關(guān)于CYM項目油箱容積的設(shè)計

廉雨晨 許國權(quán) 耿彪

摘 要：油箱的功用主要是儲存油液，此外還起著散發(fā)油液中熱量，釋出混在油液中的氣體，沉淀油液中污物等作用。有時它還兼作液壓元件和閥塊的安裝臺。

關(guān)鍵詞：油箱；開式系統(tǒng)；閉式系統(tǒng)

中圖分類號：TH137 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1 煤礦硬巖巷道采掘機(jī)工作原理

煤礦硬巖巷道采掘機(jī)是一種新型的硬巖掘進(jìn)設(shè)備，集切割、行走、裝運、錨固、滅塵等功能于一體，包含多種機(jī)構(gòu)，具有多種功能。硬巖巷道采掘機(jī)是由液壓和電氣控制，其主要特點為：開式與閉式系統(tǒng)相結(jié)合：切割部刀盤回轉(zhuǎn)運動采用閉式液壓系統(tǒng)，具備一定轉(zhuǎn)速下的恒功率控制或恒扭矩控制，可實現(xiàn)無極調(diào)速，且調(diào)速比大，結(jié)構(gòu)緊湊；其余部分的動作由開式系統(tǒng)驅(qū)動。

2 刀盤液壓系統(tǒng)所需油箱容積

如圖1所示閉式液壓系統(tǒng)已知：液壓馬達(dá)：A2FM250 ，5臺；液壓泵：HPV280，6個；電機(jī)轉(zhuǎn)速1482rpm，液壓泵需要增速，6臺液壓泵分為兩組，各由1個電機(jī)驅(qū)動3臺液壓泵。選Stiebel公司4332分動箱，速比0.75，則泵轉(zhuǎn)速1976rpm（林德泵上限為2000rpm），與轉(zhuǎn)速差3% （此時液壓泵最大流量3220L/min）。

開式液壓系統(tǒng)已知：液壓泵A11VLO260 +260，工作壓力為25MPa；電機(jī)轉(zhuǎn)速1478r/min。

閉式系統(tǒng)要考慮補(bǔ)油泵對系統(tǒng)自身工作的各種泄漏量進(jìn)行補(bǔ)充所需的補(bǔ)油量。如果用HPV280泵自身集成的補(bǔ)油泵，補(bǔ)油泵排量為主泵排量的16%（45ml/rev）。

補(bǔ)油量=6×0.045×1976=534（L/min）

實際我們用螺桿泵補(bǔ)油量700L/min（最大流量的21%）。

按照油箱容積一般大于補(bǔ)油泵每分鐘流量的5/8倍（薩奧樣本，理論上油箱內(nèi)液壓油體積應(yīng)該大于補(bǔ)油泵每分鐘流量的1/2倍，以便油箱內(nèi)油液能在油箱內(nèi)停留30s，排出油液內(nèi)的空氣，再考慮別的因素如執(zhí)行元件容積等），則為333L。

以上為根據(jù)補(bǔ)油泵計算的油箱最小容積，還需要考慮如熱平衡等。

根據(jù)參考文獻(xiàn)，姚懷新《行走機(jī)械液壓傳動與控制》：

Qb=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6

Qb：補(bǔ)油流量；Q1、Q2：泵、馬達(dá)泄露損失，各取5%；Q4：泵、馬達(dá)變量伺服控制油量，這里不需要；Q5：補(bǔ)償壓縮效應(yīng)所需的補(bǔ)油量，取1%；Q6：補(bǔ)償泵、馬達(dá)磨損增加的泄漏量，取6%；Q3：沖洗冷卻流量；

補(bǔ)油流量Qb除了要補(bǔ)充閉式系統(tǒng)的各種泄露流量外，還要滿足系統(tǒng)工作的熱平衡要求。

閉式系統(tǒng)工作的熱平衡方程為（一方面是補(bǔ)油量要能夠帶走產(chǎn)生的熱量，一方面是總的散熱量要滿足整個系統(tǒng)散熱要求）：

Qb（t2-t1）ρk=△P×60

t2：泵和馬達(dá)殼體內(nèi)油溫，取80℃；

t1：油箱內(nèi)油溫，由配置的散熱器冷卻功率決定，取60℃；

ρ：液壓油密度，取0.9KG/L；

k：油液比熱容，取0.45×4.187kJ/（kg·K）

△P：發(fā)熱功率，估算最大值900×0.25=225kW，實際不會持續(xù)輸出900kW的功率。

計算出：Qb=398L/min（螺桿泵補(bǔ)油量700L/min），液壓系統(tǒng)可以實現(xiàn)熱平衡。

根據(jù)徐子平《閉式液壓系統(tǒng)熱平衡計算探討》一文，油箱容積V=（5～7）Q補(bǔ)，若系數(shù)選為6，按照補(bǔ)油量700L/min計算，則油箱容積約4.2m3。

開式系統(tǒng)的油箱有效容量，按照液壓泵的流量計算Qc =0.52x1478=768.6。

油箱容積V=mQc=4.6m3。

由于閉式系統(tǒng)驅(qū)動刀盤，開式系統(tǒng)驅(qū)動行走等動作，2個系統(tǒng)不同時工作，相較滿足較大的油箱容積，實際為油箱容積4.6 m3。

結(jié)語

煤礦硬巖巷道采掘機(jī)不同于常用掘進(jìn)機(jī)的新型設(shè)備，其挖掘形式和控制形式是全新的并且更為復(fù)雜和精密的設(shè)備，采掘能力有著大幅度的提高，對未來的煤礦開采效率提升和成本的降低有著長遠(yuǎn)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 姚懷新.行走機(jī)械液壓傳動與控制[M].北京：人民交通出版社，2002.

[2] 徐子平.閉式液壓系統(tǒng)熱平衡計算探討[J].液壓與氣動，1998（02）.