油箱的容量及其附件计算1mnb.docx

1、油箱的容量及其附件计算1mnb油箱的设计要点油箱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。油箱可分为开式油箱和闭式油箱二种。开式油箱，箱中液面与大气相通，在油箱盖上装有空气过滤器。开式油箱结构简单，安装维护方便，液压系统普遍采用这种形式。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0.05MPa。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

2、采用。2.1 油箱的设计要点图10为油箱简图。设计油箱时应考虑如下几点。1）油箱必须有足够大的容积。一方面尽可能地满足散热的要求，另一方面在液压系统停止工作时应能容纳系统中的所有工作介质；而工作时又能保持适当的液位。2）吸油管及回油管应插入最低液面以下，以防止吸空和回油飞溅产生气泡。管口与箱底、箱壁距离一般不小于管径的3倍。吸油管可安装100m左右的网式或线隙式过滤器，安装位置要便于装卸和清洗过滤器。回油管口要斜切45角并面向箱壁，以防止回油冲击油箱底部的沉积物，同时也有利于散热。3）吸油管和回油管之间的距离要尽可能地远些，之间应设置隔板，以加大液流循环的途径，这样能提高散热、分离空气及沉淀杂

3、质的效果。隔板高度为液面高度的2/33/4。图10 油箱1液位计；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；4）为了保持油液清洁，油箱应有周边密封的盖板，盖板上装有空气过滤器，注油及通气一般都由一个空气过滤器来完成。为便于放油和清理，箱底要有一定的斜度，并在最低处设置放油阀。对于不易开盖的油箱，要设置清洗孔，以便于油箱内部的清理。5）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。6）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。

4、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，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。油箱的容量计算油箱容量的计算液压泵站的油箱公称容量系列（JB/T7938-1995），见表1。表1 油箱容量JB/T7938-1995（L）46.31

5、025406310016025031540050063080010001250160020003150400050006300油箱容量与系统的流量有关，一般容量可取最大流量的35倍。另外，油箱容量大小可从散热角度去设计。计算出系统发热量与散热量，再考虑冷却器散热后，从热平衡角度计算出油箱容量。不设冷却器、自然环境冷却时计算油箱容量的方法如下。1）系统发热量计算 在液压系统中，凡系统中的损失都变成热能散发出来。每一个周期中，每一个工况其效率不同，因此损失也不同。一个周期发热的功率计算公式为式中 H一个周期的平均发热功率（W）； T一个周期时间（s）； Ni第i个工况的输入功率（W）； i第i个工

6、况的效率； ti第i个工况持续时间（s）。2）散热量计算 当忽略系统中其他地方的散热，只考虑油箱散热时，显然系统的总发热功率H全部由油箱散热来考虑。这时油箱散热面积A的计算公式为式中 A油箱的散热面积（m2）； H油箱需要散热的热功率（W）； t油温（一般以55考虑）与周围环境温度的温差（）； K散热系数。与油箱周围通风条件的好坏而不同，通风很差时K=89；良好时X=1517.5；风扇强行冷却时K=2023；强迫水冷时K=110175。3）油箱容量的计算 设油箱长、宽、高比值为：b：c，则边长分别为l、bl、cl、时（见图11），l的计算公式为式中 A散热面积（m2）。图11 油箱容量计算图

7、液压系统的工作温度一般希望保持在3050C的范围之内，最高不超过65C，最低不低于15C，如果液压系统靠自然冷却仍不能使油温控制在上述范围内时，就须安装冷却器；反之，如环境温度太低，无法使液压泵启动或正常运转时，就须安装加热器。冷却器的种类及特点冷却器的种类及特点（见表55）表55 冷却器的种类及特点种类特点冷却效果水冷却式列管式：固定折板式，浮头式，双重管式，U形管式，立式、卧式等 冷却水从管内流过，油从列管间流过，中间折板使油折流，并采用双程或四程流动方式，强化冷却效果 散热效果好，散热系列可达350580W/（m2） 波纹板式：人字波纹式，斜波纹式等 利用板式人字或斜波纹结构叠加排列形成

8、的接触点，使液流在流速不高的情况下形成紊流，提高散热效果 散热效果好，散热系数可达230815W/（m2）风冷却式 风冷式：间接式、固定式及浮动式或支撑式和悬挂式等 用风冷却油，结构简单、体积小、重量轻、热阻小、换热面积大、使用、安装方便 散热效率高，油散热系数可达116175W/（m2）制冷式 机械制冷式：箱式、柜式 利用氟里昂制冷原理把液压油中的热量吸收、排出 冷却效果好，冷却温度控制较方便冷却器的选择及计算冷却器的选择及计算在选择冷却器时应首先要求冷却器安全可靠、压力损失小、散热效率高、体积小、重量轻等。然后根据使用场合，作业环境情况选择冷却器类型如使用现场是否有冷却水源，液压站是否随行

9、走机械一起运动，当存在以上情况时，应优先选择风冷式，而后是机械制冷式。（1）水冷式冷却器的冷却面积计算（1）式中 A冷却器的冷却面积（m2）； Nh液压系统发热量（W）； Nhd液压系统散热量（W）； K散热系数，见表55； Tav平均温差（）。（2）T1、T2进口和出口油温（）；t1、t2进口和出口水温（）。系统发热量和散热量的估算： （3）式中 Np输入泵的功率（W）； c系统的总效率。合理、高效的系统为70%80%，一般系统仅达到50%60%。 （4）式中 K1油箱散热系统（W/m2），取值范围见表56。表56 油箱散热系数油箱散热情况散热系数K1/W（m2）-1整体式油箱，通风差112

10、8单体式油箱，通风较好2957上置式油箱，通风好5874强制通风的油箱142341A油箱散热面积（m2）；t油温与环境温度之差（）冷却水用量QS（单位：m3/s）的计算： （5）式中 C油的比热容（J/kg），一般C=2010J/kg； Cs水的比热容（J/kg），一般Cs=1J/kg；s油的密度（kg/m3），一般s=900kg/m3； rs水的密度（kg/m3），一般rs=1000kg/m3； Q油液的流量（m3/s）。（2）风冷式冷却器的面积计算 （6）式中 Nh液压系统发热量（W）； Nhd液压系统散热量（W）； 污垢系数，一般=1.5； K散热系数，见表55； Tav平均温差（），（

11、7）、进口、出口空气温度（）；Qp空气流量（m3/s）； p空气密度（kg/m3），一般p=1.4kg/m3； Cp空气比热容（J/（kg），一般Cp=1005J/（kg）；空气流量Qp（单位：m3/s）油的加热及加热器的发热能力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3050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，造成元件内泄漏量增加，系统效率降低；油温过低，使油液粘度过大，造成泵吸油困难。油温的过高或过低都会引发系统工作不正常，为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即采用加热或冷却方式。油液的

12、加热可采用电加热或蒸汽加热等方式，为避免油液过热变质，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/cm2。加热器的发热能力可按下式估算：N式中 N加热器发热能力（W）； C油的比热，取C=16802094J/（kg）； r油的密度，取r=900kg/m3； V油箱内油液体积（m3）； Q油加热后温升（）； T加热时间（s）。3.5.2 电加热器的计算电加热器的功率： P=N/式中 热效率，取=0.60.8。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。过滤器的主要性能参数 过滤器的主要性能参数1）过滤精度/m：是指过滤器滤除一定尺寸固体污染物的能力

13、。是选取过滤器首先要考虑的一个重要参数。2）压力损失/MPa：工作介质流经过滤器时，主要是滤芯对介质流动造成阻力，使过滤器的油口两端产生一定的压差（压力降），即压力损失。压力损失在系统设计中应加以考虑，如安装在压力管路上会造成压降，在回油管路上会造成背压。过滤器的种类、用途及安装表14 过滤器的种类、用途及安装种类用途安装位置（见图中标号）吸油过滤器保护液压泵3高压过滤器保护泵下游元件不受污染6回油过滤器降低油液污染度5离线过滤器连续过滤保持清洁度8泄油过滤器防止污染物进入油箱4安全过滤器保护污染抵抗力低的元件7通气过滤器防止污染物随空气侵入2注油过滤器防止注油时侵入污染物1过滤器的选择过滤器的