液压系统中气泡的产生原因及处理方法

　　0　引言

　　液压系统主要由电机、液压泵、阀类器件、辅助装置以及管路等组成密闭的回路,在这密闭的回路中,由于液态油不断地循环,其温度将会不断升高,这样油液中就混杂了各种有害的物质,如水、空气和污染物,会引起液压系统气蚀,降低系统的刚度,使系统可靠性下降。本文对液压系统中的油品产生气泡的原因进行了分析,提出了控制和解决的几点措施。

　　1　液压系统中空穴及气泡的产生

　　1.1　空穴的产生^[1]

　　液压系统中产生空穴主要是由于约有5%左右的空气溶解在油液中,当达到一定真空度时便会出现过饱和现象,开始逐渐分解出空气。这时当局部压力降低或升高到油的“空气分离压”时,则工作油内溶解的空气会大量分离出来,形成气泡而产生空穴。而这种气泡随油液经管道进入高压区,气泡就会被挤压破裂,体积迅速缩小,在系统管路或其他局部范围内产生幅值很大的高频冲击压力,使系统剧烈振动。

　　1 .2　气泡的产生

　　油液中的气泡主要分为溶解空气和掺混空气。溶解空气是指溶解在油液中的气体。液压油在生产、储运及出厂前的过滤中都是在大气压力下进行的,因此油液中含有空气是不可避免的,少量溶解于油液中的空气,对油液的物理性质没有直接影响,但溶解于油液中的空气是随着油液流动的,而油液流动所造成的压力下降又会分离出空气,这是油中气泡的来源之一。掺混空气是直径约为0.25 mm～0.3 mm的球状气泡,悬浮于油中,它有两种生成方式:一是溶解了一定数量的空气处于饱和状态的油液,流经节流口、泵入口段或液压缸处,当绝对压力下降到油液的饱和蒸汽压或空气分离压时,油中过饱和空气就被析出,使原溶解于油中的微细气泡聚集成较大的气泡出现;二是通过油箱和泵的进油管掺混入油体内。

　　2　空穴及气泡对系统的危害^[2]

　　2.1　工作不可靠

　　油液是液压系统中的动力传递介质,其压缩率约为5×10^-4MPa^-1～8×10^-4MPa^-1,即压力增加10 MPa,容积压缩减少仅为0.5%～0.8%。在通常情况下认为油是非压缩性流体,但油中混入空气,其压缩率就会大幅增加,导致系统故障,主要表现如下:

　　2.1.1　系统失稳

　　一般液压系统的固有频率ωh(rad/s)为:

　　其中:A为油腔有效工作面积,m²;β为管路损耗系数;Vt为油腔总容积,m³;m为活塞及负载总质量,kg。通常液压系统的固有频率ωh远大于工作频率,当液压油的压缩率大幅度增加后,ωh就会随之减小,甚至出现在工作频段内使系统失稳。