液压系统中气沫的影响及解决措施

2017-11-23 Author:兴迪源机械 分类:技术工艺

导致气蚀的发生在流动的液体中,由于流速的变化引起压力降低而产生气泡(即气穴现象),当油液中气泡被带到高压区时,体积急剧缩小,气泡又重新凝聚为液体,使局部区域形成真空,周围液体质点以高速来填补这一空间,质点相互碰撞而产生局部高压,形成液压冲击,会对管路及元件的壁面产生较大的局部冲击力,瞬间局部压力会升高可达数百甚至上千个大气压力,使金属壁面反复受到剧烈冲击而造成疲劳破坏,引起壁面剥蚀,即气蚀现象,对系统危害性很大。

 

加速油质的劣化液压油中的气泡或泡沫称为油的无形污染物,它对液压油的危害是相当严重的。它不但可以使油液本身的刚度下降、容积效率减小、系统的可靠性降低;而且气泡在油中瞬间压缩或溃灭,近似于绝热压缩状态,会使气泡温度急剧升高,从而使油温急剧升高,导致油中的各种添加剂破坏,产生游离碳、酸质和胶泥状沉淀物,并造成油液发黑,加速油质的劣化,同时还会使金属产生化学腐蚀作用。除此之外,油温升高还会加速油液的氧化,使油液的润滑性能下降,加速密封件的老化。

 

产生噪音和振动当油液中混入大量空气时,易产生气穴现象。如果液体中产生了气穴现象,则液体中的气泡随着液体运动到高压区时,气泡在周围压力油的冲击下,其体积迅速缩小直至溃灭。在气泡压缩过程中,在高压作用下,气泡表面和表面外的液体以很高速度向气泡中心流动,当气泡半径小到r=rmin时,液体流动速度为零,停止流动(即看作气泡溃灭)。此时气泡中心将产生很高的压力。例如某个气泡,开始时它的内压力为外压力的1/100,当压缩到rmin/r0=1/22时,由公式pi/p0=(r0/r)3n可得:pi/p0=4347.

 

式中:pi为任意时刻气泡内的压力,p0为初始时刻气泡内的压力,r为任意时刻的气泡半径,r0为初始时刻的气泡半径,n为绝热指数,n=14.这就是说,气泡的压力比外界压力高4347倍。实验结果表明,在溃灭中心的压力高达150200MPa,局部压力的急剧升高是发生在一瞬间,以压力波的形式向四周传播,产生强烈的振动和噪音,导致元件动作响应性能大为下降,动作迟缓。

 

解决方法

 

①合理设计油箱,如水平截面积大于油液深度,设置隔板而延长油在油箱内的停留时间,进出油口尽量设置得远些以及体积要大(一般为流量的35倍)等,以便油液中的气泡有一定的上浮时间。实验表明,直径为100m左右的气泡在油中上浮1cm需要1min.根据斯托克斯法可知,气泡的上浮速度与气泡的大小及油液粘度有关,也就是说上浮速度与气泡的直径大小成正比,与油液粘度成反比。这是利用系统中必备的油箱进行气泡的去除,就是靠气泡自身的浮力而自行浮至油面溶入大气的方法。此外,还可以通过安装一种强制式气泡去除器,既去除油液中的气泡,又可使油箱的体积减小。这种油箱分离气泡效果很好,成本低,经济性也较好;

 

②采用消泡性好的工作油液,或在油液中加入消泡剂,使油箱中的气泡很快上浮而消失;

 

③用正确的配管方法。例如双联泵在使用一个吸油管时,若配管方法不当,就会造成油液易于流向大容量泵,而小容量泵则会引起气穴,形成气泡。所以2个泵的容量差别越大,这种现象越容易产生。