可变流量液压冲洗装置的研究

　　1 前言

　　在各种液压系统中,有70%的故障是由油液污染引起的,而液压系统管道安装时最容易产生污染物,所以液压管道安装完后的循环冲洗是清除污染物的重要手段,冲洗效果直接关系到液压系统工作的可靠性和元件的使用寿命。

　　液压冲洗装置是用液压油对液压管道进行冲洗的主要设备。它主要由液压泵、控制阀、过滤器、加热器和油箱组成。在冲洗时将液压系统中的动力源、控制部分和执行机构等对污染敏感的元件和对流速有限制的元件从回路中断开,并将断开的管道串并联成循环回路,用冲洗装置进行循环冲洗,用高精度的过滤系统对油液进行过滤,循环往复,直到油液的清洁度达到系统要求。

　　2 与液压冲洗有关的几个参数

　　油液清除管壁表面上微粒的能力与作用在液体-管壁界面上的有效能量成正比。流体内的剪应力由黏性剪切应力v及紊动剪切应力t组成。

　　式中u--时均流速

　　l--混合长度

　　Q--流体的密度

　　L)--动力黏度

　　从公式(1)可见,当流体处于层流状态时,质点没有混杂,第二项t不存在,管壁表面只有黏性剪切应力的作用。然而,在紊流状态,紊动剪切应力正比于速度梯度的平方值,远远高于层流黏性剪应力。所以,为获得良好的清洗效果,对冲洗液流,必须使它构成紊流流动。

　　要求液体在光滑金属圆管内做紊流流动,其雷诺数必须要大于2320。但在循环冲洗时,雷诺数一般应在4000以上,这样才能加强对内部残留污染物的冲刷作用,提高冲洗效率。但是另一方面,流体在管道内流动时会产生阻力。这种阻力以压力降的形式表现出来。对于流体呈紊态流动的圆管,其主要阻力为沿程阻力:

　　式中--沿程阻力

　　K--沿程阻力系数

　　l--圆管的沿程长度

　　d--圆管内径

　　V--管内平均流速

　　其中当时,

　　式中v为运动黏度。

　　由上面公式(2)、(5)可得到对于常用钢管在一定条件下不同流量时的压力降,见表1。表1中流量值与管道内径是一一对应的,例如内径10mm的钢管在上述条件下流量是40L/min,内径12mm的钢管流量是50L/min,以此类推。

　　从表1分析可得,为了达到更好的冲洗效果,要求Re越大越好,即在v、d一定时,泵的输出流量越大越好;另一方面,为了提高冲洗效率,一次串联冲洗的管道越长越好。但是,当Q和l越大时,管道内的值也会随之增加,对于冲洗装置的工作压力要求也越高。这几个参数是互相关联的,相互之间都有制约,在设计液压冲洗装置时要处理好它们之间的关系。