一种组合限位型油箱的研究与设计

　　1　引言

　　在某些场合,油箱随着装备一同运动,例如,雷达上的油箱随着雷达一起转动。当安放在雷达上的油箱随雷达一起转动时,油箱里面的一边油液过高,机器出现偏载,造成雷达转盘不平衡度过大;重心远离回转中心的同时也造成雷达转盘的转动惯量增大,影响雷达转盘的启动速度。同时一般液压系统中的滤油器安装在吸油管或者出油管上,同时就其本身而言,滤芯就难以清洗或者更换。本文通过理论计算在油液面过高的一边安装带孔的挡油板,来挡住过高的油液,使其重心靠近回转重心;同时挡油板能降低油液的上升速度,能起到阻止负载机构突然启动或者停止时油液的飞溅。在油箱里面安装两个滤油网,能起到过滤的作用,同时滤油网容易取出清洗,而且过滤网的有效面积比较大,其纳垢容量比较大,使用寿命也长。同样负载机构突然启动或者停止旋转时,滤油网能缓冲油箱内油液的流动速度。

　　2　旋转油箱液面分布理论计算

　　2. 1　计算旋转中油液面曲面方程

　　建立如图1所示的坐标系:油箱绕OO′以角速度ω转动,平均回转半径为R,原点建立在油箱底部的中心正上面且位于油面上。

　　分析可得油液加速度分布为:

　　a_x= (R -x)ω²,a_y=ω²_y

　　油箱中的油液所受质量力为重力和惯性力,即:

　　f_x=-a^x, f_y=a_y, f_z=-g

　　将以上各质量力代入流体静力学基本方程d_p=ρ(f_xd_x+f_yd_y+f_zd_z)得到:

　　d_p=ρ[(-(R -x)ω²d_x+yω²d_y-gd_z)

　　式中ρ为油液的密度,将上式两边积分得:

　　积分常数C由边界条件确定,即当x=0,z=0时,p=0,代入上式中得C=0,因此油箱内油液的相对压强分布为:

　　在自由面上即油液面上有p=0,因此液面的坐标方程为:

　　此方程的图像在空间内是一个旋转抛物面。

　　2. 2　计算油箱内油液最高点和最低点

　　计算前先作如下假设:假设油箱长宽都为1 m(此假设为了计算后面的具体参数),油箱内所装油液的体积为V,油箱底部在z轴上的坐标上的坐标为h。

　　根据液面的坐标方程可得:当x1=-0.5,y1=±0.5时,油液面最高处在z轴上的坐标z_max= ;当x2=0.5,y2=0时,油液最低处在z轴上的坐标zmin

　　油液体积V = vdxdydz

　　综合上面计算结果可得:油液面最高点距油箱底部H_max=z_max-h;油液面最低点距油箱底部H_min=z_min-h。