油箱设计-一个完整的设计集合

1、 油箱的结构设计油箱 yuxing fuel tank 飞机上的或汽车上的装燃料的容器;尤指可用于增加航程或携带凝油用的副油箱或可丢弃的油箱 油箱，液压术语，是液压系统中储存液压油或液压液的专用容器。 油箱在液压系统中的主要功能是：1 储存系统工作循环所需要的油量；2 散发系统工作过程中产生的一部分热量；3 促进油液中的空气分离及消除泡沫；4 为系统提供元件的安装位置。油箱的容积必须能够储存停机时由重力而返回油箱的油液。并且要求油箱中的油液本身是达到一定清洁度等级的油液。并以这样清洁的油液提供给液压泵和整个系统的工作回路。 一 油箱的作用 （1）散发油液热量 液压系统中的容积损失和机械损失导致

2、油液温度升高。油液从系统中带回来的热量有很大一部分靠油箱壁散发到周围空气中。这就要求油箱有足够大的尺寸，尽量设置在通风良好的位置上，必要时油箱外壁要设置翘片来增加散热能力。 （2）逸出空气 液压系统低压区压力低于饱和蒸汽压、吸油管漏气或液位过低时由旋涡作用引起泵吸入空气、回油的搅动作用等都是形成气泡的原因。油液泡沫会导致噪声和损坏液压装置，尤其在液压泵中会引起气蚀。未溶解的空气可在油箱中逸出，因此希望有尽可能大的油液面积，并应使油液在油箱里逗留较长的时间。 （3）沉淀杂质 未被过滤器捕获的细小污染物，如磨损屑或油液老化生成物，可以沉落到油箱底部并在清洗油箱时加以清除。 （4）分离水分 由于温度

3、变化，空气中的水蒸气在油箱内壁上凝结成水滴而落入油液中，其中只有很少数量溶解在油液里。未溶解的水会使油液乳化变质。油箱提供油水分离的机会，使这些游离水聚积在油箱中的最低点，以备清除。 （5）安装元件 在中小型设备的液压系统中，往往把液压泵组和一些阀或整个液压控制装置直接安装在油箱顶盖上。油箱必须制造的足够牢固以支撑这些元件。一个牢固的油箱还在降低噪声方面发挥作用。油箱的总类 （6） 整体式油箱 是指在液压系统或机器的构件体内形成的油箱。以最小的空间提供最大的性能，并且通常提供特别整洁的外观。但是必须细心设计以克服可能存在的局部发热和噪声。 （7） 两用油箱 是指液压有与机器中的其他目的用油的公

4、用油箱。最大优点是节省空间，但是有几个局限性。油液必须满足液压系统对传动介质的要求。油液温度控制困难，对于总量减少了的油液来说存在着两个热源。 （8） 独立油箱 是应用最为广泛的一类油箱，最常用于工业生产设备，通常做成矩形的，也有圆柱形的或油罐形的。独立油箱的热量主要通过油箱壁靠辐射和对流作用散发，因此油箱应该是尽可能窄而高的形状。液压泵吸油管在液面以下或以上穿过油箱侧壁进入油箱。二 油箱的构造和设计要点油箱必须有足够大的容量，以保证系统工作时能够保持一定的液位高度；为满足散热要求，对于管路比较长的系统，还应考虑停车维修时能容纳油液自由流回油箱时的容量；在油箱容积不能增大而又不能满足散热要求时

5、，需要设冷却装置。（1） 设置过滤器。油箱的回油口一般都设置系统所要求的过滤精度的回油过滤器，以保持返回油箱的油液具有允许的污染等级，油箱的排油口（即泵的吸油口）为了防止意外落入油箱中的污染物，有时也装设吸油网式过滤器。犹豫这中过滤器侵入油箱的深处，不好清理，因此，即使设置过滤网目也是很低的，一般为60目一下。（2） 设置油箱主要有口。油箱的排油口与回油口之间的距离应尽可能远些，管口都应插入最低油面之下，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，使油液流动时速变化不致过大。管口应面向箱壁。吸油管离箱底距离H2D（D为管径），距箱边不小于3D。回油管距箱底距离

6、h3D 。（3） 设置隔板将吸、回油管隔开，使液流循环，油流中的气泡与杂质分离和沉淀。隔板结构有溢流式标准型、回油式及溢流式等几种。另外还可根据需要在隔板上安置滤网。（4） 在开式油箱上部的通气孔上必须配置空气滤清器。兼作注油口用。油箱的注油口一般不从油桶中将油液直接注入油箱，而是经过滤车从注油口注入，这样可以保证注入油箱中的油液具有一定的污染等级。（5） 放油孔要设置在油箱底部最低位置，使换油时油液和污物能顺利地从放油孔流出。在设计油箱时，从结构上应考虑清洗换油方便，设置清洗孔，以便于油箱内沉淀物的定期清理。（6） 当液压泵和电动机安装在油箱盖板上时，必须设置安装板。安装板在油箱盖板上通过螺

7、栓加以固定。（7） 为了能够观察向油箱注入的油液上升情况和在系统工作过程中看见液位高度，必须设置液位计。（8） 按GB/T 3766-1983中5、2、3a规定：油箱的底部应离地面150mm以上，以便于搬移、放油和散热。（9） 为了防止油液可能落在地面上，可在油箱下部或上盖附近四周设置油盘。油盘必须有排油口，以便于油盘的清洁。图1为油箱简图 图11- 液位器；2-吸油管；3-空气过滤器；4-回油管；5-侧板；6-入孔盖；7-放油塞；8-地脚；9-隔板；10-底板；11-吸油过滤器；12-盖板。为了保持油液清洁，油箱应有周边密封的盖板，盖板上装有（10）空气过滤器，注油及通气一般都由一个空气过滤

8、器完成。为便于放油和清理，箱底要有一定的斜度，并在最底处设置放油阀。对于不易于开盖的油箱，要设置清洗孔，以便于邮箱内部的清理。（11）油箱底部应距地面150mm以上，以便于搬运、放油和散热。在油箱的适当位置要设吊耳，以便吊运，还要设置液位计，以监视液位。（12）对油箱内表面的防腐处理要给予充分的注意。常用的方法有： 酸洗后磷化。适用于所有介质，但受酸洗磷化槽限制，油箱不能太大。 喷丸后直接涂防锈油。适用于一般矿物质油和合成液压油，不适合含水液压液。因不受处理条件限制，大型油箱较多采用此方法。 喷砂后热喷涂氧化铝。适用于除水-乙二醇外的所有介质。 喷砂后进行喷塑。适用于所有介质。但受烘干设备限制

9、，油箱不能过大。 考虑油箱内表面的防腐处理时，不但要顾及与介质的相容性，还要考虑处理后的可加工性、制造到投入使用之间的时间间隔以及经济性，条件允许时采用不锈钢制油箱无疑是最理想的选择。 三 液压油箱设计时的注意事项 1. 油箱的有效容积（油面高度为油箱高度80%时的容积）应根据液压系统发热、散热平衡的原则来计算，这项计算在系统负载较大、长期连续工作时是必不可少的。但对于一般情况来说，油箱的有效容积可以按液压泵的额定流量qp（L/min）估计出来。例如，适用于机床或其它一些固定式机械的估算式为：V=qp（6-7）式中：V为油箱的有效容积（L）；为与系统压力有关的经验数字；低压系统=24，中压系统

10、=57，高压系统=1012。2. 吸油管和回油管应尽量相距远些，两管之间要用隔板隔开，以增加油液循环距离，使油液有足够的时间分离气泡，沉淀杂质，消散热量。隔板高度最好为油面高度的3/4.吸油管入口处要装粗过滤器。精滤油器与回油管管端在釉面最低时仍应没在油中，防止吸油时卷吸空气活回油冲入油箱时搅动油面而混入气泡。回油管管端宜斜切45，以增大出油口截面积，减慢出口处油流速度，此外，应使回油管斜切口面对箱壁，以利油液散热。当回油管排回的油量很大时，宜使它出口处高出釉面，向一个带孔或不带孔的斜槽（倾角为515）排油，使油流散开，一方面减慢流速，另一方面排走油液中的空气。减慢回油流速、减少它的冲击搅拌作

11、用，也可以采取让它通过扩散室的办法来达到。泄油管管端亦可斜切并面壁，但不可没入油中。管端与箱底、箱壁间距离均不宜小于管径的3倍。粗滤油器距箱底不应小于20mm。3. 为了防止油液污染，油箱上各盖板、管口处都要妥善密封。注油器上要加滤网。防止油箱出现负压面设置的通气孔上须装空气滤清器。空气滤清器的容量至少为液压泵额定流量的2倍。油箱内回油集中部分及清污口附近宜装设一些磁性块，以去除油液中的铁屑和带磁性颗粒。4. 为了易于散热和便于对油箱进行搬移及维护保养，按GB3766-83规定，箱底离地至少应在150mm以上。箱底应适当倾斜，在最低部位处设置堵塞或放油阀，以便排放污油。按照GB3766-83规

12、定，箱体上注油口的近旁必须设置液位计。滤油器的安装位置应便于装拆。箱内各处应便于清洗。5. 油箱中如要安装热交换器，必须考虑好它的安装位置，以便于测温、控制等措施。6. 分离式油箱一般用2.54mm钢板焊成。箱壁愈薄，散热愈快。有资料建议100L容量的油箱箱壁厚度取1.5mm，400L以下的取3mm，400L以上的取6mm，箱底厚度大于箱壁，箱盖厚度应为箱壁的4倍。zw。大尺寸油箱要加焊角板、筋条，以增加刚性。当液压泵及其驱动电动机和其它液压件都要装在油箱上时邮箱顶盖要相应的加厚。7. 邮箱内壁应涂上耐油防锈的涂料。外壁如涂上一层极薄的黑漆（不超过0.025mm厚度），会有很好的辐射冷却效果。

13、铸造的油箱内壁一般只进行喷砂处理，不会漆。8. 由于工程机械具有移动性的特点，所以其液压油箱的设计与普通液压油箱设计有所不同，下面就介绍下在移动式工程机械液压油箱设计中应该注意的几个问题：（1） 应当考虑工程机械爬坡时最低和最高油位需要同时满足在上坡和下坡时的吸油虑不能外露，回油过滤器和空气滤清器端盖处不能全部在油内；（2） 重量的平衡，保持整车合适的重心；（3） 良好的散热，确保油温不太高，因此要考虑安装的位置，整车的通风道设计；（4） 要考虑工况，防止油液漏出或者外界恶劣环境中脏东西的进入，比普通系统要求更苛刻；（5） 充分考虑布局，形状不一定规则，和相邻的部件要协调；（6） 内壁防锈处理

14、，一般采用酸洗磷化的方式。（7） 油箱容积的设计计算，为了更好的沉淀杂质和分离空气，油箱的有效容积（页面高度之战油箱高度百分之八十的油箱容积）一般取为液压泵每分钟排出的油液体积的27倍，当系统为低压系统时取24倍；当系统为中高压时取57倍；对行走机械一般取2倍，也就是必须保证有足够的油。一般采用经验公式V=（1.21.5）（0.20.33）*Qb+Qg），其中Qb是泵的流量，Qg是液压油缸的容量。四 开式液压油箱设计方法 液压系统设计时，往往在系统原理及管路的配置上花费很多精力，但在液压油箱的设计时，很少有人去精心地设计，导致这样那样的不适用，从而影响系统性能的充分发挥。比如：如果油箱容积小了

15、，系统运行一段时间后油温过高，油的粘度下降，泄漏增加；吸油滤油器配置不当，导致液压泵吸油不畅，泵易吸空，噪声大，易损坏等等。本文详细论述了如何确定油箱容积，如何配置油箱附件，并介绍了结构简单、易加工的一种油箱。 油箱容量的确定油箱容量包括油液容量和空气容量。油液容量是指油箱中的油液最多时，即液面在液位计的上刻度线时的油液体积。在最高液面以上要留出等于油液容量的空气容量。 根据经验初步确定按经验，固定设备用油箱的油液容量应是系统液压泵流量的倍，行走设备为倍的泵流量。据有些国外资料介绍，油箱容量也可以用公式估算：（）式中：油箱总容量（）（包括的空气容量）开式回路部分液压泵流量的总和（L / min

16、）单作用液压缸的总容积（）如果系统中采用了冷却器，则油箱容量可以减小。 根据热平衡条件验算（）已知单位时间内系统的总发热量1（J / h）;（）单位时间内冷却器的散热量（如果有的话）（J / h）；式中：风扇风量（m3 / h）空气密度（取1.29kg/m3）空气比热容（取1008J/kgK）散热温差（取）（）单位时间内液压系统本身由于温升所吸收的热量（） （J / h）式中：油箱材料的比热容（取502J/kgK）油液的比热容（取J/kgK），油箱和油的质量（） 每小时系统温度与环境温度之差（）单位时间内油箱的散热量 （/）式中： 油箱散热系数（/），其大小与环境有关（参见有关设计手册）油箱散

17、热面积（）系统温度与环境温度之差（一般取）（）验算是否稍大于，如果相差甚远，一方面可重新确定油箱容量，另一方面，可考虑增大或减小冷却器，直到合适为止。（为简单起见未计管路及元件表面的散热。）此外，还要验算机器上所有液压缸全伸状态下，油箱的油位不低于最低允许油位；所有液压缸全缩时，油箱的油位不高于最高油位。 油箱的结构设计长期以来，液压油箱的结构型式，基本上是由矩形板折边压形成四棱柱，再用封板堵住两侧而构成。端部封板及中间隔板由冲压成形，箱体是经四次压圆角，接头外焊接而成的。这种结构的液压油箱制造工艺较差，主要表现在箱体钢板下料时要求的精度较高；压形的反弹量因每次供货钢板的机械性能不同有所不同，

18、导致箱体的圆角与衬板的半径吻合不良；不同机型上的液压油箱必须使用自己专用的一套压型模具。每套模具的体积大、造价高、利用率低。所示的液压油箱完全不用压形模，而是利用折边机折边成形。箱底面及端部，以及箱底面和侧面分别折成形断面；再焊好加油口和中间隔板等附件后，扣合拼焊而成。这种结构的液压油箱具有以下优点：下料精度要求不高；对原材料机械性能适应力强；折边部位可随意调整，适合多品种小批量生产；不用模具，大大节省了费用，缩短了生产周期等等。这种结构的液压油箱，近年来被我们广泛应用在工程机械、建筑机械等行走机械上。 油箱附件的配置及其注意事项油箱附件的配置，一般是根据液压系统的要求来进行的，但不外乎包括空

19、气滤清器、吸回油滤油器、液位液温计等等。 空气滤清器对开式油箱来说,空气滤清器是必备的。通常，它兼作注油口用，其容量一般按泵最大流量的倍选取，以便即使在系统尖峰需要期间液面迅速下降时也能在油箱内保持大气压力。通常将它置于油箱的顶部，对行走机械，滤清器安放位置应考虑车辆爬最大坡度和下坡时不致使油液从其中溢出。 吸油滤油器吸油滤油器一般作保护型过滤器用，用来保护液压泵不被较大颗粒污染物所损坏。常常安放在液压油箱的里面。我们知道，在泵吸油口安放过滤器后，一定会使吸油阻力增加。有些变量泵，特别是某些负荷敏感泵，其吸油口的真空度是有严格要求的。为了达到所需的真空度要求，不装吸油滤油器。对于这种情况，则系

20、统中设有回油滤油器。另外，液压油箱结构合理、清洗方便，能保证液压油箱较高的清洁度，也能保证泵不受大颗粒污染物的损害。设有吸油滤油器的系统，为了满足液压泵吸油口真空度的要求，特别是需要冷启动的情况下，可以从以下几个方面来做：（）适当增大过滤能力； （）吸油口尽可能的短而直；（）选择设计良好的过滤器；（）如果有可能，将液压油箱安装在泵吸油口以上；（）选择较小的液压油箱，以便在短期内达到操作温度和粘度。吸油滤油器的过滤精度一般选择在之间较合适。吸油滤油器通常有两种类型：只有滤芯的和有滤芯又有滤壳的。只有滤芯的滤油器成本低，缺点是： 换滤芯时无法靠其自身封住油； 吸油口处真空度不能在滤油器上显示出来。

21、带滤芯和滤壳的滤油器不仅有自封能力而且可方便地带有真空表，被应用得越来越广。 回油滤油器回油滤油器一般作工作型过滤器用，常选用精滤器。要获得最佳过滤能力，必须满足两个条件：（）。实际流量不仅要考虑泵的最大流量，还要考虑不等面积液压缸、系统的蓄能器等因素。（）对于回油滤油器，在洁净状态下，自身总压差。这个极限值可以保证滤油器在实际使用中达到流量及寿命的最佳化。为滤壳的压差和滤芯的压差之和。利用近似公式：式中：和根据滤油器流量特性曲线可查得油的密度油的运动粘度如果算得则表示已选择到合适的滤油器规格。否则，要用下一个较大规格的滤油器来重新进行计算，直到上述条件满足为止。过滤精度的确定：滤油器的过滤精

22、度一般按液压设备中对清洁度要求最高的液压元件来确定。安放位置：它可以被安放在油箱的顶部或侧面。但必须保证油液的出口始终淹没在液面以下，以防产生泡沫。 液位、液温计小型油箱液位计的最高刻度线对应油液最高位置，最低刻度线对应最低允许油位（为了确保液压泵不吸空，最低允许油位一般设在泵吸油口以上左右）。大型油箱，在最低允许油位处设一小液位计，或使用液位传感器。当液位达到最低允许油位时，发出报警信号，提醒操作者加油。液位计安放在便于观察的地方。五 油箱的结构设计 图7 油箱的结构示意图1-回油管；2-泄油管；3-吸油管；4-空气滤清器；5-电机底座；6-隔板；7-放油口；8-过滤器；9-箱体；10-密封

23、垫；11-清洗盖板；12液位计 在初步设计时，油箱的有效容量可按下述经验公式确定 V=mq式中： V-油箱的有效容量； q-液压泵的流量； m-经验系数，低压系统：m=24，中压系统：m=57，中高压或高压系统：m=612 。对功率较大且连续工作的液压系统，必要时还要进行热平衡计算，以此确定油箱容量。下面根据图7所示的油箱结构示意图分述设计要点如下：（1） 泵的吸油管与系统回油管之间的距离应尽可能远些，管口都应插与最低所安装的滤油器，离箱壁要有3倍管径的距离，以便四面进油。回油管口应截成45斜角，以增大回流截面，并使斜面对着箱壁，以利散热和沉淀杂质。（2） 在油箱中设置隔板，以便将吸、回油隔开

24、，迫使油液循环流动，利于散热和沉淀。（3） 设置空气滤清器与液位计。空气滤清器的作用是使油箱与大气想通，保证泵的自吸能力，滤除空气中的灰尘杂物，有时兼作加油口，它一般布置在顶盖上靠近邮箱边缘处。（4） 设置放油口与清洗窗口。将油箱底面做成斜面，在最低处设放油口，平时用螺塞活放油阀堵住，换油时将其打开放走油污。为了便于换油时清洗油箱，大容量的油箱一般均在侧壁设清洗窗口。（5） 最高油面只允许达到油箱高度的80%，油箱底脚高度应在150mm以上，以便散热、搬移和放油，有向四周要有吊耳，以便起吊装运。油箱正常动作温度应在1566之间，必要时应安装温度控制系统，或设置加热器和冷却器 六 油箱附件的安装

25、在油箱上安装有进油管路、集成块、回油滤油器、空气滤清器、冷却器、液位液温计、液位发讯计、电接点温度计、加热器等零部件，故油箱上应该有安装上述部件的安装法兰或安装螺纹孔。法兰可选用标准件，也可以根据实际情况自行加工，安装法兰选用45号钢，并进行调质，以焊接的方式安装在油箱上。本系统所用的法兰全部根据实际情况加工。 （1）进油口连接法兰吸油管路的安装法根据吸油管路的直径及固定用螺栓大小可根据情况改变，其安装位置为：法兰中心线离油箱底面距离为90mm，离箱壁距离为120mm。将法兰焊接在油箱箱体上，法兰采用涂胶密封的方法来密封。 （2）回油滤油器连接法兰 为使进油口和回油口尽可能远，所以将回油滤油器

26、安装在油箱的左上侧，回油滤油器与油箱间需要法兰进行连接。法兰焊接在油箱上，法兰上有螺纹口，可以将回油滤油器固定在上面。回油过滤器下半部分伸入油箱，工作时滤油器下半部分浸入油液之中。 （3）人孔法兰为了方便油箱的清洗、维修，在油箱的侧面安装人孔盖，由于油箱中间安装了隔板，故在油箱上安装两个人孔盖，以便人能进入油箱内隔板的两侧。其大小尽可能大。人孔采用涂胶密封的方式防止油液泄漏。 （4）温度计法兰为了对有些内油液温度监控，设置低温温度计和高温温度计对油液温度监控。在隔板两侧分别设置一个温度计，监控油箱不同位置的温度来确定是否对油液进行加热。法兰上按照温度计上螺纹型号攻螺纹，焊接在油箱上。 （5）加

27、热器法兰当油液温度低于最适合的工作温度时，需要对油液进行加热，将加热器设置在进油口依一侧以便保证进入系统的油温能满足最佳工作状况。焊接法兰连接温度计和油箱。 （6）冷却器支架从系统流回的油液由于工作中的负载和摩擦油温会升高，过高的油温影响工作性能并减少油液寿命，所以要进行冷却。在油箱左侧焊接冷却器支架，可将冷却器固定在支架上对回油进行冷却，保证油液温度不会高出要求。 （7）液位发讯器法兰对油箱中油液的高度是有要求的，所以设置液位发讯器当油液过高或过低时报警。在法兰上攻出相应型号液位发讯器的螺纹孔后焊接在油箱上可安装液位发讯器。 （8）空气滤清器法兰空气滤清器孔有两个作用，一是安装空气滤清器，另

28、外是作注油口。根据相对应的空气滤清器的型号攻螺纹，然后焊接在油箱的相应位置。 （9）液位液温计由于焊接油箱的钢板比较薄，所以在相应位置钻两个通孔，用液位液温计套件安装即可。 （10）集成块支架为了便于系统更加紧凑，可以将集成块放在油箱上面，但是由于本系统中所涉及的集成块太多，使用两个支架在空间上形成两层，所以在油箱上焊有八块铁条以供焊接集成块支架，为了便于适应实际的工作环境，所以铁条的实际长度和宽度大于所需，以便将支架焊接在合适的位置。 （11）油箱的清洁控制为了防止液压油被污染液油箱应制成完全密封的，在结构上和安装时应注意以下几点：（1） 不要将配管简单的插入油箱，这样杂质和水分等便会从其周

29、围的间隙侵入。同时应尽量避免将液压泵及马达直接装在油箱的顶部，这样减少了振动对油箱的破坏影响。（2） 在接合面上需安装密封填料、密封圈和密封垫圈等，以保证可靠的气密性。（3） 为保证液压油箱通大气并净化进入油箱内的空气，须配备空气滤清器。空气滤清器常设计成既能过滤空气，又能过滤向油箱内添加的液压油的结构。（4） 装配前，油箱内壁必须清洗干净。可利用确经试验成功的，适合于清洗液压系统的清洁剂。擦洗油箱内壁时，不可用棉纱或棉质纤维布料，可用白绸布或吸油泡沫海棉，轻轻按擦，当擦干后还见有小污垢，可用浸有石油醚或湿面粉团轻轻按吸，直到目视在白绸布或湿棉团上无污物为止。凡要装入油箱内壁的零部件、部件必须

30、清洗干净。油箱内腔的零、部件装配完毕后，必须立即加盖。 （12）油箱的防锈油箱内壁表面须用酸洗磷化法清洗、除锈或用喷丸处理除锈。油箱内壁表面应涂耐油的涂料，如锌粉、过滤乙烯涂料、R0-1耐油涂料，或确经试验成功的其他耐油涂料。油箱在装配前，内壁涂料必须确认牢固，外壁可先涂一层底漆，待装配完再涂一层底漆和二层面漆。 （13）焊接工艺油箱焊接前，焊接处先加工出坡口。焊接时，板间应留有适当的缝隙。焊接前，必须清除板材焊接部位及周围的氧化层和铁锈。箱壁、箱盖焊缝的内外壁都必须满焊，所有焊接在油箱上的法兰，其外壁必须满焊，或凸出0.4mm以上的焊材。油箱焊接完毕后，油箱内侧焊缝必须用喷丸或打磨或刷净，达到焊缝表面光洁，无任何焊渣、毛刺。油箱内外壁的毛刺和飞溅物必须全部清除