气泡对液压系统危害的研究

　　随着现代化生产和科学技术的进步,液压技术在国民经济的各个领域中得到广泛的应用,液压传动领域向着低成本、小体积、长寿命、自动化程度高、可靠性好等方向发展已成为一种必然趋势。要保证液压系统具有良好的技术性能并正常运行,执行器按照预定的要求平稳而协调的工作,合理的设计和正常的使用维护就显得十分重要。近年来,液压系统油液中的含气量、空气进入液压系统的形式以及液压系统油液中的气泡对液压系统工作的影响等方面,渐渐被国内外从事液压系统工作的研究人员所重视。由此,在深入分析气泡对液压系统运行所造成危害的基础上,论述在设计、使用和维护液压系统的过程中防止气泡产生的具体措施,对液压系统工作的可靠性和稳定性具有重大意义。

　　1 气泡的形成

　　一般来说,石油基液压油在大气压力和室温下通常能吸收大约9%(按体积计算)的空气,这些空气溶解在油液中,并不改变油液的粘性。溶解于油液中的空气量与油液流体表面所接触的空气压力有关。在给定温度下,空气在油液中可溶度与系统压力成正比。在标准大气压下,油中大约含有9%的空气。这部分空气被强迫溶入油内,直到压力或温度变化时才会溢出,而分解溢出的速度除与压力、温度有关外,还与流体的扰动及化学成分等因素有关。

　　油液中空气称之为掺混空气,掺混空气是以直径很小的球状气泡悬浮于油中,它的生成有两条途径:混入式和溶入式。当油泵工作时,若吸油管路(包括滤油器、吸油导管和泵内管道)阻力很大,或油液来不及填充泵腔,便会造成局部真空,从而形成低压。当压力低到油的空气分离压时,油液内溶解的空气就会大量的分解出来,游离成气泡。了解气泡在液压系统中形成的原因,就可以在液压系统的设计中制定有利于防止空气进入液压系统的具体措施,以避免或减少气泡对液压系统造成的危害。

　　2 气泡对液压系统的危害

　　2.1 系统的工作不良

　　在液压系统中,油液作为传递动力的介质,在没有空气混入的情况下,其压缩率约为(5~7)@10-10m3/N,也就是压力增加10 MPa时,容积仅被压缩减少为01625%。由此可以认为,油液是非压缩性流体,而不考虑其压缩性。一旦油中混入空气,其压缩率便会大幅度增加,油液体积弹性系数则大大减小,严重地危害着系统工作的可靠性,如自动控制失灵、工作机构产生间歇运动等,由于气泡引起的装置误动作还会发生机械、人身事故及加工效益等。

　　2.2 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。