液压油箱设计说明书.docx
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液压油箱设计说明书
液压油箱设计说明书（总26页）
四川理工学院课程设计
45吨移动破碎站液压传动开式油箱设计
学生：
顾鹏
学号：
005
专业：
材料成型及控制
班级：
指导教师：
胡勇
四川理工学院机械工程学院
二O一二年十二月
四川理工学院
课程设计任务书
设计（论文）题目：
45吨移动破碎站液压传动开式油箱设计
学院：
机械工程学院专业：
材料成型及控制班级：
学号：
005
学生：
顾鹏指导教师：
胡勇
接受任务时间：
教研室主任（签名） 院长（签名）
1．课程设计的主要内容及基本要求
（1）.45吨移动破碎站液压传动油箱容积的计算；
（2）.油箱结构设计；
（3）.油箱附件的选配；
（4）.总装图的绘制。
（要求：
打印，总装图一份，1#：
1张）、重要零部件图纸设计（图纸总幅面约为1#：
1张）；
（5）.编写课程设计说明书一份（推荐用电脑打印，论文不少于万字）；
2．指定查阅的主要参考文献及说明
（1）.李红船，冯忠绪，李飞舟.液压系统开式油箱设计[M].北京：
起重运输机械，；
（2）.油箱附件指南；
3．进度安排
设计（论文）各阶段名称
起止日期
1
收集、准备参考资料，查阅文献
2012/12/27-12/12/31
2
确定设计方案，完成课题的结构设计和计算
2012/12/31-13/01/02
3
完成所有课程设计的图纸设计
2013/01/03-13/01/07
4
完成所有设计说明书的撰写
2013/01/08-13/01/10
5
课程设计（论文）的交卷。
2013/01/11
摘要
使用开式油箱的设计的一般方法，依靠派克油箱附件，并结和设计要求。
通过油箱容积的计算，油箱结构设计，以及各相关配件的选用完成厂方需要。
关键词：
液压系统；开式油箱；设计；派克附件；
ABSTRACT
Thegeneralmethodofusingthedesignoftheopentank,relyingtheParkertankattachment,andthejunctionanddesignrequirements.Throughthecalculationofthefueltankcapacityfueltankstructuredesign,aswellasaselectionofaccessoriestocompletethefactoryneeds.
Keywords:
Hydraulicsystem;openthefueltank;design;ParkerAnnex
绪论
45吨移动破碎站是一种多地域、多适用性的机械，主要功能是在移动中实现破碎功能，节约劳动成本，提高劳动效率。
该机械的液压油缸设计，主要参数为每分钟额定液压油流量为500L/min，油箱设计为长方体型，长度方向不超过，宽度方向不超过，高度方向不超过，油液工作环境为低压系统。
采用较为成熟的液压油箱设计理念，以保证设计能够达到实际生产需要，。
由于本次设计时间较为紧迫，设计中仍有部分较为不完善之处，待实际安装、选配是修改。
望老师指正。
第一章开式油箱的结构特点
油箱在液压系统中除了储油外，还起着散热、分离油液中的气泡、沉淀杂质等作用。
油箱中安装有很多辅件，如冷却器、加热器、空气过滤器及液位计等。
根据油箱内液面是否与外液面相通，可将液压油箱分为开式和闭式两种油箱。
开式油箱的结构特点是有箱体为封闭式容积，箱内液面与大气相通，为防止油液被大气污染，在油箱顶部设置空气滤清器并兼做注油口。
闭式油箱一般用于压力油箱，内充一定压力的惰性气体，充气压力可达。
如果按油箱的形状来分，还可分为矩形油箱和圆罐形油箱。
矩形油箱制造容易，箱上易于安放液压器件，所以被广泛采用；圆罐形油箱强度高，重量轻，易于清扫，但制造较难，占地空间较大，在大型冶金设备中经常采用。
第二章开式油箱容积的确定
油箱容积的经验公式为
V=a
式中
—液压泵每分钟排出油的体积，
/min
a—经验系数，见表1
系统类型
行走机械
低压系统
高压系统
锻压系统
治炼机械
a
1～2
2～4
5～7
6～12
10
根据设计要求，本次设计为行走机械故a取2，液压泵每分钟排出油的体积为
min，
故：
V=a
==1
第三章油箱结构的设计
液压油箱主要包括液面指示器、空气滤清器、上盖、隔板、放油塞。
要求比较高的油箱还要求有加热器、冷却器和油温测量装置等。
图1油箱结构示意图
1.油面指示器2.空气滤清器3.上盖4.隔板5.放油塞
油箱结构设计要点及需要注意的事项
（1）.油箱一般为长六面体，其长、宽、高可依主机总体布置决定，约在1:
1:
1～1:
2:
3之间，中、小型油箱用钢板焊接而成，大型油箱需用角钢为骨架，然后再焊上钢板而成。
（2）.壁板的厚度应考虑油箱容积的大小，在条件允许的条件下，应尽量选薄些，以减轻油箱容量的重量；当油箱容量为100L以内时，其壁厚应为3mm；容量为100—320L时，其壁厚为3—4mm；容量大于320L时，壁厚可达4—6mm。
（3）.油箱底脚高度一般在150mm以上，以便散热、搬移和放油，其壁厚应为箱体壁厚的2～3倍。
（4）.若液压泵及电机需要安装在油箱顶盖上时，为避免振动，油箱顶盖板的厚度应为侧板厚度的3倍左右。
邮箱顶盖板必须用螺钉与箱体内所焊的角钢固定连接。
顶盖可以是整体的，也可以分为几块，分别安装阀板和电机、液压泵等。
（5）.体积大的油箱适当部位应安设吊耳，以便起吊装运。
（6）.油箱内常设2～3快隔板，将会由去与吸油区分开，这样有利于散热、杂质的沉淀及气体的排出。
隔板高度为油液面的2/3～3/4。
（7）.油箱顶盖板顶盖板上应设通气孔，使液面与大气相通。
通气孔处应设空气滤清器，它既能过滤空气，又可利用其下面的滤网作加油时的过滤装置。
（8）.油箱底板应适当倾斜，并在最低位置处放置放油塞或放油阀。
在相壁易见位置设置液面指示器。
在油箱侧壁应开设用于安装、清洗、维护的窗口，平时可用密封垫及盖板封死，需要时打开。
（9）.泵吸油管口所装滤油器底面与油箱底面应保持一定距离，其侧面离箱壁的距离应大于3倍管径，滤油器底面距离油箱底板应大于2倍管径，距离最低液面应大于70mm，以使油液能从滤油器的四周、上下面进入滤油器。
回油管口所装的滤油器底面距离最低液面应大于200mm，距离油箱底板距离应大于2～3倍管径，其侧面离箱壁的距离也应大于3倍管径，避免飞溅起泡。
回油管口应切成
斜口，以增大出油口面积，其斜口应面向箱壁以利于散热、减缓流速和沉淀杂质。
阀的泄漏油管应在油的液面以上，不宜插入油液中，以免增加漏油腔的背压。
各进、回油管口通过顶盖的孔，均须装密封圈，以防止油液污染。
（10）.油箱的内壁必须进行加工处理。
新油箱必须经喷丸、酸洗和表面清洗，其内壁可涂一层与油液相容的塑料薄膜或耐油涂料。
油箱结构的详细设计
油箱长、宽、高的确定
根据的要求及1000L的油箱容量，当油箱液面达到油箱高度的83%时设定油箱长x宽x高为2000x500x1200。
壁板厚度的确定
因为本次设计油箱容量为1000L大于320L，所以壁板厚度选为6mm。
油箱脚的设计
此次油箱设计由于安装高度的限制及安装方式的限制，油箱脚不需直接承受油箱重量，只起固定作用，故确定选用14号槽钢，所以脚高为140mm，厚度为6mm。
不需要
油箱顶盖设计
结合油箱配件的选用，为顶置式，故顶该该厚度适当选大一些为20mm，大于设计标准壁板厚度的三倍。
为方便安装及其整体性能，顶盖为整体式。
吊耳设计
在四个对角部分分别设置1个安装、转运用吊耳。
由于油箱整体质量较轻约为吨左右。
故选用M36的吊环螺钉。
隔板设计
由于油箱长度为2000mm并参照设计标准，在油箱长度方向设置两块隔板，厚度与壁板厚度相同为6mm，高度为700mm
油箱底板设计
为了能在最低液面放置放油塞，且便于清洗油箱和散热，故将油箱底板设置为斜面。
又因为油箱安装位置及油箱总体结构的限定，故使油箱底板向中间倾斜，斜度为1:
5。
为了防止油箱底板承受压力变形故在其下面增加一’#’的加强筋。
油箱清洗孔设计
此次设计隔板为长度方向设计，故油箱的清洗不是很容易，但是由于油箱安防空间的限制，及后面配件安放位置的限制。
综合考虑各种因素，还是在两块隔板中间的壁板中心位置上开设清洗孔，并焊接法兰，加密封垫圈，用螺栓将清洗盖板连接上，封死清洗孔防止漏油。
箱体法兰设计
此次箱体为焊接而成，盖板的固定及箱体的密封，需用螺栓连接，故需要设置盖板连接法兰。
由于不没有承受背压故厚度选为与壁板厚度相同6mm。
后处理
油箱用喷丸、酸洗和表面清洗，其内壁可涂一层与油液相容的塑料薄膜或耐油涂料。
第四章油箱配件的计算与选用
一般根据液压系统的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。
油箱附件包括吸油过滤器、回油过滤器、注油器/空气滤清器、液压位/计、浮子开关、加热器。
滤油器
滤油器的作用
在液压系统中，为了保证油液的干净清洁，必须安装滤油器以滤去油液中的杂质。
油液中的杂质是有外界的灰尘、脏物、装置时原件及油管中的残留物和油液由于氧化变质析出物等混入油液中而产生的。
这些杂质会引起相对运动零件的的表面划伤、磨损以致卡死，堵塞管道小孔以及节流阀口，并影响机床的工作性能，导致系统不能正常工作。
同时随着液压元件精度的提高，对油液清洁度的要求也越来越高。
因此必须对液压油中的杂质和污染物的颗粒进行清理，目前，控制液压油洁净程度的最有效的方法就是才有滤油器。
滤油器的主要功用就是对液压油进行过滤，控制油的洁净程度。
滤油器的性能指标
滤油器的主要主要性能参数主要是过滤精度、通流能力、工作压力、压力损失。
滤油器的设计主要是根据工作压力和过滤精度的要求选择滤芯材料和流量要求来计算过滤面积。
滤油器的计算及选择
选择过滤器应考虑如下几个方面：
（1）.根据使用目的选择过滤器的种类，根据安装位置情况选择过滤器的安装形式。
（2）.过滤器应具有足够的通油能力，并且压力损失要小。
（3）.过滤精度应满足液压系统或元件所需清洁度要求。
（4）.滤芯使用的滤材应满足所使用工作介质的要求，并且有足够的强度。
（5）.过滤器的强度及压力损失时选择时的重点考虑因素，安装过滤器后会对系统造成局部压降或长生背压。
（6）.滤芯的更换及清洗方便。
（7）.应根据系统需要考虑选择合适的滤芯保护附件（如带旁通阀的定压开启装置及滤芯污染情况指示器的或信号器等）。
（8）.结构尽量简单合理、紧凑、安装形式合理。
（9）.价格低廉。
选用过滤器的通油能力时，一般应大于实际通过流量的2倍以下，过滤器的通油能力可按下式计算。
式中
—过滤器通油能力，
/s；
μ—液压油的动力粘度，Pa·s；
A—有效过滤面积，
；
—压力差，Pa；
K—滤芯通油能力系数，网式滤芯K=；线隙式滤芯K=；纸滤芯K=；烧结式滤芯K=
，式中D为粒子的平均直径，单位为m，
为滤芯的壁厚，单位为m。
吸油过滤器
1.过滤器精度的选择
吸油过滤器主要是对泵起保护作用，由表4-1可知其过滤器为粗过滤器过滤精度为100
。
回油过滤器精度主要按照液压元件对油液洁净度来选择，由表4-1可知其过滤器为普通过滤器过滤精度为10—100
。
注油器/空气过滤器防止油液被空气污染且防止注油时污染物进入邮箱，注油/空气过滤器的精度应不低于40
，由由表4-1可知其过滤器为粗过滤器过滤精度为100
。
名称
用途
精度类别
滤材形式
效果
油过滤器
保护液压泵
粗过滤器
网式、线隙式滤芯
粗过滤器：
能滤掉100
以上的颗粒
回油过滤器
降低油液污染程度
普通过滤器
纸质、纤维滤芯
空气过滤器
防止污物随空气侵入
普通过滤器
多沉叠加式滤芯
普通过滤器：
能滤掉10-100
的颗粒
注油过滤器
防止注油时侵入污染物
粗过滤器
网式滤芯
表4-1过滤器的名称、用途、类别、形式以及效果
过滤器流量的选择
吸油过滤器的流量不应大于实际通过流量的2倍，所以取倍为650L/min；
回油过滤器的流量须与最大回油量相同，故应为500L/min；
注油口的流量应大于20/min其容量应是泵容量的2倍。
过滤器的压力
本次设计为低压设计，故不需特别考虑压力类型。
过滤器的定型
图4-1低压过滤器型号
1）.吸油过滤器型号
由图4-1选择吸油过滤器ATZ系列（如图4-2），ATZ系列技术参数如图4-3，液压系统为两个主泵一个辅泵，主泵吸油口为ATZ-300过滤器（流量为300L/min），查图4-4选择标准产品为ATZ210QBPXR481；辅泵由于流量较小故选用一个ATZ-120过滤器（流量为120L/min），查图4-5选择标准产品为ATZ110QBPXG241。
这里我们特别要求选用过滤材质为40
金属不锈钢，增加过滤器的通透能力，也可以更换降低过滤精度，达到设计要求的100
。
图4-2ATZ-300、ATZ-120安装尺寸
图4-3ATZ系列性能
图4-4标准产品表
2）.回油过滤器型号
由图4-1选择回油过滤器TPⅠ、Ⅱ&Ⅲ系列，TPⅠ、Ⅱ&Ⅲ系列技术参数如图4-5，液压系统为一个主回油管，一个辅回油管，主回油管选用TPⅡ过滤器（如图46），查图4-7选择标准产品为TPR650-2G11/2PXWL8-20B15MM（流量为650L/min）;辅回油管同样选用TPⅡ过滤器（如图4-6），查图4-7选择标准产品为TPR120-2G11/4PXWL3-20B15MM（流量为120L/min）。
图4-5TPⅠ、Ⅱ&Ⅲ系列技术参数
4-6安装尺寸
图4-7标准产品表
3）.注油/呼吸器型号
图4-7呼吸器、加油器列表
本次设计采用注油器与加油器为一个配件，由图4-7选用IP65等级加油/呼吸器（如图4-9图1），其具体性能参数如图4-8，查图4-9选择标准产品为AB。
图4-8单孔或六孔安装技术参数
图4-9IP65加油呼吸器6孔安装带伸缩滤网安装图1和标准产品表图2
液位/温度计
计算可知最低液面离最高液面的距离为500mm，故需要选用中心距位500mm的液位/温度计，由图4-10选择液位/液温计（如图4-12），其性能参数如图4-11，可知其中心距位255mm，所以需要选用两个同等型号的液位/温度计组合使用，查图4-13选择液位/温度计规格为FL69321。
图4-11液位液温计
图4-10流体液位指示器
图4-12液位/液温计安装尺寸
图4-13标准产品表
浮子开关
在注油的时候，油液超过油箱的最高液面高度，易增加油箱的背压，损坏液压元件和油箱。
增设浮子开关在得到信号后，开关打开使多余的液压油从油箱中排除，起到保护油箱的作用。
由图4-10选择FL系列可调浮控开关（如图4-15），其性能参数如图4-14，查图4-16选择标准产品为FL050010R。
4-14典型技术参数
图4-15FL系列可调浮控开关安装尺寸
图4-16FL系列可调浮控开关标准产品表
加热器的选择
油的加热及加热器的发热能力
液压系统中的油温，一般应控制在30～50℃范围内。
最高不应高于70℃，最低不应低于15℃。
油温过高，将使油液迅速老化变质，同时使油液的粘度降低，造成元件内泄漏量的增加，系统的效率降低；油温谷底，使油液的粘度过大，造成泵的吸油困难。
油温的过高、过低都会引发系统工作不正常，为了保证油液能在正常的范围内工作，需对系统油液温度进行必要的控制，既采用加热或冷却方式。
油液的加热可以采用电加热或蒸汽加热等方式，为了避免油液过热变质，一般加热管表面温度不允许超过120℃，电加热管表面功率密度不应超过3W/
。
加热器的发热能力俺下式估算：
式中N—加热器发热能力，W;
C—油的比热，去C=1680～2094J/（kg
）；
r—油的密度，取r=900kg/m³；
V—油箱内油液体积，m³；
—油加热后温升，
；
T—加热时间，s。
电加热器的计算
电加热器的功率：
P=N/η
式中，η为热效率，取η=～。
液压系统中装设电加热器后，可以较方便地实现液压系统油温的自动控制。
计算如4-2表
拟在30min内加热40
，由表4-3选取6个GYY2-220/8型加热器（功率为8KW）。
表4-2不同加热时间和不同加热温度所需加热器功率
油功率（kw）
液升高温度，
升温时间，min
10
20
30
40
50
60
10
20
30
40
表4-3GYY型电加热器的型号和技术参数
型号
功率/KW
A/mm
侵入油中长度/mm
电压/V
GYY2-220/1
1
307
230
220
GYY2-220/2
2
507
430
GYY2-220/3
3
707
630
GYY2-220/4
4
922
845
GYY2-220/5
5
697
620
GYY2-220/6
6
807
730
GYY2-220/8
8
1007
930
注：
生产厂为上海电热电器厂、沈阳电热元件厂
参考文献
[1]王守城，段俊勇.液压元件及选用[M].北京：
化学工业出版社，
[2]韩桂华.液压系统设计技巧与禁忌[M].北京：
化学工业出版社，
[3]张利平.液压传动设计指南[M].北京：
化学工业出版社，
[4]建公.液压与气压传动[M].成都：
西南交通大学出版社，
致谢
感谢这些天来胡老师给予的无微不至指导和关心，才能顺利完成这次课程设计。
附录A：
液压油箱配件明细表
名称
公司
型号、规格、数量
主要性能指标
吸油过滤器
派克
ATZ系列
ATZ210QBPXR481
2
300L/min
10μm
ATZ110QBPXG241
1
120L/min
10μm
回油过滤器
TPⅠ、Ⅱ&Ⅲ系列
TPR650-2D11/2PXWL8-20B15MM
1
650L/min
10μm
TPR120-2G11/4PWL3-20B15MM
1
120L/min
10μm
注油/呼吸器
AB
1
L/min
μm
液位/温度计
FL69321
1
中心距254mm
浮子开关
FL系列可调浮控开端
FL050010R
1
加热器
上海电气厂、沈阳电热元件厂
GYYZ-220/8
6
功率8kw
电压220V
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