关于CYM项目油箱容积的设计

廉雨晨 许国权 耿彪

摘 要：油箱的功用主要是储存油液，此外还起着散发油液中热量，释出混在油液中的气体，沉淀油液中污物等作用。有时它还兼作液压元件和阀块的安装台。

关键词：油箱；开式系统；闭式系统

中图分类号：TH137 文献标识码：A

1 煤矿硬岩巷道采掘机工作原理

煤矿硬岩巷道采掘机是一种新型的硬岩掘进设备，集切割、行走、装运、锚固、灭尘等功能于一体，包含多种机构，具有多种功能。硬岩巷道采掘机是由液压和电气控制，其主要特点为：开式与闭式系统相结合：切割部刀盘回转运动采用闭式液压系统，具备一定转速下的恒功率控制或恒扭矩控制，可实现无极调速，且调速比大，结构紧凑；其余部分的动作由开式系统驱动。

2 刀盘液压系统所需油箱容积

如图1所示闭式液压系统已知：液压马达：A2FM250 ，5台；液压泵：HPV280，6个；电机转速1482rpm，液压泵需要增速，6台液压泵分为两组，各由1个电机驱动3台液压泵。选Stiebel公司4332分动箱，速比0.75，则泵转速1976rpm（林德泵上限为2000rpm），与转速差3% （此时液压泵最大流量3220L/min）。

开式液压系统已知：液压泵A11VLO260 +260，工作压力为25MPa；电机转速1478r/min。

闭式系统要考虑补油泵对系统自身工作的各种泄漏量进行补充所需的补油量。如果用HPV280泵自身集成的补油泵，补油泵排量为主泵排量的16%（45ml/rev）。

补油量=6×0.045×1976=534（L/min）

实际我们用螺杆泵补油量700L/min（最大流量的21%）。

按照油箱容积一般大于补油泵每分钟流量的5/8倍（萨奥样本，理论上油箱内液压油体积应该大于补油泵每分钟流量的1/2倍，以便油箱内油液能在油箱内停留30s，排出油液内的空气，再考虑别的因素如执行元件容积等），则为333L。

以上为根据补油泵计算的油箱最小容积，还需要考虑如热平衡等。

根据参考文献，姚怀新《行走机械液压传动与控制》：

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

Qb：补油流量；Q1、Q2：泵、马达泄露损失，各取5%；Q4：泵、马达变量伺服控制油量，这里不需要；Q5：补偿压缩效应所需的补油量，取1%；Q6：补偿泵、马达磨损增加的泄漏量，取6%；Q3：冲洗冷却流量；

补油流量Qb除了要补充闭式系统的各种泄露流量外，还要满足系统工作的热平衡要求。

闭式系统工作的热平衡方程为（一方面是补油量要能够带走产生的热量，一方面是总的散热量要满足整个系统散热要求）：

Qb（t2-t1）ρk=△P×60

t2：泵和马达壳体内油温，取80℃；

t1：油箱内油温，由配置的散热器冷却功率决定，取60℃；

ρ：液压油密度，取0.9KG/L；

k：油液比热容，取0.45×4.187kJ/（kg·K）

△P：发热功率，估算最大值900×0.25=225kW，实际不会持续输出900kW的功率。

计算出：Qb=398L/min（螺杆泵补油量700L/min），液压系统可以实现热平衡。

根据徐子平《闭式液压系统热平衡计算探讨》一文，油箱容积V=（5～7）Q补，若系数选为6，按照补油量700L/min计算，则油箱容积约4.2m3。

开式系统的油箱有效容量，按照液压泵的流量计算Qc =0.52x1478=768.6。

油箱容积V=mQc=4.6m3。

由于闭式系统驱动刀盘，开式系统驱动行走等动作，2个系统不同时工作，相较满足较大的油箱容积，实际为油箱容积4.6 m3。

结语

煤矿硬岩巷道采掘机不同于常用掘进机的新型设备，其挖掘形式和控制形式是全新的并且更为复杂和精密的设备，采掘能力有着大幅度的提高，对未来的煤矿开采效率提升和成本的降低有着长远的发展。

参考文献

[1] 姚怀新.行走机械液压传动与控制[M].北京：人民交通出版社，2002.

[2] 徐子平.闭式液压系统热平衡计算探讨[J].液压与气动，1998（02）.