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液壓系統(tǒng)油箱故障與油箱設(shè)計(jì)

發(fā)布日期:2023-3-27瀏覽次數(shù):726

1、油箱溫升嚴(yán)重


油箱起著一個“熱飛輪”的作用,可以在短期內(nèi)吸收熱量,也可以防止處于寒冷環(huán)境中的液壓系統(tǒng)短期空轉(zhuǎn)被過度冷卻,但油箱的主要矛盾還是溫升。嚴(yán)重的溫升會導(dǎo)致液壓系統(tǒng)多種故障。


(1)引起油箱溫升嚴(yán)重的原因。


①油箱設(shè)置在高溫輻射源附近,環(huán)境溫度高。如注塑機(jī)為熔融塑料,用一套大功率的加熱裝置正提供了這種環(huán)境,容易導(dǎo)致液壓油溫度升高。


②液壓系統(tǒng)的各種壓力損失,如溢流損失、節(jié)流損失、管路的沿程損失和局部損失等,都會轉(zhuǎn)化為熱量造成油液溫升。


③油液黏度選擇不當(dāng),過高或過低。


④油箱設(shè)計(jì)時散熱面積不夠等。


(2)解決溫升嚴(yán)重的辦法。


①盡量避開熱源,但塑料機(jī)械(例如注塑機(jī)、擠塑機(jī)等)因要熔融塑料,一定存在一個熱源。


②正確設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng),如系統(tǒng)應(yīng)有卸載回路,采用壓力、流量和功率匹配回路以及蓄能器等高效液壓系統(tǒng)等,減少溢流損失、節(jié)流損失和管路損失,減少發(fā)熱溫升。


③正確選擇液壓元件,努力提高液壓元件的加工精度和裝配精度,減少泄漏損失、容積損失和機(jī)械損失帶來的發(fā)熱現(xiàn)象。


④正確配管:減少因過細(xì)過長、彎曲過多、分支與匯流不當(dāng)帶來的沿途損失和局部損失。


⑤正確選擇油液黏度。


⑥油箱設(shè)計(jì)時,應(yīng)考慮有充分的散熱面積和容量容積。


2、油液氧化劣化


油箱內(nèi)油液産生氧化劣化與油液種類、使用溫度、休息時間以及氧化觸媒的存在有關(guān)。選擇油種時要根據(jù)工作條件和工作環(huán)境,選擇性能符合的油種和黏度,使用溫度在30~55℃。休息時間是指;


休息時間=參與循環(huán)油量(L):液壓泵每分鐘流量(L/min)


休息時間不要太短,否則會加快油液氧化劣化。


3-油箱內(nèi)油液污染


油箱內(nèi)油液污染物有從外界侵入的,有內(nèi)部産生的,也有裝配時殘存的。


(1)裝配時殘存的。例如油漆剝落片、焊渣等。在裝配前必須嚴(yán)格清洗油箱內(nèi)表面,并要先嚴(yán)格去銹去油污,再油漆油箱內(nèi)壁。


(2)由外界侵入的。此時油箱應(yīng)注意防塵密封,并在油箱頂部安設(shè)空氣濾清器和大氣相通,使空氣經(jīng)過濾后再進(jìn)入油箱。空氣濾清器往往兼做注油口,現(xiàn)已有標(biāo)準(zhǔn)件(EF型)出售。可配裝100目左右的銅網(wǎng)濾油器,以過濾加進(jìn)油箱的油液;也有用紙芯過濾的,效果更好,但與大氣相通的能力差些,所以紙芯濾芯容量要大。


為了防止外界侵入油箱內(nèi)的污物被吸進(jìn)泵內(nèi),油箱內(nèi)要安裝隔板,以隔開回油區(qū)和吸油區(qū)。通過隔板,可延長回到油箱內(nèi)油液的停留時間,可防止油液氧化劣化;


另一方面也利于污物的沉淀。隔板高度為油面高度的3/4,如圖1所示。




液壓油箱地板應(yīng)傾斜,地板傾斜程度視油箱的大小和使用油的黏度決定,一般在油箱地板最低部位設(shè)置放油塞,使堆積在油箱地板部的污物得到清除。吸油管離底部最高處的距離要在150mm以上,以防污物被吸人,如圖2所示。



(3)減少系統(tǒng)內(nèi)污物的産生。


①防止油箱內(nèi)凝結(jié)水分的産生。必須選擇足夠大容量的空氣濾清器,以使油箱頂層受熱的空氣盡快排出,避免在冷的油箱蓋上凝結(jié)成水珠掉落在油箱內(nèi);另一方面大容量的空氣濾清器或通氣孔,可消除油箱頂層的空間與大氣的差異,防止因頂層低于大氣壓時,從外界帶進(jìn)粉塵。


②使用防銹性能好的潤滑油,減少磨損物的産生和防銹。


4、油箱內(nèi)油液空氣泡難以分離


由于回油在油箱中的攪拌作用,易産生懸浮氣泡夾在油內(nèi),若被帶人液壓系統(tǒng)會産生許多故障。為了防止油液氣泡在未消除前便被吸入泵內(nèi),可采取圖3所示的方法。


(1)設(shè)置隔板。隔開回油區(qū)與泵吸油區(qū),回油被隔板折流,流速減慢,利于氣泡分離并溢出油面,如圖3(a)所示。但這種方法分離氣泡較難,分離效率不高。


(2)設(shè)置金屬網(wǎng)。如圖3(b)所示,在油箱底部裝設(shè)一金屬斜網(wǎng),當(dāng)金屬網(wǎng)與水平面的夾角a為20°時,并用60目網(wǎng)消泡,效果特佳。



(3)當(dāng)箱蓋上的空氣濾清器被污物堵塞后,也難以與空氣分離,此時還會導(dǎo)致液壓系統(tǒng)工作過程中因油箱油面上下波動而在油箱內(nèi)産生負(fù)壓使泵吸人不良。所以此時應(yīng)拆開清洗空氣濾清器。


(4)其他消泡措施。除了上述消泡措施,并采用消泡性能好的液壓油之外,還可采取圖4所示的措施,以減少回油攪拌産生氣泡的可能性以及去除氣泡。可使回油經(jīng)螺旋流槽減速后,消除使油箱油液産生攪拌而産生氣泡,利用金屬網(wǎng)的捕捉氣泡并除去氣泡的作用。


5、消除油箱振動和噪聲的對策


(1)減小和隔離振動。主要對液壓泵電機(jī)裝置使用減振墊、彈性聯(lián)軸器等措施,例如HL型彈性柱銷聯(lián)軸器、ZL型帶制動輪彈性柱銷聯(lián)軸器和滑塊聯(lián)軸器等。并注意電機(jī)與泵的安裝同軸度;油箱蓋板、底板、墻板需有足夠的剛度;在液壓泵電機(jī)裝置下部墊以吸聲材料等;若液壓泵電機(jī)裝置與油箱分設(shè),效果更好。實(shí)踐證明,回油管端離箱壁的距離不應(yīng)小于50mm,否則噪聲振動可能較大。另外,可用油箱保護(hù)罩等吸聲材料隔離振動和噪聲。


(2)減少液壓泵的進(jìn)油阻力。泵有氣穴時,系統(tǒng)的噪聲級顯著增大。而泵的氣穴現(xiàn)象和輸出壓力脈動的發(fā)生,非常明顯地受到進(jìn)油阻力的影響。為了保證泵軸的密封和避免進(jìn)油側(cè)發(fā)生氣穴,泵吸油口容許壓力的一般控制范圍是正壓力0.035MPa。另外,液壓油所能溶解的空氣量與液體壓力成正比。在大氣壓下空氣飽和的液體,在真空度下將成為過飽和液體而析出空氣,産生顯著的噪聲和振動。所以,有條件時盡量使用高位油箱。這樣既可對泵形成灌注壓力,又使空氣難以從油中析出。但是,增高油面的有效高度會使懸浮氣泡溢出油面變得困難一些,因而不要隨意加大。


(3)保持油箱比較穩(wěn)定的較低油溫。油溫升高會提高油中的空氣分離壓力,從而加劇系統(tǒng)的噪聲。故應(yīng)使油箱油溫有一個穩(wěn)定的較低值范圍(30~55℃)。


(4)油箱加罩殼,隔離噪聲液壓泵裝在油箱蓋以下,即油箱內(nèi),也可隔離噪聲。


(5)在液壓油箱結(jié)構(gòu)上采用整體性防振措施。例如,油箱下地腳螺釘固牢于地面,油箱采用整體式較厚的電機(jī)泵座安裝底板,并在電機(jī)泵座與底板之間加防振材墊板,在油箱薄弱環(huán)節(jié)加設(shè)加強(qiáng)筋等。


(6)努力減少噪聲輻射。例如,注意選擇聲輻射效率較低的材料(阻尼材料,包括阻尼涂層);增大油箱的動剛度,以提高固有頻率并減少振幅,如加筋等。



(7)采用低噪聲油箱。如圖5所示,這種油箱的油經(jīng)擴(kuò)散器減速后,可避免一般未裝擴(kuò)散器時的回油攪拌油液所産生大量氣泡的現(xiàn)象;同時設(shè)置的消泡網(wǎng)又使回油經(jīng)消泡網(wǎng)捕捉,形成大氣泡后再上浮,經(jīng)此消泡的油流叉經(jīng)隔板折流,最后進(jìn)入吸油區(qū)后已基本變?yōu)闊o懸浮氣泡的平緩液流而被泵吸入系統(tǒng),完全避免了空氣被吸入系統(tǒng)。

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