磁翻板液位计如何精确测量液压系统油箱的设计研究

 

0 引言

在液压系统中，磁翻板液位计主要是为了储油以满足液压系统正常工作所需要的流量；另外，它还起着散热，分离油液中的气泡、沉淀杂质等作用；这些作用通过油箱中的辅件，如空气过滤器、油液过滤器，冷却器等实现。作为液压系统储油装置，在设计油箱时除计算其循坏容积外，还需充分考虑设备施工工况的复杂性，如何采用合理的结构形式既能保证油箱自身的结构强度，又能优化工艺，充分发挥油箱附件的作用，以适应设备振动大，换向快的应用场景。本文将详细介绍液压系统的油箱如何确定容积，结构如何满足工况需求，如何设计油箱附件以及油箱清洁度控制。

 

1 磁翻板液位计的容积计算与结构设计

磁翻板液位计的容积计算需综合考虑泵，马达的循环容积与油缸容积差，来确定油箱的容积，液压油量是指液面在磁翻板液位计的上刻度线时的油液体积。

其中油泵的循坏容积 V1=油泵的排量 * 油泵的转速* 循坏时间/60 （泵送设备的循坏时间一般取 25S 或者30S）；而油缸的容积差 V2=所有油缸无杆腔的容积-所有油缸有杆腔的容积。油箱容积 V0=（油泵的循环容积 V1+油缸的容积差 V2）*1.2

磁翻板液位计中的吸油高度的确定影响吸油效果，高度确定不合适，会使液压泵吸油不畅，泵易吸空，噪声大，易损坏。在某型号泵送设备中，吸油高度 H 主要取决于油口高度与吸油法兰的内径累计高度，在此基础上再增加一个经验高度。而油泵不吸空油箱的zui小油量，则是由油箱的底面积与不吸空高度共同决定。

 

2 磁翻板液位计箱体的结构设计

长期以来，油箱结构型式以矩形柱为主体，加上隔板、两端封板构成，这种型式主体是钢板折边对接焊上，封板冲压成型，要求下料加工精度高，箱体折边与封板压形的R 不易吻合，因加工修形的需要，表面常有凹坑，外观质量差。某型号泵送设备采用采用大小 U 型板组焊而成再焊上隔板等附件，下料精度低，折边部位可随意调整，缩短了制作周期。通过对大小 U 型板的冲筋进行优化设计能保证强度满足施工工况需要。

以某型号泵送设备为例，对冲筋前后的油箱变形量对比如下：

①无冲筋设计时，对油箱进行保压 0.2MPa 强度分析，zui大变形量为 62mm，见图 1。

②按如下步骤对内外侧板进行冲筋方式优化设计：

1）设计目标：平板zui大变形zui小化。

2）设计变量：平板冲筋宽度和深度。

3）优化方法：运用 Optistruct 软件 topography 形状优化功能。

外侧板优化设计结果见图 2：右侧云图显示的为冲筋位置和深度。

内侧板优化设计结果见图 3：右侧云图显示的为冲筋位置和深度。

对新油箱冲击优化设计后，进行保压0.2MPa 强度分析，外侧板zui大变形为18.5mm，内侧板zui大变形量为28.6mm。

③油箱内吸、回油管布局。以上通过对平板冲击宽度与厚度进行优化设计，能够使平板zui大变形量zui小化，满足强度需求。

④磁翻板液位计附件的布置。

为了保持油液清洁，油箱应有周边密封的盖板，盖板上装有空气过滤器，注油及通气一般都由一个空气过滤器来完成。为便于放油和清理，箱底在zui低处设置排污球阀以及放油堵头。油箱侧面，设置清洗孔，以便于油箱内部的清理。吸油管及回油管应插入zui低液面以下，以防止吸空和回油飞溅产生气泡。管口与箱底、箱壁距离一般不小于管径的 3 倍。在泵送工况中，由于主泵流量大，大流量回油在油箱的入口要设置回油缓冲挡板，减低回油流量冲击。

 

3 磁翻板液位计的清洁度控制油箱清洗前准备：

内表面磷化层完整、无锈蚀，外表面按有关规定涂有防锈底漆的磁翻板液位计，经检验合格，方可转入清洗工序。油箱清洗时，严禁使用棉纱、纸屑。当相对湿度大于 70%时，应加热加温干燥油箱，并及时进行清洗，组装。

①油箱的外表面清理：铲除清理盖板和其它密封接合面的油漆，用锉刀清理螺纹孔的毛刺、飞边，用尖头锤清理焊渣，然后用低颗粒脱落的长纤维纺织品拭擦各部位，并用压缩空气吹净。

②油箱的内表面清洗：油箱涂装后用吸尘器吸出灰尘，颗粒等杂物。用 500 稀释剂进行清洁，擦洗干净。油箱上部件装配时，用面团粘去内表面微小灰尘和颗粒。要求用手触摸时不得感觉有灰尘和颗粒。

③油箱的清洁度检验：采用称重法测量。

 

4 结论

油箱容积计算综合考虑油泵的循环容积与油缸的容积差，采用冲筋优化设计后的大小 U 型板组焊工艺，不仅降低了加工难度，还可以提升油箱侧板的结构强度，zui大变形率降低了 54%。此外，提出了油箱加工过程中清洁度控制方法，对后续液压系统的正常运行有积极的意义。