液压油大部分时间都在储层中,因此,各种油箱设计标准为整个液压系统提供了好处。在设计最佳液压油藏时,大多数考虑因素是保持油的清洁和冷却。在工业应用中,储层被允许的额外空间和成本所破坏,但不幸的是,移动式储层几乎没有理想的运行条件。
储层的设计目的是实现五个主要功能,以及这里没有讨论的一些次要功能。显然,储层应该是一个容纳液压流体的容器,但这一点太基本了,不包括在这个列表中。更准确地说,储层是排液和供液之间的中介,储层的主要功能可以发生在储层上。
储气罐的功能是帮助冷却,允许脱气,允许颗粒沉降,提供理想的泵入口条件,并作为其他组件的安装位置。液压回路在没有这些功能的情况下也能正常工作——然而,这种情况不会持续太久。液压系统中的储液器对于可靠运行至关重要,如果操作得当,可以使机器在其设计参数范围内连续运行。
与移动液压蓄水池相抗衡的是各种阻碍它充分发挥潜力的障碍。对于大多数移动设备来说,这些障碍都是现实存在的,包括价格、尺寸和重量。由于这些限制,移动机械在性能和可靠性方面做出了牺牲,这是行业竞争的本质和相关法规的结果,这些法规要求减少机器的尺寸和重量,以满足燃料经济性和排放目标。这三个限制在移动液压设计中发挥作用,我将讨论每个限制如何影响储层的五个主要功能。
液压储层通过两种方式帮助冷却液压油;通过罐壁向大气辐射热量,并为这种辐射的发生提供更多的时间。在液压系统中,液压油箱的冷却效果占冷却效果的一部分,但它的冷却能力受限于油箱的表面积和流体与空气之间的温差。一个50加仑的水箱将有大约30平方英尺的冷却表面,尽管1/6到1/5的表面可能是“空对空”冷却,因为水库只装满了80%的容量。
这是有道理的,环境空气和液压油之间的温差越大,油冷却的速度就越快。这种效果的差异是巨大的,在我们的50加仑的例子中,冷却可以分别从30到100°F的1到3 hp的热量差异。我们的三个限制因素中有两个在移动水库中发挥作用,并且不可能在自卸卡车、犁和投石机上安装大型储罐。这些机器上任何额外的部件重量都会降低有效载荷,增加燃料消耗和排放。
理想大小的液压油藏至少是泵流量的三倍。例如,如果我们的泵提供25gpm,那么油箱至少应该是75加仑。现实情况是,你更有可能在移动机器上看到30或40加仑的油箱,尤其是车载机器。机器通常充满了组件和齿轮,推动了GVWR的极限以及安装这些组件的空间。在大多数情况下,一个适当大小的水库是不可能的,这不利于冷却。我们的第三个限制因素,钱,经常被冷却需求所压倒,在一个大水库上节省的任何钱都被冷却器的必要性所抵消。然而,冷却器至少比体积和质量相同的两倍或三倍的容器更小、更轻。
较小的储液器减少了流体的停留时间,这不仅减少了冷却的可用时间,而且减少了颗粒从液压液中沉降出来的可用时间。虽然每台机器都有一个过滤器(或者至少应该),但经济决定了过滤器是移动机械并不总是最高质量的。这意味着在移动机械中,颗粒污染的一般体积可能更高。储层的功能之一是在流体再次被吸出做功之前,为流体的沉淀提供时间。如果时间有限,由于储罐尺寸与流量比差,颗粒可能会再次回到回路中,造成进一步的磨损,加剧问题。
通过在储液器上安装挡板,可以部分避免颗粒“倒流”回泵的问题,迫使流体通过更长的间接路径进入吸入端口。这确保了任何给定质量的石油分子在储层中停留的时间更长,允许颗粒沉降。当然,挡板确实会增加水箱的成本,但应该被认为是强制性的,因为停留时间可以改善冷却和曝气质量。
曝气是在液压油中引入气泡。如果放任不管,这可能会导致液体起泡。在更温和的条件下,夹带的气泡将表现为空化气泡,在泵的压力侧引起微型热内爆,损坏泵并降低效率。
曝气气泡可以被视为一种污染形式,必须在微小的气囊到达泵之前去除。更大的储层有更多的时间让气泡上升到表面,再一次,挡板是防止充气的最佳防御(当然,除了预防之外)。由于气泡上升,挡板切割通常在储层的底部,可以阻止曝气进入储层的吸力侧。再说一次,成本是这里的限制,尽管挡板听起来很简单,但我见过很多没有挡板的坦克。
泵入口条件应该是任何液压系统的关键设计考虑因素。进入泵内的流体应清洁、冷却、无曝气。前面讨论的每个设计考虑因素都在优化泵入口条件中发挥作用,我应该提到挡板是油藏建设中的关键策略。挡板可以防止流体回流到罐中,并在冷却或给曝气和污染物沉降的时间之前直接从吸入口流向泵。
再一次,移动液压的经济性在这里发挥了作用,因为带挡板的大型储层将是泵入口条件的理想选择。在坦克中安装挡板似乎是常识,但我见过他们没有挡板,结果就是上面描述的情况。在本例中,油罐内的过滤器组件向下延伸至10英寸。换成24英寸的。高大的蓄水池,就在它的正下方,吸入口。在这个例子中,曝气不是问题,过滤器是高质量的,但油温在大约10分钟的操作中上升到190°F。油直接从过滤器出口流回泵入口,热量呈指数级增长。补救措施是安装挡板、重新安置过滤器和液体-空气冷却器。
液压蓄水池是安装电路其他组件的好地方,如果你见过工业动力装置,有时除了执行器之外,几乎所有组件都安装在蓄水池上。通常在移动机械中,由于需要大量的空闲空间,部件被安装在任何可能的地方。唯一保证在油箱上的项目是液位/温度表和填料/呼吸盖。
在最方便的地方安装部件的想法实际上是移动液压的一个优势。阀门,过滤器,泵和附件在机器上的不同位置,通常隐藏在一个安全的地方,或者相反地安装在这样的方式,以便于控制或仪表的访问。尽管有人可能会说,把组件安装到很远很远的地方需要更多的劳动,但至少你可以利用较小的储层和较小质量的优势。
在应用移动式液压蓄水池时,要考虑体积经济、质量经济和经济效益。然而,从设计的角度来看,除了推荐最大的和设计最好的水库以外,其他任何东西都不是我的谨慎之举。流体调节的重要性太过关键,冷却、污染物/曝气去除以及理想的泵入口基本原则都应受到重视。虽然困难,除了坦克安装组件,这些因素只会帮助提高效率,可靠性和信誉的移动机器。
了下:移动式液压头
