油箱

油箱是保证液压系统正常工作的一个重要部件。油箱设计的好坏直接影响到液压系统的工作可靠性，尤 其是对泵的寿命有决定性的影响。油箱的作用是：

① 储存足够的油液以满足液压系统正常的工作需要；

② 控制好流回油箱的回流，尽力避免搅拌，油液在油箱内平缓流动，使渗入油液中的悬浮空气泡得到 充分分离并逸出油面，然后再被泵吸入系统，显著减少空气混入和气穴的发生：

③ 沉淀油液中的污物，防止外部污染物的侵入；

④ 有充够的油箱表面积以利于散热；

⑤ 提供液压元件的安装空间，便于拆卸维修，便于注油和放油。

二、油箱的分类及结构例

(一)油箱的分类

可按油箱内液面是否与大气相通分为开式油箱和闭式 油箱(充气式)还可按是否与主机结合为一体分类为整体式 油箱和分离式油箱(图7—83)。

1. 整体式油箱：

利用机床及液压设备的床身内腔作油箱，这种油箱结 构紧凑，各处漏油易于回收，但增加了床身结构的复杂性， 维修不便，散热性不好，会使邻近的构件产生热变形，影响 机床精度。这种油箱例有；大部分磨床、油压机、液压刨等。

2. 分离式油箱

是与主机分离的单独油箱，一般情况下多与液压泉电动机控制液压阀、集成块等组合成液压泵站，如大 多组合机床及生产线就是这种油箱，它可以减少温升，使液压系统的发热不致于导致主机的热变形而影响加 工精度。液压泵站可由液压件厂专门生产，容易保证液压系统的质量和可靠性，但占地面积要大，成本 稍高些。

3 . 开式油箱(图7— 84)

绝大多数油箱目前采用这种方式，大气压可从盖3进入油箱作用在油箱液面上，为防止外界污染物的侵 入要设置防尘箱盖，盖上装有带滤油器的注油装置2及带空气滤清器的通气装置3,一般箱盖上也留有一定  面积安装液压系统的控制阀类元件。油箱底部有放油塞9,侧面装有油标6.油箱内部有专门的吸、回油区， 二者用隔板8分开。

4. 闭式油箱(图7— 85)

这种油箱是有大于大气压力的气体作用在油箱液面，因而储存液压油的箱体需要密闭，故又称加压油箱 或充气油箱。为避免气体与液面直接接触而导致溶解于油液的气体过饱和，而在系统的其它部位释放出来产 生气穴噪声等问题，应该用隔膜或皮囊将气体与油液隔开。

这种油箱杜绝了外界对油液的污染，充气压力利于泵吸油，避免了空气混入，防止噪声和气穴，延长了 泵的寿命；不再需空气分离与污物沉淀的时间，所以油箱容量可大为减少；如使用水基液压油可防止水分蒸 发。但结构复杂，因为需要一套充气并使之密封的装置；并且需要一套收集泄漏油并把它送回油箱的辅助系 统，维修变难。而且要经常补充充气压力。

(二)几种其它油箱

1, 一种散热较好的小尺寸油箱

液压系统的发热是不可避免的，发热必然导致油液温升。要想把油液冷却下来并不难，难就难在既要求 散热好，又要求油箱体积少而又采用不太复杂的冷却系统。下面介绍一种散热较好、尺寸又较小的油箱-…- 加内冷管油箱。

如图7—86所示，其右半部装有12根冷却管5。它由直径为70毫米厚为2毫米的钢管(铜管更好)压 扁成型而成，通过油箱箱体前后两面所开的具有一定高度差的长槽孔，与油箱箱体相焊而成，空气由管内通 过，形成与油箱油液进行热交换的冷却面。还配置缓冲冷却管4根，回油直冲到管面上，使其向上及两侧分 流，减少了回油的搅拌作用。还配有45°斜置的吸油冷却管8,管子形状和在箱体上焊接方式与冷却管5相 同。油液通过隔板孔进入吸油区，再经管8冷却、散热充分后方被液压泵吸收。

这种油箱，油液走向合理.平缓地流经几个区域散热后才被油泵吸收。散热管做成扁管，其散热面积相 对于圆管不减，而对油箱容积与侧面的散热面积减少不多。

2. 低噪声油箱流往油箱的油经扩散器减速后 可避免一般未装扩散器时的回油搅拌 油液，而产生的大量气泡的现象。回油 流又经消泡网捕捉气泡(原理见图 7--87)形成大气泡后再上浮，经此消 泡的油流又经隔板折流，最后进入吸 油区已基本变为无悬浮气泡的平缓液 流而被泵吸入系统，因而是一种低噪 声油箱。另外为谋求低噪声，油泵应在 油面下，泵装置与箱壁的距离不得小 于10cm; 进回油管端与箱壁的距离不 少于5cm, 箱壁有足够的厚度，壁板有

小的声辐射面积，壁板材料应有较差的声辐射特性。

三 、油箱的故障分析

(一)油箱温升严重

油箱起着一个“热飞轮”的作用，可以在短期内吸收热量，也可以防止处于寒冷环境中的液压系统短期 空转被过度冷却。油箱的主要矛盾还是温升。温升到某一范围平衡不再升高。严重的温升会导致液压系统多 种故障。

引起油箱温升严重的原因有：①油箱设置在高温热辐射源附近，环境温度高；②液压系统各种压力损失  (如溢流、减压等)产生的能量转换大；③油箱设计时散热面积不够；④油液的粘度选择不当，过高或过低。解决油箱温升严重的办法是：①尽量避开热源；②正确设计液压系统：如系统应有卸载回路、采用压力 适应、功率适应、蓄能器等高效液压系统，减少高压溢流损失，减少系统发热；③正确选择液压元件，努力 提高液压元件的加工精度和装配精度，减少泄漏损失，容积损失和机械损失带来的发热现象；④正确配管： 减少过细过长、弯曲过多、分支与汇流不当带来的局部压力损失；⑤正确选择油液粘度；⑥油箱设计时应考 虑有充分的散热面积和油箱容量。 一般油箱容量应按泵流量 (I/min)      的2~6倍选取，流量大的系统取下 限，反之取上限；低压系统取下限，反之取上限。⑦在占地面积不容许加大油箱体积的情况下或在高温热源 附近，可设油冷却器。

(二)油箱内油液污染

油箱内油液污染原因有：①油箱内有油漆剥落片、焊渣剥离片等；②油箱防尘措施不好，由外界空气进 入了尘埃及腐蚀性气体等；③由于温差，凝结在油箱顶盖的水珠进入油箱或油冷却器破损而漏水等。

解决办法：①油箱内油漆应与液压油相容(详见“液压油”部分表8-9),注意油箱内油漆工艺、如应 先严格去油去锈去污后，再油漆油箱内表面。②油箱箱盖要注意防尘密封，只允许装在箱盖上的空气滤清器 (往往兼作注油口)和大气相通，避免空气中尘埃带入箱内，用于油箱上的空气滤清器，具有在加油过程中 防止大颗粒杂质混入油箱及防止系统在工作时由空气带入油箱中的尘埃两个作用，已有标准件出售 (EF  型):③检查漏水部位，子以排除。

(三)油箱内油液空气难以分离

由于回油在油箱内的搅拌作用，易产生悬浮状气泡夹在油内，若被带入液压系统会产生许多故障(如泵 噪声，气穴及液压缸爬等)。

为此，①油箱内应设置消泡隔板，把油箱内系统回油区与泵吸油区隔开，回油流被隔板折流，流速减慢，利于气泡分离并溢出油面(图 7---88a)。但这种方式分离细微 气泡较难，分离效率不高。②设置 金属网〔图7--88b〕〕:在油箱底 部装设一金属斜网，a=20°     时  并用60目网消泡效果最佳，此时 油液粘度μ与流速之积若小于8 ×10-⁵g/cm   时，气泡除去效率可 达94～96%。金属网捕捉气泡的 力学关系如图 7—89所示。

当气泡穿过金属网时，气泡受到三种力：表面张力Fs、浮力F, 以及金属网两面压力差产生的作用力为Fp, 当这

些力的矢量和F=Fp+F+Fs 向下(F<0),  气泡便通过金属网在液压系统中循环；当F  向上(F>0),气泡便脱离金属网上浮；当F 平衡为零时，气泡呈附着状 态，滞留在金属网上等待与周围其它气泡组成大直径的 气泡再上浮。F,的值常为负，且与逋过金属网油流的流 速成比例。如果用同样表面积的金属网，则当液流流速越 大，粘度越高，气泡便容易通过，所以应设法减少流速(如 在回油管端装设扩散器)。F。值常为正，并且气泡直径越 大，F。也越大，所以大直径气泡容易从油液中分离。Fs 受 金属网疏密程度的影响，网目越密，表面张力Fs 越大；③ 当箱盖上的空气滤清器被污物堵塞后，也难于与空气分 离，此时还会导致液压系统工作过程中因油箱油面上下 波动而在油箱内产生负压使泵吸入不良。所以此时应拆 开清洗空气滤清器。

(四)油箱振动和噪声的对策

① 减少振动和隔离振动：主要是对液压泵电机装置 采取此类措施。如使用减振垫弹性联轴节，并进行回转零

件平衡和进行安装同轴度(泵轴电机轴)的检查，油箱盖板(底板)须有足够的刚度，在液压泵电机装置下 部垫以吸音材料，振动和噪声值可明显降低(图7—90所示);若液压泵电机装置与油箱分设，效果更好。

实践证明，回油管端离箱壁的距离不应小于5cm+否则噪声振 动可能大。

② 减少液压泵的进油阻力：泵有气穴时，系统的噪声级 显著增大，而泵的气穴现象和输出压力脉动的发生，相当明显 地受到进油阻力的影响(图7--91)。

为了保障泵的轴密封和避免进油侧发生气穴，泵吸油口 容许压力的一般控制范围是正压力0.35×10⁵Pa  (真空度 125mmHg)。而对难燃液压油由于比重大，吸油高度高，故合 成油的真空度为1Pa, 水一乙二醇为0.8Pa。

另外，液压油所能溶解的空气量与液体压力成正比(图 7-92)。在大气压下空气饱和的液体，在真空度下将成为过饱

和液体，而析出空气，产生显著的噪声和振动。所以，有条件时应尽量使用高位油箱。这样既可对泵形成灌 注压力，又使空气难以从油中析出。但是，增高油面的有效高度对悬浮气泡的溢出油面却变难。一般情况下应根据Stokes 定律和φ0.6mm以下的气泡不会增加压力脉动的经验值，在图7-93所示的斜线范围内确定 油箱油面的深度，而不要任意加大。

③ 保持油箱稳定的较低的油温：油温升高会提高油中 空气的分离压力。从而加剧系统的噪声。故应使油箱油温有 一个稳定的较低值范围(30~55℃)相当重要。

④ 减少噪声辐射：这与自然散热的要求矛盾，但还是 应尽可能减少有效的声辐射面积。同时注意选择声辐射效 率较低的材料(阻尼材料，包括阻尼涂层),增大油箱的动 刚度(以提高固有频率并减少振辐),譬如加筋。

⑤ 油箱加盖，隔离噪声，油泵装在油面下油箱内(图7—94)

⑥ 在油箱结构上采用整体性的防振措施，可参见图7 — 95所示进行。