磁翻板液位計如何精確測量液壓系統油箱的設計研究

 

0 引言

在液壓系統中，磁翻板液位計主要是為了儲油以滿足液壓系統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。作為液壓系統儲油裝置，在設計油箱時除計算其循壞容積外，還需充分考慮設備施工工況的復雜性，如何采用合理的結構形式既能保證油箱自身的結構強度，又能優化工藝，充分發揮油箱附件的作用，以適應設備振動大，換向快的應用場景。本文將詳細介紹液壓系統的油箱如何確定容積，結構如何滿足工況需求，如何設計油箱附件以及油箱清潔度控制。

 

1 磁翻板液位計的容積計算與結構設計

磁翻板液位計的容積計算需綜合考慮泵，馬達的循環容積與油缸容積差，來確定油箱的容積，液壓油量是指液面在磁翻板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 * 油泵的轉速* 循壞時間/60 （泵送設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=（油泵的循環容積 V1+油缸的容積差 V2）*1.2

磁翻板液位計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。在某型號泵送設備中，吸油高度 H 主要取決于油口高度與吸油法蘭的內徑累計高度，在此基礎上再增加一個經驗高度。而油泵不吸空油箱的zui小油量，則是由油箱的底面積與不吸空高度共同決定。

 

2 磁翻板液位計箱體的結構設計

長期以來，油箱結構型式以矩形柱為主體，加上隔板、兩端封板構成，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，外觀質量差。某型號泵送設備采用采用大小 U 型板組焊而成再焊上隔板等附件，下料精度低，折邊部位可隨意調整，縮短了制作周期。通過對大小 U 型板的沖筋進行優化設計能保證強度滿足施工工況需要。

以某型號泵送設備為例，對沖筋前后的油箱變形量對比如下：

①無沖筋設計時，對油箱進行保壓 0.2MPa 強度分析，zui大變形量為 62mm，見圖 1。

②按如下步驟對內外側板進行沖筋方式優化設計：

1）設計目標：平板zui大變形zui小化。

2）設計變量：平板沖筋寬度和深度。

3）優化方法：運用 Optistruct 軟件 topography 形狀優化功能。

外側板優化設計結果見圖 2：右側云圖顯示的為沖筋位置和深度。

內側板優化設計結果見圖 3：右側云圖顯示的為沖筋位置和深度。

對新油箱沖擊優化設計后，進行保壓0.2MPa 強度分析，外側板zui大變形為18.5mm，內側板zui大變形量為28.6mm。

③油箱內吸、回油管布局。以上通過對平板沖擊寬度與厚度進行優化設計，能夠使平板zui大變形量zui小化，滿足強度需求。

④磁翻板液位計附件的布置。

為了保持油液清潔，油箱應有周邊密封的蓋板，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zui低處設置排污球閥以及放油堵頭。油箱側面，設置清洗孔，以便于油箱內部的清理。吸油管及回油管應插入zui低液面以下，以防止吸空和回油飛濺產生氣泡。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置回油緩沖擋板，減低回油流量沖擊。

 

3 磁翻板液位計的清潔度控制油箱清洗前準備：

內表面磷化層完整、無銹蝕，外表面按有關規定涂有防銹底漆的磁翻板液位計，經檢驗合格，方可轉入清洗工序。油箱清洗時，嚴禁使用棉紗、紙屑。當相對濕度大于 70%時，應加熱加溫干燥油箱，并及時進行清洗，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 稀釋劑進行清潔，擦洗干凈。油箱上部件裝配時，用面團粘去內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 結論

油箱容積計算綜合考慮油泵的循環容積與油缸的容積差，采用沖筋優化設計后的大小 U 型板組焊工藝，不僅降低了加工難度，還可以提升油箱側板的結構強度，zui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，對后續液壓系統的正常運行有積極的意義。