油温 上升 ，油箱 内形成 油气 ，当叉 车门架下降 ，流 回 油箱的油液 大于泵 的吸油 量 ，使 油箱形 成正压 ， 呼吸器呼出油气 ，油气冷却后 ，使油箱 表面形成 油膜 ，会吸附大量 灰尘 ，影 响油箱外观 ，对周边 环境造成污染 ，甚至遇到火源很容易起火 ，造成 安全事故 。因此 ，在设计 呼吸器 时须确 保其具有 足够 的透气 能力。呼吸器 的过滤装 置要 可靠，一 般过滤精度小 于 4 0 m，过滤效率大于 9 5 ％。空 气滤清器常置于油箱顶部 。 4 ． 2 吸油滤清器 吸油滤清 器作 为液压 系统 的保护 型过滤 器， 用于保护液压泵不 被较 大颗 粒的污染 物损 坏，常 安装在液压油箱 内。在泵 口安装过滤器会增加吸 油阻力 ，因此 ，为 了达 到泵所需 的真 空度要 求， 起重运输机械 2 0 1 1 5 选用叉车吸油滤清器应遵循以下原则 1 吸 油滤 清器 的过 滤 精度 一 般 选 择 4 0～ 1 0 0 I x m ； 2 选配的吸油滤清器的过滤能力尽量大； 3 吸油管尽可能短 、直 ； 4 吸油 口尽量设置在油箱底部 ，约高于油箱 地面 1 5 0 m m，以增加泵的吸油真空度 ； 5 在满足液压系统要求 的情况下 ，尽量选择 较小 的液压油箱 ，以确保短时间达到操作所需 的 温度和粘度 。 4 ． 3回油滤清器 回油滤清器一般作为液压系统 的工作 型过滤 器，常选用精滤器 ，为获得最 佳过滤能力 ，必须 满足 2个条件 1 选择回油滤清器额定流量不仅要考虑泵的 最大流量 ，还要考虑不等面积液压缸及液 压系统 蓄能器等因素 ，尽量选择较大额定流量的滤清器 ； 2 回油滤清器过滤精度一般按液压设备对油 液清洁度 要求 最 高 的液压 元 件来 确 定 ，一 般 为 1 O～ 2 0 Ix m。回油滤清器可安装在油箱 的侧面或顶 部 ，要保证油液的出 口始终在液 面以下，以防止 产生气泡。 4 ． 4其他附件 油箱液位计的最高刻度线对应油液最高位置 ， 1 ⋯ ‘ hl - l l l ⋯’ I i ⋯ 最低刻度线对应油液最低允许油位。为了确 保液 压泵不被吸空，最低允许油位一般设置在泵 吸油 口以上 7 5 m m左 右 。 5 结束语 本文介 绍 了内燃叉 车液压 油箱 的设计 方法 ， 重点说明液压油箱的功能结构 、容积确定、油箱 结构的设计及 附件 的选 配方法 。这些方法 已在一 些车型中应用 、验证 ，具有一定 的参考价值 。 参考文献 [ 1 ]智润芳 ． 液压系统开式油箱的设计及结构改进[ J ] ．机 械工程与 自动化 ，2 0 0 5 6 ． [ 2 ]张冬 ，孟凡刚．泵、液压马达实验台中油箱设计[ J ] ． 煤矿现代化，2 0 0 3 5 ． [ 3 ]成大先 ，机械设计手册 第 4卷 [ M] ．北京化学工 业 出版社 ，2 0 0 2 ． [ 4 ]徐顺 ．机械设计手册第 2卷[ M] ．北京机械工业 出版社 ，1 9 9 7 ． [ 5 ]李芝 ．液压传动[ M] ．北京机械工业出版社，2 0 0 2 ． 作 者 薛白 地 址合肥市卧云路 1 6 3号安徽合力股份有限公司 邮 编 2 3 0 6 0 1 收稿 日期2 0 1 1 0 1 0 9 科 朗新 品 S C 5 2 0 0系列平衡重叉车 科朗设备公司 S C 5 2 0 0系列坐驾式平衡重叉车于今年 3月面市。S C 5 2 0 0系列专为满足装卸平台作业、运输和堆 垛等多种应用工况需求而设计制造，为业内最短小灵活的三轮平衡重叉车。S C 5 2 0 0系列能够为操作员提供绝佳的 动力、操纵性 、舒适度以及可靠性 ，使用户以更少的成本完成更多的作业任务。这一系列的叉车能轻松进出卡车， 在装卸平台和斜坡上开展作业 ，完成货物的堆垛 、运输以及存放作业。 S C 5 2 0 0系列配备有3 6 V和4 8 V交流电系统 ，用户可根据应用工况的需求 自由选择。这些系统包含科朗的综合 交流电机驱 动和液压 系统 ，能有效地利用动力 以提高工作效率 。该 系统配备可 降低噪声等 级的实时转 向系统和高效 的单液压 电机 ，能够提供更快 的提升速度 ，轻松 实现工作 效率最 大化 。此 外 ，对部件 的集成整 合优化 了动力性 能 ， 科朗特有的e G E N T M智能制动系统实现了全电机制动，替代了传统的摩擦式制动，使该型叉车在性能、维护以及 运 营成本方面均具有突 出的优势 。 S C 5 2 0 0系列的车架采用科朗适用于重工况 、近2 c m厚的钢板制造，并配有耐弯抗扭的工字型门架。根据型号 的不同，该系列叉车的额定承载重量能达到 1 3 6 01 8 0 0 k g 。操作人员能够轻松受益于各种人体工学设计 ，其中包 括业 内领先 的上／ 下车设计 ，触手 可及 的控 制器 能帮助操 作员最大化 减少手臂 的移动并减轻 疲劳 。科 朗特有 的 F l e x - S e a t T M悬浮座椅凭借其特有的悬浮设计、敏感的靠背弹性以 作员作业时精力更加集中，作业效率也更高。通过改善一系 提高了操作员的视野宽度。 科朗的 A c c e s s 1 2 3 T M综合控制系统提供车载智能控制， 性能和可靠性。I n t r i n s i c S t a b i l i t y S y s t e m T M内置主动稳定安 轮胎角度以及货叉位置等操作环境的监测来监控叉车的性能 毒 ． ． ． ． ．．． ．． ， ．．． ． ．． ．．． ． ． ．．． ．．． ． ． ．h ． ． ． ． ． ． ．．， ． ， ． ．．． ．． ．．． ． ．． ． 起重运输机械 2 0 1 1 5 及宽大的座椅软垫，为操作员提供最佳的舒适度，使操 ； 列设计，如采用操作员前倾式座椅和出众的门架构造， 可实现对叉车所有系统的监测和控制，以确保最优异的 全系统利用 A c c e s s 1 2 3技术，通过对叉车方向、速度、 。 ． ‘ ． 。 ⋯⋯． 1 ． ⋯ ． ． ⋯ ． 1 I ．． ‘ ． ． ⋯ ⋯ ‘ - ． 1 ‘ 一 ” H | l 。 ． ⋯l l l | ．- l ‘ ． ．， | _- l ‘ ．⋯ I h n , * b l l - ⋯ “ | _ ， 一- 一 3 5 一 一 J - l l_ ．