油箱的容量及其附件計算綜述

1、汕箱的設(shè)計要點(diǎn)油箱油箱在液壓系統(tǒng)中除了儲油外，還起著散熱、分離油液中的氣泡、沉淀雜質(zhì)等作用。 油箱中安裝有很多輔件，如冷卻器、加熱器、空氣過濾器及液位計等。油箱可分為開式油箱和閉式油箱二種。開式油箱，箱中液面與大氣相通， 在油箱蓋上裝有空氣過濾器。開式油箱結(jié)構(gòu)簡單，安裝維護(hù)方便，液壓系統(tǒng)普遍采用這種形式。閉式油箱一般用于壓力油箱，內(nèi)充一定壓力的惰性氣體，充氣壓力可達(dá)0.05MPa。如果按油箱的形狀來分，還可分為矩形油箱和圓罐形油箱。矩形油箱制造容易，箱上易于安放液壓器件， 所以被廣泛采用；圓罐形油箱強(qiáng)度高，重量輕，易于清掃，但制造較難，占地空間較大，在 大型冶金設(shè)備中經(jīng)常采用。2.1油箱的設(shè)計

2、要點(diǎn)圖10為油箱簡圖。設(shè)計油箱時應(yīng)考慮如下幾點(diǎn)。1）油箱必須有足夠大的容積。一方面盡可能地滿足散熱的要求，另一方面在液壓系統(tǒng)停止工作時應(yīng)能容納系統(tǒng)中的所有工作介質(zhì)；而工作時又能保持適當(dāng)?shù)囊何弧?）吸油管及回油管應(yīng)插入最低液面以下，以防止吸空和回油飛濺產(chǎn)生氣泡。管口與箱底、箱壁距離一般不小于管徑的3倍。吸油管可安裝100 m左右的網(wǎng)式或線隙式過濾器，安裝位置要便于裝卸和清洗過濾器。回油管口要斜切45。角并面向箱壁，以防止回油沖擊油箱底部的沉積物，同時也有利于散熱。3）吸油管和回油管之間的距離要盡可能地遠(yuǎn)些，之間應(yīng)設(shè)置隔板，以加大液流循環(huán)的途徑，這樣能提高散熱、分離空氣及沉淀雜質(zhì)的效果。隔板高度為

3、液面高度的 2/33/4。圖10油箱1液位計；2吸油管；3空氣過濾器；4回油管；5側(cè)板；6入孔蓋；7放油塞；8 地腳；9隔板；10底板；11吸油過濾器；12蓋板；4）為了保持油液清潔，油箱應(yīng)有周邊密封的蓋板，蓋板上裝有空氣過濾器，注油及通氣一般都由一個空氣過濾器來完成。為便于放油和清理，箱底要有一定的斜度，并在最低處設(shè)置放油閥。對于不易開蓋的油箱，要設(shè)置清洗孔，以便于油箱內(nèi)部的清理。5）油箱底部應(yīng)距地面 150mm以上，以便于搬運(yùn)、放油和散熱。在油箱的適當(dāng)位置要設(shè)吊耳，以便吊運(yùn)，還要設(shè)置液位計，以監(jiān)視液位。6）對油箱內(nèi)表面的防腐處理要給予充分的注意。常用的方法有： 酸洗后磷化。適用于所有介質(zhì)，

4、但受酸洗磷化槽限制，油箱不能太大。 噴丸后直接涂防銹油。適用于一般礦物油和合成液壓油，不適合含水液壓液。因不受處理條件限制，大型油箱較多采用此方法。 噴砂后熱噴涂氧化鋁。適用于除水-乙二醇外的所有介質(zhì)。 噴砂后進(jìn)行噴塑。適用于所有介質(zhì)。但受烘干設(shè)備限制，油箱不能過大。考慮油箱內(nèi)表面的防腐處理時，不但要顧及與介質(zhì)的相容性，還要考慮處理后的可加工性、制造到投入使用之間的時間間隔以及經(jīng)濟(jì)性，條件允許時采用不銹鋼制油箱無疑是最理想的選擇。汕箱的容量計算油箱容量的計算液壓泵站的油箱公稱容量系列（JB/T7938-1995 ），見表1。表 1 油箱容量 JB/T7938-1995 （L）46.310254

5、06310016025031540050063080010001250160020003150400050006300油箱容量與系統(tǒng)的流量有關(guān)，一般容量可取最大流量的 35倍。另外，油箱容量 大小可從散熱角度去設(shè)計 。計算出系統(tǒng)發(fā)熱量與散熱量， 再考慮冷卻器散熱后， 從熱平衡角 度計算出油箱容量。不設(shè)冷卻器、自然環(huán)境冷卻時計算油箱容量的方法如下。1） 系統(tǒng)發(fā)熱量計算 在液壓系統(tǒng)中，凡系統(tǒng)中的損失都變成熱能散發(fā)出來。每一個 周期中，每一個工況其效率不同，因此損失也不同。一個周期發(fā)熱的功率計算公式為1 月冷（1-禍f j-1式中H個周期的平均發(fā)熱功率（ W ；T一個周期時間（s）;Ni第i個工況的

6、輸入功率（W ;n i 第i個工況的效率；t i 第i個工況持續(xù)時間（s）。2） 散熱量計算當(dāng)忽略系統(tǒng)中其他地方的散熱，只考慮油箱散熱時，顯然系統(tǒng)的總發(fā)熱功率H全部由油箱散熱來考慮。這時油箱散熱面積A的計算公式為式中A 油箱的散熱面積（mi）;H油箱需要散熱的熱功率（W； t 油溫（一般以 55C考慮）與周圍環(huán)境溫度的溫差（C）;K 散熱系數(shù)。與油箱周圍通風(fēng)條件的好壞而不同，通風(fēng)很差時K=89;良好時X=1517.5 ;風(fēng)扇強(qiáng)行冷卻時 K=2023 ;強(qiáng)迫水冷時 K=110175。3) 油箱容量的計算設(shè)油箱長、寬、高比值為a : b: C,則邊長分別為 a I、bl、cl、時(見圖11)，I的

7、計算公式為j J / Y1-光&+ 1.8 處+1.8 呢2式中 A散熱面積（m）。圖11油箱容量計算圖液壓系統(tǒng)的工作溫度一般希望保持在3050 C的范圍之內(nèi)，最高不超過 65 C,最低不低于15 C，如果液壓系統(tǒng)靠自然冷卻仍不能使油溫控制在上述范圍內(nèi)時，就須安 裝冷卻器；反之，如環(huán)境溫度太低，無法使液壓泵啟動或正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，就須安裝加熱器。冷卻器的種類及特點(diǎn)冷卻器的種類及特點(diǎn)(見表55)表55冷卻器的種類及特點(diǎn)種類特點(diǎn)冷卻效果水冷卻式列管式：固定折板式，浮頭式， 雙重管式，U形管式，立式、臥 式等冷卻水從管內(nèi)流過，油從列管間 流過，中間折板使油折流，并采用雙 程或四程流動方式，強(qiáng)化冷卻效果散熱

8、效果好，散熱系列可達(dá)2350580W/ (m C)波紋板式：人字波紋式，斜 波紋式等利用板式人字或斜波紋結(jié)構(gòu)疊加 排列形成的接觸點(diǎn)，使液流在流速不 高的情況下形成紊流，提高散熱效果散熱效果好，散熱系數(shù)可達(dá)230815W/ (mi C)風(fēng)冷卻式風(fēng)冷式：間接式、固定式及 浮動式或支撐式和懸掛式等用風(fēng)冷卻油，結(jié)構(gòu)簡單、體積小、 重量輕、熱阻小、換熱面積大、使用、 安裝方便散熱效率高，油散熱系數(shù)可達(dá)2116175W/ (m C)制冷式機(jī)械制冷式：箱式、柜式利用氟里昂制冷原理把液壓油中 的熱量吸收、排岀冷卻效果好，冷卻溫度控制較 方便冷卻器的選擇及計算冷卻器的選擇及計算在選擇冷卻器時應(yīng)首先要求冷卻器安全

9、可靠、壓力損失小、散熱效率高、體積小、 重量輕等。然后根據(jù)使用場合，作業(yè)環(huán)境情況選擇冷卻器類型如使用現(xiàn)場是否有冷卻水源， 液壓站是否隨行走機(jī)械一起運(yùn)動，當(dāng)存在以上情況時， 應(yīng)優(yōu)先選擇風(fēng)冷式， 而后是機(jī)械制冷式。（1 ）水冷式冷卻器的冷卻面積計算式中A 冷卻器的冷卻面積（m2）；NL液壓系統(tǒng)發(fā)熱量（W ；Nhd液壓系統(tǒng)散熱量（W ；K 散熱系數(shù)，見表 55; Tav平均溫差（C）。Ti、T2進(jìn)口和出口油溫（C）;ti、t2進(jìn)口和出口水溫（C）。系統(tǒng)發(fā)熱量和散熱量的估算：式中Np輸入泵的功率（W ；n c系統(tǒng)的總效率。合理、(1)(2)（3）高效的系統(tǒng)為70%- 80% 一般系統(tǒng)僅達(dá)到50%- 6

10、0%嘰=鳳叢（4） 式中Ki油箱散熱系統(tǒng)（W/nVC），取值范圍見表 56。表56 油箱散熱系數(shù)油箱散熱情況散熱系數(shù) K1/W-( miC) -1整體式油箱，通風(fēng)差1128單體式油箱，通風(fēng)較好2957上置式油箱，通風(fēng)好58 74強(qiáng)制通風(fēng)的油箱142341A油箱散熱面積（吊）； t 油溫與環(huán)境溫度之差（C） 冷卻水用量QS （單位：mf/s ）的計算：Qs =_Q嚴(yán)產(chǎn)（5）式中 C油的比熱容（J/kg C）, 一般 C=2010J/kg C；Cs水的比熱容（J/kg C）, 一般G=1J/kg C；丫 s油的密度（kg/m ），一般 丫 s=900kg/m ；rs水的密度（kg/m3）, 一般

11、r s=1000kg/m3;3Q油液的流量（m/s ）。（2）風(fēng)冷式冷卻器的面積計算(6)式中Nh液壓系統(tǒng)發(fā)熱量（W ；N hd液壓系統(tǒng)散熱量（污垢系數(shù)，一般K散熱系數(shù)，見表平均溫差（C）, T avW ；a =1.5 ;55;+4)(7)一、】進(jìn)口、出口空氣溫度（C）石=f; +3 gg3QP空氣流量(m/s );y p空氣密度(kg/m3), 一般 丫 p=1.4kg/m3;G空氣比熱容(J/ (kg C)，一般 G=1005J/ (kg C)； 空氣流量QP (單位：m/s )汕的加熱及加熱器的發(fā)熱能力油的加熱及加熱器的發(fā)熱能力液壓系統(tǒng)中的油溫，一般應(yīng)控制在3050C范圍內(nèi)。最高不應(yīng)高于

12、 70C，最低不應(yīng)低于15C。油溫過高，將使油液迅速老化變質(zhì)，同時使油液的粘度降低，造成元件內(nèi)泄 漏量增加，系統(tǒng)效率降低；油溫過低，使油液粘度過大，造成泵吸油困難。油溫的過高或過 低都會引發(fā)系統(tǒng)工作不正常，為保證油液能在正常的范圍內(nèi)工作，需對系統(tǒng)油液溫度進(jìn)行必要的控制即采用加熱或冷卻方式。油液的加熱可采用電加熱或蒸汽加熱等方式，為避免油液過熱變質(zhì)，一般加熱管表面溫度不允許超過 120C，電加熱管表面功率密度不應(yīng)超過3W/cmt加熱器的發(fā)熱能力可按下式估算：Cr7-AQN式中N加熱器發(fā)熱能力（W ；C 油的比熱，取 C=16802094J/ （kgC）；r油的密度，取 r=900kg/m ;V油

13、箱內(nèi)油液體積（mf）; Q油加熱后溫升（C）； T加熱時間（s ）。3.5.2電加熱器的計算電加熱器的功率：P=N/ n式中 n熱效率，取 n =0.60.8。液壓系統(tǒng)中裝設(shè)電加熱器后，可以較方便地實現(xiàn)液壓系統(tǒng)油溫的自動控制。過濾器的主要性能參數(shù)過濾器的主要性能參數(shù)1）過濾精度/卩m：是指過濾器濾除一定尺寸固體污染物的能力。是選取過濾器首 先要考慮的一個重要參數(shù)。2）壓力損失/MPa：工作介質(zhì)流經(jīng)過濾器時，主要是濾芯對介質(zhì)流動造成阻力，使 過濾器的油口兩端產(chǎn)生一定的壓差（壓力降）， 即壓力損失。壓力損失在系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)加以 考慮，如安裝在壓力管路上會造成壓降，在回油管路上會造成背壓。過濾器的種類

14、、用途及安裝表14過濾器的種類、用途及安裝種類用途安裝位置（見圖中標(biāo)號）吸油過濾器保護(hù)液壓泵3高壓過濾器保護(hù)泵下游元件不受污染6回油過濾器降低油液污染度5離線過濾器連續(xù)過濾保持清潔度8泄油過濾器防止污染物進(jìn)入油箱4安全過濾器保護(hù)污染抵抗力低的元件7通氣過濾器防止污染物隨空氣侵入2注油過濾器防止注油時侵入污染物1過濾器的選擇過濾器的選擇選擇過濾器時應(yīng)考慮如下幾個方面：1）根據(jù)使用目的（用途）選擇過濾器的種類，根據(jù)安裝位置情況選擇過濾器的安 裝形式。2）過濾器應(yīng)具有足夠大的通油能力，并且壓力損失要小。3）過濾精度應(yīng)滿足液壓系統(tǒng)或元件所需清潔度要求。4）濾芯使用的濾材應(yīng)滿足所使用工作介質(zhì)的要求，并且

15、有足夠強(qiáng)度。5）過濾器的強(qiáng)度及壓力損失是選擇時需重點(diǎn)考慮的因素，安裝過濾器后會對系統(tǒng)造成局部壓降或產(chǎn)生背壓。6）濾芯的更換及清洗應(yīng)方便。7）應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)需要考慮選擇合適的濾芯保護(hù)附件（如帶旁通閥的定壓開啟裝置及濾芯污染情況指示器或信號器等）。選過濾器的通油能力時， 一般應(yīng)大于實際通過流量的 2倍以上。過濾器通油能力可 按下式計算。3亠m/sA式中q過濾器通油能力（m/s）；卩一一液壓油的動力粘度（Pa - s）;A 有效過濾面積（R1）； p壓力差（Pa）;K濾芯通油能力系數(shù)，網(wǎng)式濾芯K=0.34 ;線隙式濾芯K=0.17 ;紙質(zhì)濾芯K=0.006 ;燒結(jié)式濾芯K= ,式中D為粒子平均直徑，單位

16、為 m 3為濾芯的壁厚，單位為 m對過濾器的要求液壓油中往往含有顆粒狀雜質(zhì)，會造成液壓元件相對運(yùn)動表面的磨損、滑閥卡滯、節(jié)流孔口堵塞，使系統(tǒng)工作可靠性大為降低。在系統(tǒng)中安裝一定精度的濾油器，是保證 液壓系統(tǒng)正常工作的必要手段。過濾器的過濾精度是指濾芯能夠濾除的最小雜質(zhì)顆粒的 大小，以直徑d作為公稱尺寸表示，按精度可分為粗過濾器（dv 100）普通過濾器（d v10），精過濾器（dv5），特精過濾器（dv 1 ）。一般對過濾器的基本要求是：（1）能滿足液壓系統(tǒng)對過濾精度要求，即能阻擋一定尺寸的雜質(zhì)進(jìn)入系統(tǒng)。（2）濾芯應(yīng)有足夠強(qiáng)度，不會因壓力而損壞。（3）通流能力大，壓力損失小。（4）易于清洗或更

17、換濾芯。表4.1各種液壓系統(tǒng)的過濾精度要求系統(tǒng)類別潤滑系統(tǒng)傳動系統(tǒng)伺服系統(tǒng)工作壓力（MPa）02.53221精度d( Mm)10025502510 p 0.25 p 2充氣Vx蓄能器的工作容積（m）P1系統(tǒng)最低壓力（Pa）P2系統(tǒng)最高壓力（Pa）n 指數(shù)；等溫時取 n=1 ;絕熱時取n=1.4吸收泵的脈動” 朋s伽卡苗5 1a缸的有效面積（m）l柱塞行程（mk與泵的類型有關(guān)的系數(shù)：泵的類型系數(shù)k單缸單作用0.60單缸雙作用0.25雙缸單作用0.25雙缸雙作用0.15三缸單作用0.13三缸雙作用0.06P。一充氣壓力，按系統(tǒng)工作壓力的60%充氣吸收沖擊m管路中液體的總質(zhì)量（kg）u 管中流速（m

18、/s）p。一充氣壓力（Pa）,按系統(tǒng)工作壓力的 90%充氣注：1.充氣壓力按應(yīng)用場合選用。2.蓄能器工作循環(huán)在 3min以上時，按等溫條件計算，其余均按絕熱條件計算。管件管件包括管道、管接頭和法蘭等，其作用是保證油路的連通，并便于拆卸、安裝； 根據(jù)工作壓力、安裝位置確定管件的連接結(jié)構(gòu)；與泵、閥等連接的管件應(yīng)由其接口尺寸 決定管徑。4.4.1管道管道特點(diǎn)、種類和適用場合見表4.2。表4.2管道的種類和適用場合種類特點(diǎn)和適用范圍鋼管價廉、耐油、抗腐、剛性好，但裝配不易彎曲成形，常在拆裝方便處用作壓力管道，中壓以上用無縫鋼管，低壓用焊接鋼管。紫銅管價格高，抗振能力差，易使油液氧化，但易彎曲成形，用于儀表和裝配不便處。尼龍管半透明材料，可觀察流動情況，加熱后可任意彎曲成形和擴(kuò)口，冷卻后即定形，承壓能力較低，一般在2.88MPa之間塑料管耐油、價廉、裝配方便，長期使用會老化，只用于壓力低于0.5MPa的回油或泄油管路橡膠管用耐油橡膠和鋼絲編織層制成，價格高，多用于高壓管路；還有一種用耐油橡膠和帆布制成，用于回油管路。管道的內(nèi)徑d和壁厚可采用下列兩式計算，并需圓整為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，即（4.6）（4.7）式中：一允許流速，推薦值為：吸油管為0.51.5