地下無軌設(shè)備液壓油箱的典型設(shè)計

汪鵬程

摘 要：地下無軌設(shè)備使用工況具有某些特殊性，作為液壓系統(tǒng)的一個重要輔件液壓油箱設(shè)計的好壞往往影響整個液壓系統(tǒng)的性能。這里主要從就地下無軌設(shè)備這一領(lǐng)域，全面地介紹設(shè)計液壓油箱的一般設(shè)計方法，如何確定液壓油箱容量，采取何種散熱方式滿足油溫使用要求，油箱通常的結(jié)構(gòu)形式和油箱輔件的選配原則和布置方式。

關(guān)鍵詞：液壓油箱 容量 散熱機(jī)構(gòu) 油箱輔件

中圖分類號：TH13718+6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）01（b）-0080-02

Abstract： Underground trackless equipment has certain peculiarities of working conditions， the hydraulic tank as an important auxiliaries of hydraulic system， its design quality often affect the performance of the entire hydraulic system. Here mainly on underground trackless equipment in this field， comprehensively introduces the general design method of hydraulic oil tank， how to determine the hydraulic tank capacity， in the way to meet oil cooling requirements， the normally structural form of fuel tank and the auxiliary of fuel tank matching principle and arrangement.

Key words：The hydraulic tank；Capacity；Heat dissipation mechanism；The auxiliary of tank

地下無軌設(shè)備，其工作機(jī)構(gòu)大量的動作形式主要由由液壓驅(qū)動來實(shí)現(xiàn)的，液壓油箱作為暫時儲存驅(qū)動的工作介質(zhì)，并持續(xù)的，穩(wěn)定的向各個能源裝置、液壓控制元件和執(zhí)行元件供應(yīng)液壓油，是地下無軌設(shè)備液壓系統(tǒng)一個重要輔件，在保障地下無軌設(shè)備正常的運(yùn)行中發(fā)揮著重要作用。由于地下無軌設(shè)備是移動式工程機(jī)械，并使用于地下復(fù)雜惡劣的工況，所以其液壓油箱在具體設(shè)計上兼有一般油箱的特點(diǎn)，又具有某些特殊性。合理的設(shè)計地下無軌設(shè)備液壓油箱主要考慮其容量的確定、合適的散熱渠道、液壓元件配置和油箱結(jié)構(gòu)的布置等因素。

1 油箱的容量

油箱容量即油面高度為油箱高度80%時的油箱有效容積，油箱必須有足夠大的容量，以保證系統(tǒng)工作時具有一定的液位高度，防止油箱出現(xiàn)瞬時吸空或?qū)е掠拖鋬?nèi)液面過低，吸油過濾器外露等。一般情況而言，油箱的容量可按液壓泵的額定流量估算出來。

2 油箱的散熱

2.1 選用合適的油箱壁厚來進(jìn)行散熱保證

2.2 額外的增加散熱機(jī)構(gòu)保證油溫滿足使用要求

作為地下無軌設(shè)備，液壓油箱結(jié)構(gòu)緊湊，并且由于井下通風(fēng)不良，通過液壓油箱表面和液壓元件自然散熱往往不能滿足油溫正常工作要求。因此需要額外增加散熱機(jī)構(gòu)。

采取的方式有風(fēng)冷和水冷兩種形式。風(fēng)冷是在無軌設(shè)備上裝上風(fēng)扇，利用本身的電瓶供電，通過對油冷卻器持續(xù)通風(fēng)散熱，或借助柴油機(jī)的風(fēng)冷卻通道，將油冷卻器安裝在上面進(jìn)行散熱。水冷散熱機(jī)構(gòu)，冷卻器外接水源，油和水在冷卻器中各行其道，通過蛇形管壁進(jìn)行熱交換，水帶走液壓系統(tǒng)熱量。水冷散熱機(jī)構(gòu)，降溫效果好，但也受到一定局限性，一般只能用于必須要帶水系統(tǒng)，并在工作中很少移位的地下無軌設(shè)備中，如潛孔鉆機(jī)、鑿巖臺車等掘進(jìn)鉆孔設(shè)備。這兩種的不同的冷卻方式，都能保證油箱油溫在許可的使用范圍。

3 地下無軌設(shè)備液壓油箱通常結(jié)構(gòu)形式

地下無軌設(shè)備作為移動式工程機(jī)械，帶有較多的液壓驅(qū)動工作機(jī)構(gòu)，并用于地下特殊的復(fù)雜環(huán)境，要求液壓油箱結(jié)構(gòu)簡捷，維修方便。地下無軌設(shè)備各類產(chǎn)品中，其液壓油箱常采用開放式結(jié)構(gòu)，即箱內(nèi)液面通過空氣濾清器和大氣相通；就其在無軌設(shè)備上的聯(lián)接方式，可以分為分離式油箱和整體式油箱，分離式油箱即單獨(dú)設(shè)計，與無軌設(shè)備機(jī)體分開，有利于油箱散熱，并方便布置。整體式油箱利用無軌設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)件機(jī)架的可封閉的腔體作為油箱，結(jié)構(gòu)緊湊，降低成本但維修不方便[2]。

4 地下無軌設(shè)備液壓油箱典型液壓元件

和液壓油箱配套的液壓輔件一般必須有：吸油過濾器、回油過濾器、空氣濾清器、油溫液位計等。除了合理選用附件外，其合理布置還有以下特點(diǎn)。以下圖為例，下面分別介紹它們的作用和選型原則。

（1）吸油接頭，（2）吸油過濾器，（3）箱體，（4）橡膠墊片，（5）蓋板，（6）空氣濾清器，（7）回油過濾器，（8）直接回油口，（9）油標(biāo)，（10）隔板，（11）放油口。

吸油接頭：和泵相連，可根據(jù)泵吸油口的數(shù)量，確定油箱有多少吸油接頭。

吸油過濾器。為了防止意外落入油箱中雜物進(jìn)入液壓系統(tǒng)，在每個吸油口設(shè)置了吸油過濾器。由于這種過濾器必須浸入油箱的深處，導(dǎo)致過濾器堵塞后不便于清理，但又要求其通油能力大，所以吸油過濾器一般都采用粗過濾器。過濾器的選型原則：主要考慮過濾器通油能力、過濾精度和承載能力。其中過濾器的通油能力應(yīng)一般為液壓泵流量的2倍以上。過濾器的過濾精度，主要取決于液壓系統(tǒng)所用元件的類型。

箱體。在選用合適容量的大小和安裝方式后。最重要的是對油箱內(nèi)部清理打磨并予以防銹，以滿足提供一個潔凈的容器儲油。對油箱內(nèi)表面的防腐處理常用的方法有：磷化、噴丸除塵后直接涂防銹油、噴砂后熱噴涂氧化鋁。條件允許時直接采用不銹鋼制油箱。endprint

另外對大型的油箱體設(shè)計時可根據(jù)是否便于清理雜質(zhì)情況，結(jié)構(gòu)上可在側(cè)面設(shè)置清洗孔。小一點(diǎn)的油箱有蓋板就能滿足清洗了。

橡膠墊片。它起銜接蓋板和箱體的作用。防止油液晃動后從夾縫泄漏。

蓋板。用來安裝液壓元件。維護(hù)時可以打開，以便于清理油箱內(nèi)側(cè)表面和更換過濾器。

空氣濾清器。油箱上部的通氣孔上必須配置空氣濾清器。兼作注油口用。液壓油一般不能直接注入油箱，而是經(jīng)過過濾車從注油口注入，這樣可以保證注入油箱中油液具有一定的清潔度?？諝鉃V清器的容量至少應(yīng)為液壓泵額定流量的2倍[3]。

回油過濾器?；赜瓦^濾器一般采用精過濾器，濾除液壓系統(tǒng)中元件磨損產(chǎn)生的金屬顆粒以及密封件的橡膠雜質(zhì)污染物，使得流回油箱的油保持清潔。其中過濾器的通油能力應(yīng)一般為液壓泵流量的2倍以上直接回油口。此油口用于油路簡單，油路很少污染無需過濾的情況。減少過濾等中間環(huán)節(jié)產(chǎn)生的背壓，回油暢通。此油口一般聯(lián)通因?yàn)楸谩㈤y或馬達(dá)泄油口。

液位計。以監(jiān)視液位。觀察油箱注油的液位上升情況和在系統(tǒng)工作中看見液位高度變化，兼有測定系統(tǒng)油溫大小的溫度計。安裝高度，以顯示刻度在油箱整體總體高度的0.8的偏上。

隔板：隔板將吸、回油管或過濾器隔開，增加油液循環(huán)距離，使油液有足夠的時間分離氣泡，沉淀雜質(zhì)，消散熱量。隔板高度最好為箱內(nèi)油面高度的3/4。[4]

放油口，放油孔需要設(shè)在油箱底部最低的位置，使換油時油液和污染物能順利地從放油孔流出。[5]

5 由于地下無軌設(shè)備具有移動性的特點(diǎn)，所以其液壓油箱的設(shè)計與普通液壓油箱設(shè)計有所不同

（1）應(yīng)當(dāng)考慮工程機(jī)械爬坡時最低和最高油位需要同時滿足在上坡和下坡時的吸油濾不能外露，回油過濾器和空氣濾清器端蓋處不能全部在油內(nèi)。

（2）對分離式油箱，裝配上要考慮其表面便于散熱，固定后盡可能懸空放置，并遠(yuǎn)離熱源，如發(fā)動機(jī)。實(shí)際工作現(xiàn)場最好設(shè)置在通風(fēng)良好的地方。

（3）重量的平衡，保持整車合適的重心，保持車輛行駛的穩(wěn)定性。

（4）充分考慮布局，形狀不一定規(guī)則，和相鄰的部件要協(xié)調(diào)。

（5）箱體具有一定的強(qiáng)度，以適宜在地下顛簸的路況行駛。

參考文獻(xiàn)

[1] 成大先.機(jī)械設(shè)計手冊（第4卷）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

[2] 章宏甲，黃誼.液壓傳動[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000：127-129.

[3] 游善蘭.開式液壓油箱設(shè)計方法[J].工程機(jī)械，2002（2）：28-29.

[4] 李紅船，馮忠緒.液壓系統(tǒng)開式油箱設(shè)計[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，2007（12）：58-61.

[5] 韓振敏.淺談液壓油箱的設(shè)計[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2009（30）：96-97.endprint

另外對大型的油箱體設(shè)計時可根據(jù)是否便于清理雜質(zhì)情況，結(jié)構(gòu)上可在側(cè)面設(shè)置清洗孔。小一點(diǎn)的油箱有蓋板就能滿足清洗了。

橡膠墊片。它起銜接蓋板和箱體的作用。防止油液晃動后從夾縫泄漏。

蓋板。用來安裝液壓元件。維護(hù)時可以打開，以便于清理油箱內(nèi)側(cè)表面和更換過濾器。

空氣濾清器。油箱上部的通氣孔上必須配置空氣濾清器。兼作注油口用。液壓油一般不能直接注入油箱，而是經(jīng)過過濾車從注油口注入，這樣可以保證注入油箱中油液具有一定的清潔度?？諝鉃V清器的容量至少應(yīng)為液壓泵額定流量的2倍[3]。

回油過濾器。回油過濾器一般采用精過濾器，濾除液壓系統(tǒng)中元件磨損產(chǎn)生的金屬顆粒以及密封件的橡膠雜質(zhì)污染物，使得流回油箱的油保持清潔。其中過濾器的通油能力應(yīng)一般為液壓泵流量的2倍以上直接回油口。此油口用于油路簡單，油路很少污染無需過濾的情況。減少過濾等中間環(huán)節(jié)產(chǎn)生的背壓，回油暢通。此油口一般聯(lián)通因?yàn)楸?、閥或馬達(dá)泄油口。

液位計。以監(jiān)視液位。觀察油箱注油的液位上升情況和在系統(tǒng)工作中看見液位高度變化，兼有測定系統(tǒng)油溫大小的溫度計。安裝高度，以顯示刻度在油箱整體總體高度的0.8的偏上。

隔板：隔板將吸、回油管或過濾器隔開，增加油液循環(huán)距離，使油液有足夠的時間分離氣泡，沉淀雜質(zhì)，消散熱量。隔板高度最好為箱內(nèi)油面高度的3/4。[4]

放油口，放油孔需要設(shè)在油箱底部最低的位置，使換油時油液和污染物能順利地從放油孔流出。[5]

5 由于地下無軌設(shè)備具有移動性的特點(diǎn)，所以其液壓油箱的設(shè)計與普通液壓油箱設(shè)計有所不同

（1）應(yīng)當(dāng)考慮工程機(jī)械爬坡時最低和最高油位需要同時滿足在上坡和下坡時的吸油濾不能外露，回油過濾器和空氣濾清器端蓋處不能全部在油內(nèi)。

（2）對分離式油箱，裝配上要考慮其表面便于散熱，固定后盡可能懸空放置，并遠(yuǎn)離熱源，如發(fā)動機(jī)。實(shí)際工作現(xiàn)場最好設(shè)置在通風(fēng)良好的地方。

（3）重量的平衡，保持整車合適的重心，保持車輛行駛的穩(wěn)定性。

（4）充分考慮布局，形狀不一定規(guī)則，和相鄰的部件要協(xié)調(diào)。

（5）箱體具有一定的強(qiáng)度，以適宜在地下顛簸的路況行駛。

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[5] 韓振敏.淺談液壓油箱的設(shè)計[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2009（30）：96-97.endprint

另外對大型的油箱體設(shè)計時可根據(jù)是否便于清理雜質(zhì)情況，結(jié)構(gòu)上可在側(cè)面設(shè)置清洗孔。小一點(diǎn)的油箱有蓋板就能滿足清洗了。

橡膠墊片。它起銜接蓋板和箱體的作用。防止油液晃動后從夾縫泄漏。

蓋板。用來安裝液壓元件。維護(hù)時可以打開，以便于清理油箱內(nèi)側(cè)表面和更換過濾器。

空氣濾清器。油箱上部的通氣孔上必須配置空氣濾清器。兼作注油口用。液壓油一般不能直接注入油箱，而是經(jīng)過過濾車從注油口注入，這樣可以保證注入油箱中油液具有一定的清潔度?？諝鉃V清器的容量至少應(yīng)為液壓泵額定流量的2倍[3]。

回油過濾器。回油過濾器一般采用精過濾器，濾除液壓系統(tǒng)中元件磨損產(chǎn)生的金屬顆粒以及密封件的橡膠雜質(zhì)污染物，使得流回油箱的油保持清潔。其中過濾器的通油能力應(yīng)一般為液壓泵流量的2倍以上直接回油口。此油口用于油路簡單，油路很少污染無需過濾的情況。減少過濾等中間環(huán)節(jié)產(chǎn)生的背壓，回油暢通。此油口一般聯(lián)通因?yàn)楸谩㈤y或馬達(dá)泄油口。

液位計。以監(jiān)視液位。觀察油箱注油的液位上升情況和在系統(tǒng)工作中看見液位高度變化，兼有測定系統(tǒng)油溫大小的溫度計。安裝高度，以顯示刻度在油箱整體總體高度的0.8的偏上。

隔板：隔板將吸、回油管或過濾器隔開，增加油液循環(huán)距離，使油液有足夠的時間分離氣泡，沉淀雜質(zhì)，消散熱量。隔板高度最好為箱內(nèi)油面高度的3/4。[4]

放油口，放油孔需要設(shè)在油箱底部最低的位置，使換油時油液和污染物能順利地從放油孔流出。[5]

5 由于地下無軌設(shè)備具有移動性的特點(diǎn)，所以其液壓油箱的設(shè)計與普通液壓油箱設(shè)計有所不同

（1）應(yīng)當(dāng)考慮工程機(jī)械爬坡時最低和最高油位需要同時滿足在上坡和下坡時的吸油濾不能外露，回油過濾器和空氣濾清器端蓋處不能全部在油內(nèi)。

（2）對分離式油箱，裝配上要考慮其表面便于散熱，固定后盡可能懸空放置，并遠(yuǎn)離熱源，如發(fā)動機(jī)。實(shí)際工作現(xiàn)場最好設(shè)置在通風(fēng)良好的地方。

（3）重量的平衡，保持整車合適的重心，保持車輛行駛的穩(wěn)定性。

（4）充分考慮布局，形狀不一定規(guī)則，和相鄰的部件要協(xié)調(diào)。

（5）箱體具有一定的強(qiáng)度，以適宜在地下顛簸的路況行駛。

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[4] 李紅船，馮忠緒.液壓系統(tǒng)開式油箱設(shè)計[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，2007（12）：58-61.

[5] 韓振敏.淺談液壓油箱的設(shè)計[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2009（30）：96-97.endprint