油箱计算资料

22 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 冶金设备中经常采用。 图 2 油箱简图。 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； 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，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 100μm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 23 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、分离空气及沉淀杂质的效果。 隔板高度为液面高度的 2/3～3/4。 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： （1）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。 （2）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。 （3）喷砂后热喷涂氧化铝。适用于除水-乙二醇外的所有介质。 （4）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。 二、油箱容量的计算 1．计算原则： 液压泵站的油箱公称容量系列（JB/T7938-1995），见表 5： 表 5 油箱容量 JB/T7938-1995（L） 4 6.3 10 25 40 63 100 160 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 3150 4000 5000 6300 1）根据不同用途确定油箱容量： 油箱容量的确定是设计油箱的关键。油箱容积一般为油泵流量的 3～7倍；对行走机械，或安装位置受到限制、冷却效果较好的液压设 24 备，油箱容积可选小值；而对固定设备，及空间面积不受限制的设备 可选偏大容量。 2）根据液压系统的发热与散热关系确定油箱容积： 油箱中油液温度一般推荐在 30～50℃，最高不应超过 75℃。归于 工具及其他固定装置，工作温度可允许在 40～55℃；对于行走机械， 如装载车辆、工程机械的油箱，最高温度允许到 75℃，在特殊情况下 允许达到 85℃；对于高压系统，为减少泄漏，工作温度不应超过 50℃， 建议当油温超过 65℃时，就应采用冷却装置对油液进行冷却。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。 3）油箱容量计算经验公式： pV qz= 式中：V——油箱有效容积（L）； Pq ——液压泵的总额定流量（L/min）； ζ——与系统压力有关的经验系数：低压系统 ζ＝2～4，中压系统 ζ＝5～7，高压系统 ζ＝10～12。 2．具体计算： 1）选择系统的公称压力和流量： pQ≥P 而油泵测试系统的额定功率 P＝37kw ∴由公称压力表 GB/T 1227-2002，选取 pN＝1.6MPa，Q=100m3/h 由于 pN<2.5MPa，该系统属于低压系统。 2）油箱容量选择： 本系统为低压系统，故 ζ＝2～4，取 ζ＝4； =4p pV q qz= =4×（100×10 3/60）=6666.67(L) 选定油箱尺寸 1：1：2，根据标准油箱的外形尺寸，选取长 3000mm， 宽 1500mm，高 1500mm。 25 §3.2.2 管道的设计与布置 一、管系尺寸的计算 液压系统中使用的油管种类有很多，上文已经做了介绍，根据本 测试装置的实际情况（安装位置、工作环境、工作压力等），选择 20 ＃钢作为管系的材料。 1．计算原则： 油管的规格尺寸由以下公式计算出后，查阅有关的标准选定。 2 qd vp = 2 b pdn d s = 式中：d——油管内径（mm）； q——通过有关的最大流量（L/min）； v——油管中允许流速（m/h）； 吸油管取 0.5～1.5m/s；压油管取 2.5～5m/s δ——油管壁厚（mm）； p——管内最高工作压力（MPa）； σb——管材抗拉强度（MPa）； n——安全系数； 钢管： p<7MPa 时 n=8； 7MPa17.5MPa时 n=4。 2．具体计算： 已知：Q=100 m3/h，p=1.6MPa，设吸油管 v=1m/s；压油管 v=3m/s，n=8， 钢管 σb=510MPa。 6 1 1 (100 10 / 3600)2 2 188.06 1 Qd mm vp p ´ = = ´ = ´ 6 2 2 (100 10 / 3600)2 2 108.58 3 Qd mm vp p ´ = = ´ = ´ 取吸油管 DN200，根据法兰的结构尺寸，取吸油管壁厚 δ1＝8.5mm， 26 法兰直径 d1=202mm； 取压油管 DN150，根据法兰的结构尺寸，取压油管壁厚 δ2＝6.5mm， 法兰直径 d2=146mm。 3．钢管抗拉强度校核： 1 1 1 1.6 202 8 152.09 510 2 2 8.5 b pd n MPa MPas s d ´ ´ = = = < = ´ ，符合强度要求； 2 2 2 1.6 146 8 143.75 510 2 2 6.5 b pd n MPa MPas s d ´ ´ = = = < = ´ ，符合强度要求。 二、阀门的选取 选择液压阀一般是根据系统的工作压力和通过该阀的最大流量来 确定，尽量选用通用阀，除非特殊工况才自行设计专用阀。同时，选 择液压阀还应考虑阀的操纵形式、中位机能以及连接形式等。 选择压力阀时除了考虑最大流量外，还要考虑流量脉动和压力脉 动的影响。 选择方向阀时，还要考虑换向的可靠性和压力损失。 选择流量阀时，还要考虑最小稳定流量的影响，必要时，最大流 量允许超过阀的额定流量的20％，但不宜过大，以免压力损失增大， 引起发热、噪声，甚至使整个系统不能正常工作。 1．球阀 1）Q47型固定球阀特点： （1）整体结构具有全通道、紧急密封、防火等特点。 （2）全通径阀门流道孔直径与管和径内径一致，更于管线清扫。 （3）阻塞与排泄阀门处于关闭状态时，上下游侧的阀座使流体阻断， 阀体中腔的积治物可以排泄，排泄装置如下机能： ① 事前可检查阀座是否泄漏损伤； ② 减少介质更换对阀门的污染； ③ 在工作压力下，阀门处于全开或全关状态时，可更换阀杆部填料 函。（如图5所示排泄装置是排污塞） 27 （4）自动泄压阀门中腔停滞的介质由于温度升高，而出现异常升高 时，阀座或阀体上安装的安全阀可以自动泄压。 （5）防火结构采用双重密封，当发生火灾时，非金属阀座烧损后， 介质将球体压紧在阀体上的金属密封面阻止介质大量漏出，符合 API607

规定

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。 （6）紧急密封阀座及阀杆密封件出现损伤而引起泄漏时，通过注脂 阀注入密封脂可以起瞬时应急密封作用。 （7）阀杆加长阀杆加长适用于地下安装及低温介质用，加长尺寸， 根据需要确定。操作方式有手动、气动、电动、气液联动、液动等。 2）技术参数： PN1.6MPa 公称 通径 50 65 80 100 125 150 200 250 300 350 D1 51 64 76 102 127 152 203 254 305 337 L 178 191 203 229 356 394 457 533 610 686 H1 102 114 127 152 184 219 273 364 395 430 H2 107 125 152 178 300 330 398 495 580 625 E 116 116 171 171 F 350 350 420 420 W 230 400 400 650 1050 1050 600 600 800 800 W(kg) 12 16 22 35 58 74 205 322 460 576 3) 结论：原理图4处选用Q47-150型球阀； 原理图17处选用Q47-200型球阀。 28 2．三通球阀 1）Q41型三通球阀特点： （1）手动部分可采用钢板压制的手柄或不锈钢铸造的手柄。手柄设有 限位结构，在阀门开启、关闭的位置设定限位，当阀门使用在 关键装 置上时，限位块上设有锁孔可锁定开关位置避免误操作。手柄上有明 显地开和关标识。 （2）阀杆采用A182F（1Cr13）整体锻造并调制处理，硬度达到HB220～ 250。阀杆通过平键或花键或方契与手柄连接，通用性强，拆装方便。 阀杆设有防吹出结构。 （3）阀门的填料选用编结、柔性石墨密封圈或四氟烯密封圈，使得阀 杆在一定的润滑情况下实现可靠的密封。 （4）根据需要，球阀可设计成防静电结构，在球体与阀杆、阀杆与阀 体之间设置导电弹簧，避免静电打火点燃易燃物质，确保系统安全。 （5）密封副形式多样。根据不同工况可选用软密封、硬密封、防火阀 座等结构；DN150以下为浮球形式，DN200以下为固定球形式。 （6）球阀阀座处可设置辅助密封结构，在阀座和阀杆部位加装注脂阀， 紧急情况下可暂时密封，并可根据需要加长阀杆以适宜埋地铺设得场 所。 2）性能

规范

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： 试验压力(MPa) 型号 公称压力 (MPa) 强度(水) 密封(水) 低压密封 空气(水) 工作 温度 适用介质 强度(水) Q41F-16C 蒸汽、油、水 Q41F-16P(R) 1.6 2.4 1.8 酸、碱类 Q41F-25 蒸汽、油、水 Q41F-25P(R) 2.5 3.3 2.8 酸、碱类 Q41F-40 蒸汽、油、水 Q41F-40P(R) 4.0 4.4 4.4 0.6 ≤150℃ 酸、碱类 3）外形尺寸： 29 公称通径 尺寸（mm） 重量 DN L D D1 D2 B Z-Фd H L0 kg 15 108 95 65 45 14 4-Ф14 59 130 2.3 20 117 105 75 55 14 4-Ф14 63 130 3.0 25 127 115 85 65 14 4-Ф14 75 160 4.5 32 140 135 100 78 16 4-Ф18 85 160 5.7 40 165 145 110 85 16 4-Ф18 95 230 7.0 50 178 160 125 100 16 4-Ф18 107 230 9.5 65 190 180 145 120 18 4-Ф18 142 400 15 80 203 195 160 135 20 8-Ф18 152 400 19 100 305 215 180 155 20 8-Ф18 178 700 33 150 394 280 240 210 24 8-Ф23 272 1100 93 4）结论：选用Q41F－16C型，DN150三通球阀。 3．溢流阀 1）概述： A42Y-C型弹簧全启封闭式安全阀适用 于工作温度≤300℃空气、石油气、液体等介 质的设备和管路上。 A42Y-P型及A42Y-R型适用于工作温度 ≤200℃有腐蚀性的介质的设备和管路上，作 为超压保护装置。 30 2）技术参数： 型号 公称 通径 do D K g1 b f Z-Фd 20 15 105 75 55 16 2 4-Ф14 25 16 115 85 65 16 2 4-Ф14 32 20 140 100 78 18 2 4-Ф18 40 25 150 110 85 18 3 4-Ф18 50 32 165 125 100 20 3 4-Ф18 65 40 185 145 120 20 3 4-Ф18 80 50 200 160 135 20 3 8-Ф18 100 65 220 180 155 22 3 8-Ф18 A42Y-16C A42Y-16P A42Y-16R KA42Y-16C DA42Y-16C(P) 150 100 285 240 210 24 3 8-Ф23 3）结论：选用A42Y-16C，DN150弹簧全启封闭式安全阀 4．调节阀 1）概述： ZDSP型电子式直行程电动调节阀，配用德国进口PS系列和日本工 装3610系列直行程电动执行机构，无需本伺服放大器，有输入控制信 号（4-20mADC或1-5VDC）及单相电源即可控制运转，实现对压力， 流量，温度，液位等参数的调节。 ZDSP型电子式直行程电动调节阀具有体积小，重量轻，连线简单， 泄漏量少的优点。但抗不平衡力较小，故阀门前后的工作压差不宜过 高。它们能广泛应用于电力，冶金，石油，化工，轻工，环保等到行 业的工业过程式自动控制系统中。 2）技术参数： 公称压力：1.6、4.0、6.4MPa(16、40、64kgf／cm2) 阀体材质：铸铁、铸钢、铸不锈钢 固有流量特性：直线、等百分比 作用方式：电开式、电关式 温度范围：-20～200℃，-40～250℃，-60～450℃ 输入信号：0-10mA(D.C)；4-20mA(D.C) 输入通道：3个 31 输入电阻：2000 电源电压：200V 50HZ 环境温度：-10～55℃ 3）结论：选用ZDSP型，DN150电子式直行程电动调节阀。 §3.2.3平台和支架的设计 一、平台的设计 由于试验平台上需要放置油被测泵、扭矩转速传感器和驱动电机。 其中，油泵要不时地装上平台或从平台上拆下，故要合理设计此试验 平台。 在测试油泵时，油泵要不时地推入和拉出平台，为了使油泵定位 准确，且推拉方便，故在平台上设计了一系列相应的导轨。该导轨的 形状是根据测试油泵泵底的垫块大小决定的。有了该导轨后，测试油 泵可以轻易的从平台上推入和拉出，这样既可以提高定位的精度，又 可以方便工人操作，节省时间。 同时，由于测试平台上有油口，油泵要经常与油口拆接，故在拆 接时难免会有油漏出，故要在平台上设计一系列的导油槽，以收集泄 漏的废油。这样既防止了漏出的油污染厂房，又可以回收再利用这些 收集起来的油，做到环保和节省成本。 此外，由于油泵要经常性的从平台上拆装，推入和拉出时都会使 平台的导轨受到磨损，故为了保证配合的精度，平台设计使用铸件制 造。 再者，工人师傅经常要把油泵从平台上拆下装上，本身就很费力， 考虑到人性化的设计原则，平台的高度不宜过高，也不宜过低。过低， 工人要弯腰拆装油泵；过高，工人则要把油泵举高。故设计平台高度 在 1000mm，这样的高度差不多是在工人的腰部，拆装油泵会省力很 多。