油箱热平衡分析与计算

　　对于液压系统, 油箱直接影响整个系统的工作品质。油箱容积过大, 占地面积大, 增加设备重量, 增大投资。油箱容积过小, 介质散热效果差, 不利于介质中的气泡消除, 系统温升过高,导致系统工作不正常。一般来说, 油箱容积应满足以下要求:

　　•设备停止运行时, 工作介质能够全部返回油箱, 不致外溢。

　　•系统工作时, 油箱内的工作介质液面能够保持适当的高度范围, 不致影响液压泵的正常吸入。

　　•散发系统工作时所产生的热量。

　　•分离油中的空气和杂质。

　　1 油箱容积的计算

　　对于不要求准确计算油箱容积的液压系统,可采用估算法, 通常的经验公式为:

　　在低压系统中, 取V=(2~4)q(l);

　　在中压系统中, 取V=(5~7)q(l);

　　在高压系统中, 取V=(6~12)q(l)。

　　式中, V—油箱的有效容积 (l); q—液压泵的额定流量 (l/min)。

　　对于高压、长期连续工作的液压系统, 油箱的有效容积可按散热量计算。油箱轮廓尺寸比为1∶1∶1到1∶2∶3范围内, 液面高度为油箱高度的0.8倍, 并且在无冷却装置自然冷却的条件下, 则油箱最小容量可用下列近似公式计算:

　　式中, V—油箱有效容积 (l); N_h—总发热损失功率 (W); Δt—允许的温升 (℃)。

　　2 油箱散热表面的计算

　　油箱通常设计成长方形或椭圆形的。长方形油箱中工作介质只装满油箱高度的0.8, 且油箱侧面、底面热传导与油箱上盖不同。对于长方形油箱, 则散热表面为:

　　式中, F—油箱总散热表面 (m²); F′—与油直接相接触的散热表面 (m²); F″—与油不直接相接触的散热表面 (m²)。

　　因F″表面温度低, 故只取它实际表面的一半, 作为与油直接相接触的表面。

　　设油箱宽度为a, 长度为b, 高度为H, 油面高度为h, h=0.8H。以a为当量表示各尺寸: 则H=k₁a, b=k₂a, h=0.8H=0.8k₁a (见图1)。

　　油箱内的容积为:

　　油箱与油直接相接触的散热表面F′:

　　油箱与油不直接相接触的散热表面F″

　　将 (5)、 (6) 代入 (2) 中, 再将式 (4) 代入并令

　　得 

　　当油箱尺寸比为1∶1∶1至1∶2∶3时, k₁=1~2, k₂=1~3, 故系数k为6~6.9, 取平均值, k=6.5, 则油箱散热表面近似计算为:

　　3 结 语