一种组合限位型油箱的研究与设计

一种组合限位型油箱的研究与设计 一种组合限位型油箱的研究与设计 2010年2翔液压与气动7 一 种组合限位型油箱的研究与设计 石磊,李成,付曙光,曾良才 ResearchandDesignonFuelTanksofCombinationandLimit—based SHILei,LICheng,FUShu—guang,ZENGLiang—cai (武汉科技大学冶金装备及其控制省部共建教育部重点 实验室 17025实验室iso17025实验室认可实验室检查项目微生物实验室标识重点实验室计划 ,湖北武汉430081) 摘要:当油箱随负载机构一起旋转时,油箱内的液压油面会出现一边高,而另一边低的现象.该文对 油面形状进行理论计算并对其进行MATLAB仿真,设计一种组合限位油箱来降低由于油液高度差而产生的 重力矩和转动惯量,从而降低负载机构启动时造成的不平衡.同时设计的组合限位型油箱能起到过滤杂质 的作用,通过液压差能判断过滤网堵塞程度,滤油网有容易取出清洗,寿命长等优点. 关键词:组合限位油箱;MATLAB仿真;滤油网 中图分类号:TH137文献标识码:B文章编号:1000-4858(2010)02-0007-03 1引言 在某些场合,油箱随着装备一同运动,例如,雷达 上的油箱随着雷达一起转动.当安放在雷达上的油箱 随雷达一起转动时,油箱里面的一边油液过高,机器出 现偏载,造成雷达转盘不平衡度过大;重心远离回转中 心的同时也造成雷达转盘的转动惯量增大,影响雷达 转盘的启动速度.同时一般液压系统中的滤油器安装 在吸油管或者出油管上,同时就其本身而言,滤芯就难 以清洗或者更换.本文通过理论计算在油液面过高的 一 边安装带孔的挡油板,来挡住过高的油液,使其重心 靠近回转重心;同时挡油板能降低油液的上升速度,能 起到阻止负载机构突然启动或者停止时油液的飞溅. 在油箱里面安装两个滤油网,能起到过滤的作用,同时 滤油网容易取出清洗,而且过滤网的有效面积比较大, 其纳垢容量比较大,使用寿命也长.同样负载机构突 然启动或者停止旋转时,滤油网能缓冲油箱内油液的 流动速度. 2旋转油箱液面分布理论计算 2.1计算旋转中油液面曲面方程 建立如图1所示的坐标系:油箱绕O0以角速度 转动,平均回转半径为R,原点建立在油箱底部的中 心正上面且位于油面上. 分析可得油液加速度分布为: = (R—),0=(cJY 油箱中的油液所受质量力为重力和惯性力,即: fx=一0,fy=n,=一g W 图1油箱旋转示意图 将以上各质量力代人流体静力学基本方程d.= P(d+fyd+fzd)得至U: d.=P[(一(R—)?d+ytod一gd) 式中P为油液的密度,将上式两边积分得: p=(2一pR)2+Y2一pgz+C 积分常数C由边界条件确定,即当=0,=0时, P=0,代人上式中得C=0,因此油箱内油液的相对压 强分布为: p=(2一pR)?2+?一pgz 在自由面上即油液面上有P=0,因此液面的坐标 方程为: = 警[丢+y2)一R] 此方程的图像在空间内是一个旋转抛物面. 收稿日期:2009-08--05 基金项目:湖北省自然科学基金资助项目(2007ABA271) 作者简介:石磊(1984一),男,湖北孝感人,硕士研究生,主要 从事液压伺服控制系统的研究工作. 8液压与气动2010年第2期 2.2计算油箱内油液最高点和最低点 计算前先作如下假设:假设油箱长宽都为1m(此 假设为了计算后面的具体参数),油箱内所装油液的 体积为,油箱底部在z轴上的坐标上的坐标为h. 根据液面的坐标方程可得:当=一0.5,Y:? 0.5时,油液面最高处在z轴上的坐标== 等(1+—);当z=0.5,Y2=0时,油液最低处在 轴上的坐标=警(?一尺). 油液体积V=fJJddd : d,吖地爰一 由此得:h=一 综合上面计算结果可得:油液面最高点距油箱底 部Hm=z一h;油液面最低点距油箱底部Hm.= 一 h. 2.3对油箱液面进行MATLAB仿真 假设油箱内所存油体积为1m,回转半径R=2m ,油箱在雷达上的转速n=10ffmin,即=1.047rad/ S,将以上假设数据分别带入前面所推导式子中得: z=0.140m;=i=一0.098m, =1.131m;=0.893m 分析得到,当n=10r/min,液面最高处上升131 mm,最低处下降107mm. 对此时的情况用MATLAB仿真得出如图2所示 三维图. 图2油箱液面仿真图 3组合限位型油箱的设计 3.1挡油板的设计 前面的计算结果显示,现实中,若转速更大,那么 油液上升的高度将成倍的增加,这样就导致前面所提 到的诸多问题.油液重力的对转动中心的力矩M= mgL(L为油液重心到转动轴的距离),若油液远离中 心轴时,L就会增大,就增大,这样就会加大转盘的 倾斜,增大对转动轴的不平衡.同时油箱绕中心轴转动 n 时,油液对中心轴的转动惯量=?,(为单元l 油液到中心轴的距离)也会增大,这样就会对负载机 构启动或停止时有一定的影响.转动过快时,油液上 升高度过高,也有可能从油箱内溢出. 要解决这样的问题,就需要在适当的位置安装一 个适当尺寸的挡油板,如图3所示.挡油板来限制油 液上升的高度,使油液重心靠近转动轴,这样就降低重 力距造成的不平衡影响,同时减小负载的转动惯量. 挡板中心为丝网,若由于转速过快,油液会没过挡油板 继续上升,丝网能缓冲油液上升的速度,防止油液飞 溅.由于不同的油箱尺寸,不同的油液体积以及不同 的转速所需要的挡板尺寸和安装位置不同,实际中,根 据前面进行的理论计算,若知道油箱运动的最高速度 以及油箱内所装油液的体积可以计算出油面的具体情 况,这样就可以确定挡油板安装的大致位置. 】.出油口2,5箱体侧板3.油箱盖板4.加油口6.挡油板 7.过滤网8.垂直导轨9.水平导轨10.泄油口11.挡板 图3组合限位型油箱示意图 3.2滤油网的设计 由于现在用的油箱中的滤油器安装在通油油管 上,同时就其本身而言,滤芯就难以清洗或者更换.如 图3所示,在油箱里面安装两个滤油网,能起到过滤的 作用,同时油箱随负载机构启动或者停止时,滤油网能 缓冲流动中的油液,增强负载机构的平稳性.滤油网 通过在油箱内焊接导轨来固定,滤油网可以在导轨上 移动,这样滤油网就容易取出清洗,可以反复使用;由 2010年第2期液压与气动9 气压振动清洗系统的设计 徐轶 DesignofPneumaticVibrate—cleaningSystem XUYi (上海应用技术学院机电学院,上海200235) 摘要:论述了一种适用于小型机械零件的振动清洗系统的工作原理和特点,系统采 用气压驱动和PLC 控制,取得了良好的清洗效果. 关键词:振动,清洗系统,PLC 中图分类号:TH133.3文献标识码:B文章编号:10004858(2010)02-0009~2 机械零件在加工过程中不可避免地会粘染上油 污,在某些加TT艺中,必须先将零件上的油污清洗后 才能进入下一步工序.如一微型机械锁紧机构,其中 的关键元件锁紧弹簧钢片须进行水洗,彻底去除 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面 油污后才能送入自动安装线.目前工业清洗的方法 有:高压水射流清洗,干冰清洗,超声波清洗,化学清 洗,水基清洗等,每种方式有各自的适用情况和条件. 针对弹簧钢片尺寸小(厚度为0.5mm,长宽?12mm ×5mm),受较大冲击力后易变形,更不可使用搅拌器 进行清洗,零件加工过程中仅有油污,无粉尘污染等特 点,适合采用水基振动清洗,即钢片装在不锈钢载物桶 中,由振动器驱动载物桶上下振动,达到清洗的目的. 1振动清洗系统的组成和工作原理 1.1系统的组成 设计的气压振动清洗系统如图1所示,由上料台 1,下料台1O,振动清洗机构,传送机构11三部分组 成.上,下料台为电机驱动的链传动辊道结构;振动清 洗机构由气缸4,振动槽7,加药槽5,过水槽6,进,排 水阀和水泵等组成;传送机构11由机械手13,导轨 千}}}*{?卜?—****/.7*{}_{}*****{?}_{?}{?}*{卜—{ 于滤油网容易拿出清洗,滤油网下端可以安装一些磁 性块,以去除油液中的铁屑和带磁性颗粒;同时滤油网 还可以起到破除油液中的气泡和有利于散热的作用. 过滤网的有效面积比较大,其纳垢容量比较大,使用寿 命也长,并通过液位器得到滤油网堵塞程度,以便清 洗,这样就可以起到方便和节约的目的. 4结论 本文对某些特殊的场合的油箱中油液分布情况进 行了研究,在普通油箱内增设挡油板和滤油网,能很好 l2,行走机构,提升气缸,夹紧气缸等组成. 56 1.上料台2.待洗钢片3.载物桶4.气缸5.加药槽 6.过水槽7.振动槽8.橡胶垫9.光电开关 1O.下料台11.传送机构l2.轨道13.机械手 图1气动振动清洗系统原理图 收稿日期:2oo98_o2 作者简介:徐轶(1971一),女,上海人,副教授,硕士,主要从 事液压技术和机械电子方面的教学和科研工作. *****H_卜{}*** 地降低负载机构运动时的不平稳性,过滤油箱内的杂 质.同时安装挡油板和滤油网是很容易实现的,滤油 网能反复移出清洗,使用,在一定程度上节约了成本. 参考文献: [1]陈奎生.液压与气压传动[M].武汉:武汉理工大学出版 社,2001. [2]李文科.工程流体力学[M].合肥:中国科学技术大学出 版社,2007.