液壓油箱的設(shè)計

油箱必須有足夠的容積，須確保油液冷卻、不溶物沉淀及空氣釋放…等功能，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)囊何唬虼嗽O(shè)計滿足機(jī)能之油箱相當(dāng)重要，本報告則針對油箱主結(jié)構(gòu)設(shè)計及相關(guān)要點(diǎn)作說明。

一、 說明：

由機(jī)能方面而言，油箱容積(Oil tank capacity)越大越好，但以小型化和操作上的經(jīng)濟(jì)性等方面考量，卻希望小一點(diǎn)為宜，且油箱須確保油液冷卻、不溶物沉淀及空氣釋放…等功能，因此設(shè)計滿足機(jī)能之油箱結(jié)構(gòu)，則可作詳細(xì)的討論。

二、 設(shè)計要點(diǎn)：

1. 油箱結(jié)構(gòu)：

一般採用抗腐蝕性鋼材製作，且須考量油箱內(nèi)表面防腐處理，并顧及與介質(zhì)之相容性、處理后之可加工性及製造之經(jīng)濟(jì)性，條件允許時採用不銹鋼製作是zui 理想的選擇。

油箱必須有足夠的容積，一方面須滿足散熱的要求，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)，工作時又能保持適當(dāng)?shù)囊何弧Ｒ虼擞拖浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計需具下述特點(diǎn)，以下針對其構(gòu)成零件說明：

(1) 油箱本體：厚度3～4mm，若油箱容積超過320L，厚度取4~6mm，側(cè)壁須安裝油位計以掌控實(shí)際油位高度。

(2) 維修蓋：於本體側(cè)壁設(shè)計一或多個維修蓋，須配合密合墊、螺栓組裝，避免洩漏。其主要功用，便於清洗過濾器及油箱。

(3) 箱底：以傾斜的方式與壁板焊接成形，并於zui di處安裝洩油口，便於洩油。

(4) 吸油管及回油管應(yīng)插入至zui di液面以下，防止吸空和回油噴濺產(chǎn)生氣泡。管口與箱底、箱壁距離不小於3倍管徑。

(5) Drain油管：於液壓系統(tǒng)中，作為壓力控制閥等組件之泄油功用，設(shè)計時須注意不可插入油液下，防止背壓對系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

(6) 回油管口須斜切45°角并面向箱壁，增大回油管口之截面積，可減慢流速防止衝擊箱底之沉積物。

(7) 吸油管末端可安裝100μm之網(wǎng)式過濾器，防止大形異物吸入系統(tǒng)中，安裝位置須利於過濾器的清洗與拆裝。

(8) 空氣呼吸器：防止油箱出現(xiàn)負(fù)壓而設(shè)置的通氣孔上須裝空氣濾清器，其容量至少為液壓泵額定流量的2倍。

(9) 油箱蓋：厚度為本體壁厚之3~4倍，製成凹狀避免上方組件洩漏污染，并於蓋上鉆孔(含出回油管孔、注油口、通氣孔以及安裝液壓集成裝置的安裝孔等)。

(10) 隔板：分隔吸油和回油區(qū)域，增加回油路徑，有利於回油雜質(zhì)沉淀、氣泡分離及散熱等優(yōu)點(diǎn)。其高度至少取最di油位的1/2，最高不超過最高油位之3/4，厚度與本體壁厚相等。若考慮強(qiáng)制油空分離設(shè)計，其隔板高與液位同高，并於下方1/3處安裝5mm2 mesh之不銹鋼網(wǎng)，讓油液通過時達(dá)到強(qiáng)制油空分離的效果。

2. 容積計算：

(1) 油箱容積與系統(tǒng)的流量有關(guān)，一般於間歇性操作的情況，其容積取泵浦最大流量的3倍(防火型液壓油取5倍)，如泵浦每分鐘最大可提供50L的流量，則油箱容積須為150L。若屬於連續(xù)性操作其容積必須再多2倍甚至3倍，即200~300L。容積為1000L以下，則油箱之外形、基礎(chǔ)尺寸可參照DIN24339設(shè)計；容積為1000L以上，其長寬高比值取1：1：1至3：2：1之范圍設(shè)計，亦可考慮增加補(bǔ)強(qiáng)板，以增加剛性。其計算式如下：

Vtot=n×Q

其中：Vtot：油箱容積(L)     Q：泵浦最大供油量(L)      n：倍數(shù)(礦物油n=3，防火性液壓油n=5)

3. 其他要項(xiàng)：

(1) 油箱內(nèi)回油集中部分及清污口附近宜裝設(shè)磁性塊，以吸附油液中的鐵屑和帶磁性顆粒

(2) 為運(yùn)輸安裝方便，大、中型油箱應(yīng)設(shè)吊耳。

(3) 油液溫度建議在30～50℃范圍內(nèi)工作比較合適，最高不應(yīng)超過60℃，zuidi不低於15℃。

三。設(shè)計細(xì)節(jié)

　1 箱頂結(jié)構(gòu)

　　油箱的箱頂結(jié)構(gòu)取決于它上面安裝的元件。例如,如果液壓泵吸油口布置在油箱內(nèi)部液面以下,則箱頂應(yīng)為或應(yīng)有可拆卸的蓋。箱蓋及管子引出口之類的所有開口都要妥為密封。箱頂上安裝液壓泵組時,頂板的厚度應(yīng)為側(cè)板厚度的四倍,以免產(chǎn)生振動。液壓泵組與箱頂之間應(yīng)設(shè)置隔振墊。為了便于布置和維修,有時在箱頂上裝設(shè)回油過濾器。

　　箱頂上一般要設(shè)置空氣濾清器、注油口,空氣濾清器通常為附帶注油口的結(jié)構(gòu)(圖1),取下通氣帽可以注油 ,放回通氣帽即成空氣濾清器。注油過濾器的網(wǎng)眼應(yīng)小于250μ m,過流量應(yīng)大于 10L/min。空氣濾清器的過濾精度起碼40μm,其通氣量應(yīng)是液壓泵流量的2倍,以便在系統(tǒng)峰值流量期間液面迅速下降時,也能在油箱內(nèi)部保持大氣壓力,或者保持通氣壓降不超過0.1kPa。空氣濾清器氣帽一般帶有保險鏈用以預(yù)防通氣帽跌落或丟失。周圈環(huán)境較臟時,應(yīng)采用油浴式空氣濾清器。當(dāng)周圍空氣濕度較大時,比如在熱帶使用的液壓設(shè)備,可采用空氣干澡器(也稱吸濕器)合用的注油通氣器,它兼有除濕、收塵和注油的功能。

油箱箱頂上的螺紋孔應(yīng)該用盲孔(不通孔),以防污染物落入油箱內(nèi)。箱頂與箱壁的連接方式見(圖2),其中方案D是可拆連接,其他為不可拆連接。另外,方案B、C、D都形成滴油盤來收集檢修時滴落的油液

2 箱壁構(gòu)成

　　對于鋼板焊接的油箱,箱頂上安裝液壓泵組時,側(cè)板厚度應(yīng)適當(dāng)加大。

　　當(dāng)箱頂與箱壁之間為不可拆連接時,應(yīng)在箱壁上至少設(shè)置一個清洗孔(俗稱人孔)。清洗孔的數(shù)量和位置應(yīng)便于用手清理油箱所有內(nèi)表面。清洗口法蘭蓋板應(yīng)該能由一個人拆裝。法蘭蓋板應(yīng)配有可以重復(fù)使用的

為了便于搬運(yùn).應(yīng)在油箱箱壁上方的四角焊接吊耳(也稱吊環(huán))。吊耳有圓柱形和鉤形2種。圓柱形焊接吊耳及其尺寸見圖3和表1,鉤形焊接吊耳見圖4和表2。圖中d1、d為 直 徑 , R 為 半 徑 , L 、l 為 長 度 , b 為 寬 度 ,1h 、2h 、3h 為高度 ,S為厚度 ,1r 、2r 為半徑(見圖3、4，表1、2)。

液位計通常為帶有溫度計的結(jié)構(gòu)。液位計一般設(shè)在油箱外壁上,并近靠注油口,以便注油時觀測液面。液位計的下刻線至少應(yīng)比吸油過濾器或吸油管口上緣高出75mm,以防吸入空氣。液位計的上刻線對應(yīng)著油液的容量。液位計與油箱的連接處有密封措施。對于油溫有嚴(yán)格要求的液壓裝置,可采用傳感式液位溫度計,它是利用靈敏度較高的雙金屬片的熱脹冷縮原理來測量油溫的。對于大型油箱則應(yīng)設(shè)浮子式液面?zhèn)鞲衅饕员阍谝好娓叨犬惓r,發(fā)出報警或保護(hù)的電信號。

　　3 箱底結(jié)構(gòu)

　　應(yīng)在油箱底部zuidi點(diǎn)設(shè)置放油塞(≥M18× 1.5),以便油箱清洗和油液更換。為此,箱底應(yīng)朝向清洗孔和放油塞傾斜,傾斜坡度通常為1/25～1/20,這樣可以促使沉積物(油泥或水)聚集到油箱的zuidi點(diǎn)。為了便于放油和搬運(yùn),應(yīng)該把油箱架起來,油箱底部離開地面至少150mm。油箱應(yīng)設(shè)有支腳。支腳應(yīng)該有足夠大的面積,以便可以用墊片和鍥鐵來調(diào)平。

　　4 隔板設(shè)計

　　為了延長油液在油箱中逗留的時間,促進(jìn)油液在油箱中的環(huán)流,使更多的油液參與系統(tǒng)的循環(huán),從而更好地發(fā)揮油箱的散熱、除氣、沉淀等功能,油箱中,尤其在油液容量超過100L的油箱中應(yīng)設(shè)置內(nèi)部隔板。隔板要把系統(tǒng)回油區(qū)與吸油區(qū)隔開,并盡可能使油液在油箱內(nèi)沿著油箱壁環(huán)流。隔板缺口處要有足夠大的過流面積,使環(huán)流流速為0.3～0.6m/s。隔板結(jié)構(gòu)有溢流式標(biāo)準(zhǔn)型、溢流式和回流式等多種型式。溢流式隔板的高度不應(yīng)低于液面高度的2/3;隔板下部應(yīng)開有缺口,以使吸油側(cè)的沉淀物經(jīng)此缺口至回油側(cè),并經(jīng)放油口排出。

　　5 管路配置

　　液壓系統(tǒng)的管路要進(jìn)入油箱并在油箱內(nèi)部終結(jié)。

　　(l)吸油管和回油管。液壓泵的吸油管和系統(tǒng)的回油管要分別進(jìn)入由隔板隔開的吸油區(qū)和回油區(qū),管端應(yīng)加工成朝向箱壁的45°斜口,這樣既可增加開口面積、又有利于沿箱壁環(huán)流。為了防止空氣吸入(吸油管)或混入(回油管),以免攪動或吸入箱底沉積物。管口上緣至少要低于zuidi液面75mm,管口下緣至少離開箱底最高點(diǎn)50mm。

　　吸油管前必須安裝粗過濾器,以清除較大顆粒雜質(zhì),保護(hù)液壓泵。建議在回油管上安裝精過濾器,以濾除細(xì)微顆粒雜質(zhì),保護(hù)液壓元件。

　　(2)泄油管。泄油管應(yīng)盡量單獨(dú)接入油箱并在液面以上終結(jié)。如果泄油管通入液面以下,要采取措施防止出現(xiàn)虹吸現(xiàn)象。例如可在泄油管露出液面的部分開一個小孔。

　　(3)穿孔的密封。油管常從箱頂或箱壁穿過而進(jìn)入油箱,穿孔處要妥為密封。最好在接口處焊出高出箱頂20mm的凸臺,以免維修時箱頂上的污物落入油箱。

　　6 過濾器選用

　　過濾器的功用是過濾液壓油液中的雜質(zhì),降低油液污染度,保證液壓系統(tǒng)正常上作。由于液壓系統(tǒng)的故障絕大多數(shù)由油液污染造成,而過濾器是保持油液清潔的主要手段,所以合理選擇和設(shè)置液壓系統(tǒng)中的過濾器顯得非常重 要 。

　　在選擇過濾器時,一方面要根據(jù)液壓系統(tǒng)的技術(shù)要求,確定過濾器類型、過濾精度及尺寸規(guī)格,同時過濾器還應(yīng)具有足夠的通流能力,濾芯要有足夠的強(qiáng)度和抗腐蝕性能,清洗和更換方便等。

　　7 油箱的材料和表面處理

　　多數(shù)油箱采用焊接方法獲得。油箱的箱頂、箱壁、箱底、和隔板的常用材料為Q235A鋼板 ,吊耳常用材料為 35鋼。箱頂與箱壁常用可拆連接(例如箱壁內(nèi)側(cè)四周焊接角鋼,箱頂放置在角鋼上,并通過螺釘實(shí)現(xiàn)箱頂與箱壁的連接)。焊接而成的油箱須chedi清理以便清除所有泥上、切屑和毛刺、氧化皮。輕度銹蝕可用鋼絲刷或砂輪機(jī)清理,嚴(yán)重銹蝕和氧化的表面應(yīng)噴丸處理。涂漆方式取決于使用油液的種類。涂漆之前一般要磷化處理或噴丸,并用稀料等溶劑洗凈脫脂后用壓縮空氣吹干。使用石油基液壓油的鋼板焊接油箱涂40μm以上的環(huán)氧底漆;長期存放或出口設(shè)備涂30μm以上的底漆和30μm以上的環(huán)氧面漆。使用乳化液或水乙二醇介質(zhì)的油箱不涂漆,在磷化或噴丸處理后直接涂布防銹油。在預(yù)處理之后鍍鋅。

　　8 結(jié)語

　　過去認(rèn)為,油箱有分離和沉積油液中污物的作用,但近期的液壓系統(tǒng)污染控制理論,要求油箱不再是一個容污納垢的場合,而要求在油箱中的油液本身是達(dá)到一定清潔度等級的油液,并以這樣清潔的油液提供給液壓泵和整個液壓系統(tǒng)的工作回路,因此對油箱的設(shè)計、制造、運(yùn)行和維護(hù)都應(yīng)按照以上這些功能要求來實(shí)施