在液壓系統中都設置有油箱,容積從零點幾升至幾萬升。液壓系統工作時,系統內的油液體積總會發生變化(差動缸、熱脹冷縮、外泄漏,等)。本文興迪源機械帶來液壓機油箱的功能、容積及輔件詳解。
一、功能:
在液壓系統中都設置有油箱,容積從零點幾升至幾萬升。一般具有以下一些功能。
1)平衡壓力
液壓系統工作時,系統內的油液體積總會發生變化(差動缸、熱脹冷縮、外泄漏,等)。如果系統是完全封閉的,壓力就會劇變。油箱盛放油液,直接或間接通大氣(見圖8-18),就可保持系統進油和回油壓力恒定。
圖8-18油箱
1一濾網2一隔板3一排氣網4一通氣過濾器5-液壓系統A一吸油口B一放油口C一回油口
為了減少空氣中的水分、灰塵進入油液,油箱一般都制成封閉的,內外僅通過濾器連通。
2)便利油中的空氣,水和固體雜質的分離
如果液壓油在油箱里能有一定的停留時間,流動減慢了,那油中的水和固體雜質會因為比油重而沉淀到油箱底部,空氣泡則能浮到液壓油表面,分離出來。
3)散熱
液壓系統工作時的能效,即液壓缸的輸出功率/原動機的輸入功率,好的不過70%,差的甚至低于20%,這意味著,如果原動機輸入100kW,損失功率可能達到30-80kW。這絕大部分都轉變成熱量,進入油液,如果沒有散熱的話,每1kW功率每小時會使1000kg油液的溫度上升2°C,50kW就是100℃。所以于液壓系統,散熱是一定需要的。
因為散熱效果取決于散熱面積,散熱面積越大,散熱量就越多,管道和液壓元件的表面積畢竟比較小,油箱具有較大的面積,可以幫助散熱。
二、容積:
為了以上這些功能,油箱的容積是越大越好。但大了,就會比較笨重,制造成本也高。
關于油箱容積的確定,中外教科書都有推薦:把泵的每分鐘流量乘以一個數,固定設備取3-5,移動設備取1-2,飛行器取0.5-1。其實,這也是供沒有經驗的設計人員參考的,而非一定要遵循的。其實,思考一下,同樣是液壓,憑什么移動設備和飛行器的油箱就可以小些呢?就可以理解確定油箱容積的更高原則例如,通過附加真空油液處理裝置,幫助油液中的水分與空氣的排出;如果液壓系統比較節能,產生的熱量不多,或是附加了冷卻器幫助散熱,油箱就不需要很大。
三、輔件:
1)液位計用于監視油箱內的液面高低,常常與油液溫度計做成一體(見圖8-19),稱為液位液溫計。有些還帶電發信開關:當液面低于一危險高度,不利于泵工作時,發出警報信號,或禁止泵起動,這也常被用于無人看護的持久性試驗臺:一且液面低于某個設定高度,意味著大量漏油,立即停止試驗。
圖8-19液位液溫計
a)照片b)液位計圖形符號c)液溫計圖形符號
2)散熱僅依靠油箱還不夠時,需要使用冷卻器。
一般冷卻器都會給出名義散熱功率。但這僅是一個參考值。實際散熱功率還取決于油液與冷卻介質的溫差。溫差越大,散熱量就越多。所以,一般裝在回油管道,因為那里通常油溫最高,最有利于散熱。
冷卻器一般不耐壓,所以,出口多直通油箱。
散熱,散掉的其實就是驅動泵運轉的電能或燃料,都是錢。所以,最好的措施還是減少液壓系統的能量損失,也就是減少熱的產生。
鑒于液壓系統工作時油溫最好在一定范圍內,太低也不好。所以,冷卻器應帶旁路閥,僅在油溫超出上限時才工作。
冷卻器分風冷、水冷兩大類。散熱需求大的一般都用水冷。
3)加熱器:油液如果溫度過低,黏度就會過高,不利于系統,尤其是泵的正常工作,此時需要加熱。
較多見的是用電熱管,裝在油箱中靠近泵吸油口的位置。
因為液壓系統本身運轉之后也會產生熱,所以,避免過熱是非常重要的,特別是礦物油,過熱會導致燃燒。所以,防過熱設施必須十分可靠,通常同時并用兩套。
常常把泵裝在油箱上、油箱內或油箱旁邊,與其他輔件組合在一起(見圖8-20),稱作為泵站、動力單元、或動力站。
圖8-20中型動力站實例
1一油箱2一冷卻器3一高壓過濾器4一液面溫度計5一高壓泵
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