關于CYM項目油箱容積的設計

廉雨晨 許國權 耿彪

摘 要：油箱的功用主要是儲存油液，此外還起著散發油液中熱量，釋出混在油液中的氣體，沉淀油液中污物等作用。有時它還兼作液壓元件和閥塊的安裝臺。

關鍵詞：油箱；開式系統；閉式系統

中圖分類號：TH137 文獻標識碼：A

1 煤礦硬巖巷道采掘機工作原理

煤礦硬巖巷道采掘機是一種新型的硬巖掘進設備，集切割、行走、裝運、錨固、滅塵等功能于一體，包含多種機構，具有多種功能。硬巖巷道采掘機是由液壓和電氣控制，其主要特點為：開式與閉式系統相結合：切割部刀盤回轉運動采用閉式液壓系統，具備一定轉速下的恒功率控制或恒扭矩控制，可實現無極調速，且調速比大，結構緊湊；其余部分的動作由開式系統驅動。

2 刀盤液壓系統所需油箱容積

如圖1所示閉式液壓系統已知：液壓馬達：A2FM250 ，5臺；液壓泵：HPV280，6個；電機轉速1482rpm，液壓泵需要增速，6臺液壓泵分為兩組，各由1個電機驅動3臺液壓泵。選Stiebel公司4332分動箱，速比0.75，則泵轉速1976rpm（林德泵上限為2000rpm），與轉速差3% （此時液壓泵最大流量3220L/min）。

開式液壓系統已知：液壓泵A11VLO260 +260，工作壓力為25MPa；電機轉速1478r/min。

閉式系統要考慮補油泵對系統自身工作的各種泄漏量進行補充所需的補油量。如果用HPV280泵自身集成的補油泵，補油泵排量為主泵排量的16%（45ml/rev）。

補油量=6×0.045×1976=534（L/min）

實際我們用螺桿泵補油量700L/min（最大流量的21%）。

按照油箱容積一般大于補油泵每分鐘流量的5/8倍（薩奧樣本，理論上油箱內液壓油體積應該大于補油泵每分鐘流量的1/2倍，以便油箱內油液能在油箱內停留30s，排出油液內的空氣，再考慮別的因素如執行元件容積等），則為333L。

以上為根據補油泵計算的油箱最小容積，還需要考慮如熱平衡等。

根據參考文獻，姚懷新《行走機械液壓傳動與控制》：

Qb=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6

Qb：補油流量；Q1、Q2：泵、馬達泄露損失，各取5%；Q4：泵、馬達變量伺服控制油量，這里不需要；Q5：補償壓縮效應所需的補油量，取1%；Q6：補償泵、馬達磨損增加的泄漏量，取6%；Q3：沖洗冷卻流量；

補油流量Qb除了要補充閉式系統的各種泄露流量外，還要滿足系統工作的熱平衡要求。

閉式系統工作的熱平衡方程為（一方面是補油量要能夠帶走產生的熱量，一方面是總的散熱量要滿足整個系統散熱要求）：

Qb（t2-t1）ρk=△P×60

t2：泵和馬達殼體內油溫，取80℃；

t1：油箱內油溫，由配置的散熱器冷卻功率決定，取60℃；

ρ：液壓油密度，取0.9KG/L；

k：油液比熱容，取0.45×4.187kJ/（kg·K）

△P：發熱功率，估算最大值900×0.25=225kW，實際不會持續輸出900kW的功率。

計算出：Qb=398L/min（螺桿泵補油量700L/min），液壓系統可以實現熱平衡。

根據徐子平《閉式液壓系統熱平衡計算探討》一文，油箱容積V=（5～7）Q補，若系數選為6，按照補油量700L/min計算，則油箱容積約4.2m3。

開式系統的油箱有效容量，按照液壓泵的流量計算Qc =0.52x1478=768.6。

油箱容積V=mQc=4.6m3。

由于閉式系統驅動刀盤，開式系統驅動行走等動作，2個系統不同時工作，相較滿足較大的油箱容積，實際為油箱容積4.6 m3。

結語

煤礦硬巖巷道采掘機不同于常用掘進機的新型設備，其挖掘形式和控制形式是全新的并且更為復雜和精密的設備，采掘能力有著大幅度的提高，對未來的煤礦開采效率提升和成本的降低有著長遠的發展。

參考文獻

[1] 姚懷新.行走機械液壓傳動與控制[M].北京：人民交通出版社，2002.

[2] 徐子平.閉式液壓系統熱平衡計算探討[J].液壓與氣動，1998（02）.