液压设备 油箱设计、生产

油箱在液压系统中的主要功能是：a.贮存供系统工作循环所需的油量。b.散发系统工作过程中产生的一部分热量。c.促进油液中的空气分离及消泡作用。d.为系统提供某些元件的安装位置。过去认为，油箱还应起到分离和沉积油液中污物的作用，但现在的液压系统污染控制理论，要求油箱不再是一个容纳污垢的场合，油箱中的油液是达到一定清洁度等级的油液，以这样清洁的油液提供给液压泵和整个液压系统的工作回路，因此对油箱的设计、制造、工作运行和维护都应按照以上这些功能的要求来实施。第二节油箱的种类和特点1.根据油箱的结构形式，可分为整体式油箱和分离式油箱1)整体式油箱泵油液-粗滤器第五篇其他液压设备设计、生产整体式油箱是指在主机设备的构件内形成的油箱，例如：利用主机机身的内腔、车辆中的管形构件等。图5-5-1所示为整体式油箱的结构简图。这类油箱结构紧凑，占用空化会引起机件的热变形而影响设备的精度。2)分离式油箱分离式油箱是指与主机设备分开的独立油箱，如图5-5-2所示。这类油箱由于独立于主机，可减少油的温升及电机、液压泵的振动对主机工作精度的影响。目前液压设备的油箱多数采用这种型式油箱。1-吸油管2-网式滤油器3-滤油网(兼作空气滤清器)4-通气孔5-回油管6-顶盖7-油面指示器8、10-隔板9-放油塞分离式油箱的形状，有矩形的、圆柱形的或油罐形的。矩形油箱是使用最为普遍的一种油箱(图5-5-2),它既便于制造，又能充分利用空间，容量小于2000L的普通油箱一般都采用这种型式。圆筒形油箱通常用于容量较大而对空间要求不高的场合，如冶金设备等。它又可分为立式和卧式两种，如图5-5-3所示。立式的由于油液深，上下部的温差较大，且必须考虑使油箱内部的油液具有良好的循环。在内部清洁处理时和运输时都比较困难，所以这种油箱很少采用。在容量较大时常用卧式圆筒形油箱。卧式圆筒形油箱，可按压力容器的方法来制造，两端可选用标准化尺寸的封头，制造和焊接工艺都很成熟，刚性也较好。2.根据油箱液面与大气是否相通，可分为开式油箱和闭式油箱1)开式油箱开式油箱的液面与大气相通，为了减少外界环境污染对油液的直接影响，在油箱盖上设置空气滤清器，使大气与油箱内的空气经过滤清器相通，在潮湿地区应用的油箱，在空气滤清器上还应装有一定量的干燥剂。图5-5-2为开式油箱示意图。 第五章油箱设计、生产b)a)立式圆筒形油箱b)卧式圆筒形油箱a)1-回油管2-液位计3-清洗口4-温度计5-吸油管6-排油口b)1-回油管2-液位计3-清洗口4-温度计5-排油阀2)闭式油箱闭式油箱是指箱内液面不直接与大气相通。又可分为隔离式和充气式两种。135图5-5-4隔离式油箱示意图a)带折叠的油箱b)带挠性隔离器的油箱a)1-折叠器2-保护筒3-油箱盖板4-油箱5-密封垫b)1-挠性隔离器2-进出气口3-液压泵装置4-液面5-油箱有带折叠器和带挠性隔离器的两种结构，这种油箱可以保证油箱内的油液始终不与油箱外的大气接触，从而可以避免大气中的尘埃混入油液，其工作原理如图5-5-4所示。当液压泵吸油时，带有折叠器的油箱，折叠器收缩或撑开；带有挠性隔离器的油箱，空气经挠性隔离器1的进、出气口2进气，挠性隔离器鼓起；当泵停止工作油液排回油箱时，挠性隔离器被压瘪，使外界空气不与油液接触，保持液面上的压力为大气压力。一般，折叠器或挠性隔离器的体积要比泵的最大流量大25%以上。为防止油液压力低于大气压，要安装低压警报器、自动停机或自动紧急补油装置。②充气式油箱又称压力油箱，其工作原理如图5-5-5所示。它是将油箱完全封闭，并通入经过滤清的压缩空气，使箱内压力高于外界的大气压力。一般装设一台压力为0.7～0.8MPa的小型空压机，先使充气罐充气，再由充气罐经过滤、干燥、减压(至0.05～0.15MPa)后通入油箱油面之上。1-液压泵2-粗滤油器3-压力油箱4-电接点压力表5-安全阀6-减压阀7-分水滤气器8-冷却器压力油箱的气压力不宜过高，以免油液中溶入的空气过多，一般以0.05～0.07MPa为佳。为防止压力过大，压力油箱要设置气动安全阀。为避免压力不足，还需装设电接点压力表和警报器。3.根据液压泵安装位置，可分为上置式油箱、下置式油箱和旁置式油箱3种1)上置式油箱上置式油箱把液压泵等装置安装在油箱顶盖板上，图5-5-6a)所示为液压泵和电动机水平安装在油箱顶部的形式。这种安装形式要求油箱，尤其是油箱顶盖板具有足够的刚度。图5-5-6b)所示为液压泵和电动机垂直安装于油箱顶部的形式。这种安装形式以上两种结构，一般只用于中小型液压装置。大功率液压装置的泵站，由于工作时振动较大等原因，不宜将液压泵和电动机等装在油箱上。2)下置式油箱第五章油箱设计、生产下置式油箱把液压泵置于油箱底部，如图5-5-6c)所示。这种安置方法，可使设备的安装面积减少，也可使液压泵的吸入能力得到改善。在安置时，常常将油箱架高到使人能在油箱底下穿越，便于对液压泵的安装与维修。3)旁置式油箱a)水平安装b)垂直安装e)装在油箱下d)装在油箱旁图5-5-6液压泵等装置的安装位置旁置式油箱把液压泵等装置安装在油箱旁边，如图5-5-6d)所示。由于振动源不放在油箱顶部，盖板厚度可相应减薄，油箱的容量大，一般为3～20m³左右。盖板和侧板外表面可用型钢进行加固，当液压泵的自吸能力较差时，可采用旁置式油箱，使油箱内的液面高于液压泵的吸油口，从而收到较好的吸油效果。第三节油箱的设计及计算设计油箱时除了要考虑贮存系统在工作循环时有足够的油量外，还应考虑热量的散发、沉淀污染杂质、分离水分、促进空气从油中逸出、为系统提供某些元件的安置等功能。在结构设计时应注意以下一些问题：a.油箱必须有足够大的容积。一要满足散热要求，二要能容纳当液压系统停止工作时所有工作介质的流回，而工作时又能保持适当的液位。b.油箱应有足够的刚度和强度。油箱一般用2.5～4mm的钢板焊接而成，尺寸高大的油箱顶盖板若安装液压泵、电动机和其他液压元件时，盖板不仅要适当加厚增加刚度，而且还要采取措施防震，盖板的厚度应比油箱侧壁厚度厚3～4倍。c.吸油管和回油管之间的距离应尽量远些，或用隔板隔开，以增加油液循环流动的距d.吸油管必须插在油液中，为防止吸入空气，吸油管口必须在最低液面75mm以下，又为防止吸入箱底污物，离油箱底面的距离应不小于管径的2倍，距油箱侧面应不小于管径的3倍，以便油流畅通。e.回油管应插入最低油面以下200mm,以防回油冲入油液使油中混入气泡。回油管f.油箱下部或顶盖板四周应设置油盘，以免油液直接流入地面。油盘必须有排油口，以便于油盘的清洁。g.为了排净存油和清洗油箱，油箱底板应有适应的斜度；在箱底的最低处应安装放油i.为了防止油液被污染，注油孔上要加装滤网；通气孔上须装空气滤清器，过滤精度j.要设置吸油滤油器和回油滤油器。k.油箱中如需要安装加热器或冷却器，须合理确定它们的安装位置。1.应在便于观察处设置液位计和温度计，以便观察油箱中液面的变化情况和油液的温度情况。油温计的温度感应点应置于油液环流途径中，以便测到油箱中油液的近似平均温度。m.油箱内壁应涂耐油防锈涂料，以延长油n.要采取措施保护油箱内油液清洁，油箱顶盖板与油箱四周都要严密密封，盖板上的所有安装孔都要加以密封。o.应设置有足够强度和刚度的吊耳或起吊孔。二、油箱的容量计算1.经验估算油箱的容量是油箱的最基本参数，是设计油箱的关键。油箱不仅应能贮存必需的油量，而且还应具备当液压回路中的油回到油箱时也不致溢出的储备空间，以及在最低油面时维持吸油口滤油器不致吸入空气的足够油量。油箱的容量通常为液压泵额定流量的3～5倍。对于行走机械或冷却效果比较好的设备，可选择偏小值。对于大的固定设备或其空间、面积不受限制及没有冷却装置需要依靠第五章油箱设计、生产油箱散热的设备，应选择较大值。如冶金机械液压系统的油箱容量，通常取每分钟流量的5～10倍；锻压机械的油箱容量，通常取每分钟流量的6～12倍。采用定量泵或不带压力补偿的变量泵时，油箱的容量至少为泵流量的3倍以上。当采用带压力补偿的变量泵时，油箱的容量至少为系统所需平均流量的3倍。还须注意，当液压系统高峰流量需要油箱液面下降到最低点时，液面应高于泵的吸油口75mm或1.5倍的管径，两者中取大值。当液压系统工作过程中处于最大回油量时，油箱液面达到最高位时，油箱还应有10%的附加容量(液面以上的空气容积),以便形成与大气接触的自由液面，供热膨胀和空气从液体中分离之用。2.热平衡计算油箱容量可从散热角度计算，先计算出系统的发热量与散热量，如设有冷却器，还需考虑冷却器的散热量，再从热平衡角度计算出油箱的容积，具体计算方法如下：1)系统发热量计算①液压泵功率损失(H₁)式中P——液压泵的总输入功率(W)。式中p——液压泵实际出口压力(Pa);q——液压泵实际流量(m³/s);η——液压泵的总效率，一般在0.7～0.85之间，常取0.8。如在一个工作循环中有几个工序，则可根据各个工序的功率损失求出总平均功率损式中H₁——一个工作循环的平均功率损失(W);T——一个工作循环周期时间(s);P;——第i个工况的输入功率(W);t;——第i个工况的持续工作时间(s);②液压阀的功率损失(H₂)当泵的全部流量流经溢流阀返回油箱时，功率损失为最大。H₂=Pq式中H₂——液压阀的功率损失(W);P——溢流阀的调整压力(Pa);q——经过溢流阀流回油箱的流量(m³/s)。如计算其他阀门的功率损失时，则上式标准分亨网中的p为该阀的压力降(Pa),q为流经该阀的流量(m³/S)。H₃=pq式中H₃——液动机的功率损失(W);p——液动机的压力差(Pa);q——液动机的入口流量(m³/s)。也可根据各部分之压力降p及流量q代入式2)系统散热量计算如只考虑油液温度上升所吸收的热量和油箱本身所散发的热量时，系统的油温T随式中T——油液温度(K);T₀——环境温度(K);m——油箱中的油液质量(kg);3)油箱容积计算油箱的容积必须保证在设备停止运转时，系统中的油液在自重作用下能全部返回油箱。如果考虑油箱靠自然冷却使系统保持在允许温度T,以下时，对长、宽、高之比为1:1:式中A——油箱的散热面积(m²);V——油箱的有效体积(m³)。当取K=15W/(m²K)时，令A=A,得油箱自然散热的最小体积为油箱容量也可根据油箱容量、功率和温升的关系表(表5-5-1)查得，即若已知油准分亨网免费下载849第五篇其他液压设备设计、生产一般油箱中的油温在30～50℃范围内，工作比较合适，最高不大于60℃,最低不小于15℃。油温过高，会使油液迅速变质，同时使泵的容积效率下降；油温过低，油泵起动吸入困难。因此，当油箱中的油温超过极限正常范围时，须对油液进行冷却或加热。1.油箱中油液的冷却计算当采用自然散热(即依靠油箱本身散热)不能使系统的油温降低到正常温度时，油箱应进行冷却，最简单的是直接在油箱中设置水冷蛇形管。但此方法冷却效率低，水耗量大，费用也高，故普遍采用的方法是在回油系统中设置强制对流的冷却器。1)蛇形管冷却面积的计算式中A₁——蛇形管冷却面积(m²);H——系统的发热功率(W),一般只考虑油泵及溢流阀的发热量H₁及H₂,见30.3.2油箱的容量计算；K₁——蛇形铜管表面传热系数(W/m²K),一般取K₁=375～384;H’——系统的散热功率(W),在计算时可只考虑油箱的散热量。式中K——油箱的散热系数(W/m²K);A——油箱的散热面积(m²);△t——油在操作时，油与周围空气的容许温度差(K);△tm——油与冷却水之间的平均温度差(K)。2)蛇形管长度计算式中L——蛇形管长度(m);d——管内径(m),管径一般在15～25mm范围内选取。2.油箱中油液的加热计算在低温环境工作的液压系统，为保持合适的油温，油箱应进行加热。可用蒸汽加热或电加热。加热器的发热能力，可按下式估定：式中H——加热器的发热能力(W);C——油的比热(J/kgK),矿物油取C≈1675～2093;y——油的密度(kg/m³),取γ=900;V——油箱容积(m³);第五章油箱设计、生产△t——油加热后温升(K);T——加热时间(s)。1)蒸汽加热蛇形管的计算蛇形管加热面积A₁的计算：式中H——加热器发热能力(W);K——蒸汽蛇形管传热系数(W/m²K);一般取K=70～100△tm——油与蒸汽间的平均温度差(K)。蛇形管长度L计算：式中A₁——蛇形管加热面积(m²);d——蛇形管内径(m),管径常在20～28mm范围内选取。用蒸汽冷却时，冷凝水聚集下端增加了排除未凝结气体的困难，降低了传热效果，因此管不宜过长。若需传热面积较大，则可分成若干并联部分，各并联管互相排成同心圆形当用蒸汽加热时，管长与管径之比不应超过表30-2所示的数值。表5-5-2蛇形管管长与管径的关系蒸汽压力(kPa)2)电加热器的计算电加热器的功率N(kW):N=H/860η式中η——热效率，一般取0.6～0.8。装设电加热器后，可根据容许的最高、最低油温自动进行。第四节油箱内液面和油温的显示及控制一、液面显示和控制液压系统中油箱的液面一般只是要求显示。当液面到达最高限位或到达最低限位标准分亨网时，还要求发出警报信号，当超过低限位某一设定值时，要求再发出一个信号，自动停泵，以免液压泵吸空。一般的液压系统，并不要求做到对液面的自动补充和排放。1-橡胶出线圈2-法兰盖3-接线板4-导线5-限位圈6-铜套管7-绝缘套管8-干簧管9-浮子10-永久磁铁常用的液面发讯装置是浮子式液位发讯装置，如图5-5-7所示。它是通过浮子上的永久磁铁使干簧管接通而发出讯号的，其中干簧管的高度可根据需要调整。干簧管也可设置2个或3个，分别发出2个或3个信号，使用十分方便。这种浮子式液位发讯装置，实际上只能对液面的某些极限位置给出信号，而不能随时显示油箱中的任意一个位置的油面值。因此，在任何油箱上，还必须在油箱的侧壁上，在便于人们观察的位置，装上一个能目视的透明的液位计，在此液位计上刻出上、下液面限值线。常用的这类液位计如图5-5-8所示。对于一些较简单的液压系统和油箱，常常只液位显示。二、油温显示和控制为了保证液压系统的正常工作，必须将工作介质的温度控制在一定范围内。油箱的油温控制常采用与电接点温度计相配合的温度控制器。当油温低于设定的最低值时，电热器断电，停止加热。常用的加热器是一种电阻丝加热管，直接插装入油箱的油液中。这种加热管的周围的油温局部温度很高，易造成烧损油液和积炭，所以有时不采用这种加热管加热，而是当油温过低时(液压系统停机后，开始投入运行前)用人工(或自动)低速启动系统中某一台液压泵，使油液通过泵、溢流阀造成的能耗转成热量，使油液升温。这种方法仅在油液温度不致低到液压泵不能启动，不能自吸时才能采用。当油温高于某一设定限值时，电接点温度计给出信号，打开通往冷却器的冷却水阀门，使油液流经冷却器的油液冷却。一般冷却器设置在系统的回油管路上，在回油管进入油箱前。对于重要的或较大的液压系统，常常在液压系统工作回路之外，独立设置一套冷却回路，用一台独立的泵进行循环。在这种回路中往往再加一个滤油器，组成一套独立的第五篇其他液压设备设计、生产冷却一滤油回路。以保证该液压系统中有很好品质的清洁度和油温的油液。注意：在安装上述测温计时，测温点应放置在油箱中油液循环流途经中，以便测得油箱中液体的平均温度。在一些很简单的液压系统和油箱中，并不设置油温控制装置和较好的测温计，常常只在油箱侧壁上装一个液位计，它也包含有一个乙醚温度计，但通入这个温度计的油液是一个死第五节油箱的安装与使用装配与使用油箱必须注意以下几点：a.装配前，油箱壁必须清洗干净，清洗须选用适用液压系统的清洗剂。b.油箱内壁应清除焊渣、铁锈、油污等。光整后再涂耐油防锈涂料，外壁可先涂一层c.凡要装入油箱内腔的零部件、配套件必须清洗干净。d.油箱内脏各零部件、配套件安装完毕后，必须立即加盖。此后不得再在箱壁上焊接零件及钻透箱壁的孔。第六节油箱的标准系列产品1.带支撑脚的矩形油箱图5-5-9带支撑脚的矩形油箱其外形见图5-5-9,尺寸和技术参数见表5-5-3。质量际准型重型工作容积AT2.不带支持脚的矩形油箱其外形见图5-2-10,尺寸和技术参数见表5-5-4。图5-5-10不带支持脚的矩形油箱1-清洗用盖2-放油螺塞3-注油/滤清器4-液面指示器5-盛油槽6-支承用孔AT一一一—一一3.筒形油箱外形见图5-5-11,尺寸和技术参数见表5-5-5。筒形油箱不同液位的容量列于表图5-5-11筒形油箱1-注油/通气滤器2-液面指示器3-吊环4-龙头5-放油龙头6-清洗用盖7-泄油口8-温度计连接口9-清洗用孔10-挡板11-测试点表5-5-5筒形油箱的规格尺寸××XX×表5-5-6筒形油箱不同液位的容量V=与H有关的容积(L)第七节油箱辅件一、空气滤清器空气滤清器一般包括空气滤清装置和注油过滤网。装在油箱顶部，防止空气中污染1.KGQ型空气滤清器KGQ型空气滤清器的外形尺寸见图5-5-12,技术参数见表5-5-7。2.EF型空气滤清器EF型空气滤清器的外形尺寸见图5-5-13,技术参数见表5-5-8。过滤精度(pm)空气流量(m³/min)1空气阻力(MPa)加油网孔(mm)加油例适用温度(℃)安装位置与油箱垂直安装注：生产厂为上海高外液压件厂。6布教加油流量(L/min)9空气流量(I/min)油过滤面积(cm²)ABabc螺钉(4只均布)空气过滤精度(m)油过滤精度(μm)125(120目/in)(可据用户要求)注：1.表中所列空气流量是指15m/s空气流速时的值。2.如FF1-25,1代表型号，25代表空气过滤口径及加油口径为25mm。3.一般选用空气流量为泵流量的1.5倍左右。4.生产厂为温州黎明液压机电厂。3.QUQ系列空气滤清器QUQ系列空气滤清器的外形见图5-5-14,基本尺寸和技术参数见表5-5-9。孔(mm)DL-20~(可选)(可选)QUQ2.5-20~(可选)孔(mm)DL(可选)(可选)-20~(可选)注：生产厂为温州远东液压配件厂、温州黎明液压机电厂、沈阳北方液压有限公司。1.表中空气流量是空气阻力△P=0.02MPe时的值。2.本系列是在EF系列液压空气滤清器的基础上进行改进，达到标准化、系列化，各项性能指标达到国外同类产品技术要求，连接尺寸与国外产品一致。4.PAF系列顶压式空气滤清器PAF系列顶压式空气滤清器的外形尺寸见图5-5-15,技术参数见表5-5-10.图5-5-15PAF系列顶压式空气滤清器外形尺寸产品型号单向阀开启压力(MP)空气流量过滤精度适应温度连接方式质量(kg)无加油滤网(可据用户要求)法兰(6只M4×16)二、液位指示器YWZ型带温度计的液位指示器的结构及外形尺寸见表5-5-11。2.CYW型液位液温计CYW型液位液温计测量温度范围0～100℃,测量温度分度值1℃/格，测量精度2.5极，工作压力0.15MPa。结构及外形尺寸列于表5-5-12。表5-5-11YWZ型带温度计的液位指示器结构及外形尺寸mm第五篇其他液压设备设计、生产LB注：生产厂为温州远东液压配件厂、温州黎明液压机电厂。表5-5-12CYW型液位液温计结构及外形尺寸mmH注：生产厂为温州远东液压配件厂、温州黎明液压机电厂。3.YKZQ型液位控制器YKZQ型液位控制器介质压力小于0.3MPa,介质粘度范围10～100mm²/s,介质温度-20～100℃,动作时间1.7ms,触点容量24V×0.3A。其结构及外形尺寸列于表5-5-13。表5-5-13YKZQ型液位控制器外形尺寸mm中92均布密封垫圈中92均布密封垫圈史60油箱盖板浮子浮子注：生产厂为温州远东液压配件厂，温州黎明液压机电厂。4.LKSI型液位控制指示器LKS型液位控制指示器的技术参数及外形尺寸列于表5-5-14。表5-5-14LKSI型液位控制指示器技术参数及外形尺寸电压(V)使用环境温度(℃)动作时间(ms)接触电阻(Ω)触点容量0.1A寿命(次)工作压力(MPa)中75三控制继电器 磁性翻板 磁性浮子 中75三控制继电器 磁性翻板 磁性浮子 力表等。其主要技术参数和外形尺寸列于表5-5-13和表5-5-14。表5-5-15Y型普通压力表主要技术参数产品型号测量范围(MPa)等级压力表压力表10,I6,25,40,60表5-5-16Y型普遍压力表外形尺寸FdDLMN333333型号FLDdMN3333M20×1.53M14×1.532.耐震压力表YTGN型耐温耐震压力表技术参数及外形尺寸列于表5-5-17和表5-5-18。表5-5-17YTGN型耐震压力表技术性能公称直径(mm)测量范围(MPa)精耐震压力表耐震压力表耐温耐震压力表YTGN-100Ø100同上1.5NN33其技术参数及外形尺寸列于表5-5-19。表5-5-19Y型改型压力表技术参数及外形尺寸径向无边轴向带前边型号测量范围等级ABCHhLd径向无边0～0.4-0.1～0.15-0.1～0.3-0.1～0.5—一一一一ø150一一一一一一一一一一一一一一 一一一径向带后边一3一44径向带前边一03一一44轴向无边— 一一0一一一一一—一—一一一—4.电接点压力表YX型电接点压力表和YZX型电接点压力真空表技术参数及外形尺寸列于表5-5-表5-5-20YX型和YZX型电接点压力表技术性能电气资料名称型号测量范围(MPa)精确度等级允许基本误差电接点压力表电接点压力真空表5.YFXG型磁感式电接点压力表YTXG型磁感式电接点压力表采用先进的磁敏式传感器开关装置，具有指针系统不带接点压力表。此表能与相应的电气器件(如接触器或讯响器等)配套使用，能对被测(控)压力系统实现自动控制和发讯号(报警)。YTXG型磁感式电接点压力表的技术参数及外形尺寸列于表5-5-21。表5-5-21UTXG型磁感式电接点压力表技术参数及外形尺寸产品型号标度(MPa)最小控制范围控制0～1.00~1.60~2.50~4.00~6.0280.0100.101.00.0150.151.50.0250.252.5M20×1.56注：生产厂为宜昌仪表厂、上海仪表公司、西安仪表厂。6.YTZ型远传压力表YTZ型远传压力表技术参数及外形尺寸列于表5-5-22。表5-5-22YTZ型远传压力表技术参数及外形尺寸输出线①②①公称直径(mm)精度等级接口螺纹M20×1.5测量范围0～0.1至60-0.1～0、-0.1～0.06至2.4电阻转换技术参数起始电阻满度电阻①②端外加电压不大于6V注：生产厂为宜昌仪表厂、西安仪表厂、上海仪表公司。7.MPM388型压力传感器表5-5-23MPM388型压力传感器型压力范围(kPa)压力范围(kPa)压力类型压力类型压力类型G表压A绝对压力S密封参考压力供电方式供电方式LK压力加接(还可按用户要求