液壓馬達(dá)系統(tǒng)油箱設(shè)計

在液壓系統(tǒng)中，液壓油箱主要是為了儲油以滿足液壓系統(tǒng)正常工作所需要的流量；另外，它還起著散熱，分離油液中的氣泡、沉淀雜質(zhì)等作用。這些作用通過油箱中的輔件，如空氣過濾器、油液過濾器，冷卻器等實現(xiàn)。作為液壓系統(tǒng)儲油裝置，在設(shè)計油箱時除計算其循壞容積外，還需充分考慮設(shè)備施工工況的復(fù)雜性，如何采用合理的結(jié)構(gòu)形式既能保證油箱自身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，又能優(yōu)化工藝，充分發(fā)揮油箱附件的作用，以適應(yīng)設(shè)備振動大，換向快的應(yīng)用場景。

1、液壓油箱的容積計算與結(jié)構(gòu)設(shè)計

液壓油箱的容積計算需綜合考慮泵，馬達(dá)的循環(huán)容積與油缸容積差，來確定油箱的容積，液壓油量是指液面在液位計的上刻度線時的油液體積。

其中油泵的循壞容積V1=油泵的排量*油泵的轉(zhuǎn)速*循壞時間/60(泵送設(shè)備的循壞時間一般取25s或者30s；而油缸的容積差V2=所有油缸無桿腔的容積-所有油缸有桿腔的容積。油箱容積V0=(油泵的循環(huán)容積V1+油缸的容積差V2)*1.2

液壓油箱中的吸油高度的確定影響吸油效果，高度確定不合適，會使液壓泵吸油不暢，泵易吸空，噪聲大，易損壞。在某型號泵送設(shè)備中，吸油高度H主要取決于油口高度與吸油法蘭的內(nèi)徑累計高度，在此基礎(chǔ)上再增加一個經(jīng)驗高度。而油泵不吸空油箱的最小油量，則是由油箱的底面積與不吸空高度共同決定。

2、液壓油箱箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計

長期以來，油箱結(jié)構(gòu)型式以矩形柱為主體，加上隔板、兩端封板構(gòu)成，這種型式主體是鋼板折邊對接焊上，封板沖壓成型，要求下料加工精度高，箱體折邊與封板壓形的R不易吻合，因加工修形的需要，表面常有凹坑，外觀質(zhì)量差。某型號泵送設(shè)備采用采用大小U型板組焊而成再焊上隔板等附件，下料精度低，折邊部位可隨意調(diào)整，縮短了制作周期。通過對大小U型板的沖筋進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計能保證強(qiáng)度滿足施工工況需要。

以某型號泵送設(shè)備為例，對沖筋前后的油箱變形量對比如下：

①無沖筋設(shè)計時，對油箱進(jìn)行保壓0.2MPa強(qiáng)度分析，最大變形量為62 mm，見圖1。

②按如下步驟對內(nèi)外側(cè)板進(jìn)行沖筋方式優(yōu)化設(shè)計：

1)設(shè)計目標(biāo)：平板最大變形最小化。

2)設(shè)計變量：平板沖筋寬度和深度。

3)優(yōu)化方法：運用Optistruct軟件topography形狀優(yōu)化功能。

外側(cè)板優(yōu)化設(shè)計結(jié)果見圖2：右側(cè)云圖顯示的為沖筋位置和深度。

內(nèi)側(cè)板優(yōu)化設(shè)計結(jié)果見圖3：右側(cè)云圖顯示的為沖筋位置和深度。

對新油箱沖擊優(yōu)化設(shè)計后，進(jìn)行保壓0.2MPa強(qiáng)度分析，外側(cè)板最大變形為18.5mm，內(nèi)側(cè)板最大變形量為28.6mm。

③油箱內(nèi)吸、回油管布局。

以上通過對平板沖擊寬度與厚度進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，能夠使平板最大變形量最小化，滿足強(qiáng)度需求。

④液壓油箱附件的布置。

為了保持油液清潔，油箱應(yīng)有周邊密封的蓋板，蓋板上裝有空氣過濾器，注油及通氣一般都由一個空氣過濾器來完成。為便于放油和清理，箱底在最低處設(shè)置排污球閥以及放油堵頭。油箱側(cè)面，設(shè)置清洗孔，以便于油箱內(nèi)部的清理。吸油管及回油管應(yīng)插入最低液面以下，以防止吸空和回油飛濺產(chǎn)生氣泡。管口與箱底、箱壁距離一般不小于管徑的3倍。在泵送工況中，由于主泵流量大，大流量回油在油箱的入口要設(shè)置回油緩沖擋板，減低回油流量沖擊。

3、液壓油箱的清潔度控制

油箱清洗前準(zhǔn)備：

內(nèi)表面磷化層完整、無銹蝕，外表面按有關(guān)規(guī)定涂有防銹底漆的液壓油箱，經(jīng)檢驗合格，方可轉(zhuǎn)入清洗工序。油箱清洗時，嚴(yán)禁使用棉紗、紙屑。當(dāng)相對濕度大于70%時，應(yīng)加熱加溫干燥油箱，并及時進(jìn)行清洗，組裝。

①油箱的外表面清理:鏟除清理蓋板和其它密封接合面的油漆，用銼刀清理螺紋孔的毛刺、飛邊，用尖頭錘清理焊渣，然后用低顆粒脫落的長纖維紡織品拭擦各部位，并用壓縮空氣吹凈。

②油箱的內(nèi)表面清洗：油箱涂裝后用吸塵器吸出灰塵，顆粒等雜物。用500稀釋劑進(jìn)行清潔，擦洗干凈。油箱上部件裝配時，用面團(tuán)粘去內(nèi)表面微小灰塵和顆粒。要求用手觸摸時不得感覺有灰塵和顆粒。

③油箱的清潔度檢驗：采用稱重法測量。

4、結(jié) 論

油箱容積計算綜合考慮油泵的循環(huán)容積與油缸的容積差，采用沖筋優(yōu)化設(shè)計后的大小U型板組焊工藝，不僅降低了加工難度，還可以提升油箱側(cè)板的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，最大變形率降低了54%。此外，提出了油箱加工過程中清潔度控制方法，對后續(xù)液壓系統(tǒng)的正常運行有積極的意義。

注：本文由機(jī)哥整理自《內(nèi)燃機(jī)與配件》 ，作者周瑤、盧志學(xué)等。