液压系统气穴的危害、产生原因及防止方法
(2013-11-23 10:00:00)
					
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所谓气穴,是指流动的压力油液在局部位置压力下降(流速高,压力低),达到饱和蒸气压或空气分压时,产生蒸气和溶解空气的分离而形成大 量气泡的现象。当再次从局部低压区流向高压区时,气泡破裂消失,在破裂消失过程中形成局部高压和高温,出现振动,且发出不规则的噪声,金 属表面被氧化剥蚀,这种现象叫气穴。气穴多发生在油泵进口处及控制阀的节流口附近。
(1)气穴的危害
①使油的可压缩性增大,导致执行元件动作误差,产生爬行,破坏了工作平稳性,产生振动,影响液压设备的正常工作。
②大大增加了油泵和管路的噪声和振动,加剧磨损,气泡在高压区成了“弹簧",系统压力波动很大,系统刚性下降,气泡被压力油击碎,产生 强烈振动和噪声,使元件动作响应性大为降低,动作迟滞。
③压力油中气泡被压缩时放出大量的热,局部燃烧氧化液压油,造成液压油的劣化变质。
④气泡进入润滑部位,切破油膜,导致滑动面的烧伤与磨损及摩擦力增大的现象。
⑤在金属表面产生点状腐蚀性磨损因为在低压区产生的气泡进人高压区突然破裂,产生数十兆帕的压力,推压金属粒子,反复作用使金属急剧 磨损。
⑥使泵的有效吸入流量减小。
⑦大大加剧了工作油的劣化。气泡在高压区受绝热压缩,产生极高温度,加剧了油液与空气的化学反应速度,甚至燃烧,发光发烟,碳元素游 离,导致油液发黑。
(2)气穴产生的原因
①当空气混入油液中时,会产生气穴。
②油泵产生气穴的原因:
a.油泵吸油口堵塞或容量选得太小;
b.驱动油泵的电动机转速过高;
c.油泵安装位置(进油口高度)距油面过高;
d.吸油管管径过小,弯曲太多,油管长度过长,吸油滤油器或暖油管浸入油内过浅;
e.冬天开始启动时,油液黏度过大等。
上述原因导致油泵进口压力过低,当低于某温度下的空气分离压时,油中的溶解空气便以空气泡的形式析出,当低于液体的饱和蒸气压时,就 会形成气穴现象。
③节流缝隙(小孔)产生气穴的原因:根据伯努利方程可知,高速区即为低压区,而节流缝隙流速很高,在此区段内压力必然降低,当低于液体 的空气分离压或饱和蒸气压时,便会产生气穴。与此类似的有管路通径的突然扩大或缩小,液流的分流与汇流,液流方向突然改变等,使局部压力 损失过大造成压降而成为局部低压区,也可能产生气穴。
④气体在液体中的溶解度与压力成正比,当压力降低时,处于过饱和状态,空气就会逸出。
(3)防止气穴产生的方法
①防止空气混入
a.加足油液,油箱油面要经常保持不低于液位计低位指示线,特别是对装有大型油缸的液压系统,除第一次加入足够的油液外,当启动液压泵 ,油进入油缸后,油面会显著降低,甚至使滤油器露出油面,此时需再向油箱加油,油箱内总的加油量应确保执行元件充满后液位不低于液位计下 限,执行元件复位后液位不高于液位计上限。
b.定期清除附着在滤油器滤网或滤芯上的污物。如滤油器的容量不够或网纹太细,应更换合适的滤油器。
c.进回油管要尽可能隔开一段距离,防止空气进入产生噪声。
d.回油管应插入油箱最低油面以下(约1Ocm),回油管要有一定的背压,一般为0.3-0.5MPa。
e.注意各种液压元件的外漏情况,往往漏油处也是进气处。
f.拧紧各管接头,特别是硬性接口套,要注意密封面的情况。
g.采取措施,提高油液本身的抗泡性能和消泡性能,必要时添加消泡剂等添加剂,以利于油中气泡的悬浮与破泡。
h.在设有排气装置的油缸上增设排气装置或松开设备最高部位的管接头排气。
②液压泵气穴的防止方法
a.按液压泵使用说明书选择泵驱动电动机的转速。
b.对于有自吸能力的泵,应严格按油泵使用说明书推荐的吸油高度安装,使泵的吸油口至液面的相对高度尽可能低,保证泵进油管内的真空度 不超过泵本身所规定的最高自吸真空度,一般齿轮泵为0.056MPa,叶片泵为0.033MPa,柱塞泵为0.0167MPa,螺杆泵为0.057MPa。
c.吸油管内流速控制在1.5m/s以内,适当加大进油管路直径、缩短其长度,减少管路弯曲数,管内壁尽可能光滑,以减少吸油管的压力损失。
d.吸油管头(无滤油器时)或滤油器要埋在油面以下,随时注意清洗滤网或滤芯。
e.吸油管裸露在油面以上的部分(含管接头)要密封可靠,防止空气进入。
③防止节流气穴的措施
a.尽量减小上下游压力之差(节流口)。
b.上下游压力差不能减小时,可采用多级节流的方法,使每级压差大大减小。
c.尽量减小通过节流口的流量。
d.采用薄壁节流或喷嘴节流形式。
④对液压系统其他部位有可能产生压力损失而导致气穴的部位,应保证该部位的压力高于空气分离压力,例如可采取减小管路突然增大或突然 缩小的面积比,避免不正确的分流与汇流等。
⑤工作油液的黏度不能太大,特别是在寒冷季节和环境温度低时,需更换黏度稍低的油液,选用流动点低的油液以及空气分离压稍低的油液。
⑥减缓变量泵及流量调节阀的流量调节速度。不要太快太急,应缓慢进行。
⑦必要时采用加压油箱或者将油泵装于油箱油面以下,倒灌吸油。

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