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油中气泡对液压系统的危害及其解决方案

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1、气泡的来源

液压油在生产、储运以及系统在大气压力下工作,因此油液中含有空气是不可避免的。往往把油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,掺混空气的生成有两条途径:

(1)主要是通过油箱和泵的吸入管掺混入油内,如油箱油面太低,泵吸入管口半露于油面或淹深很浅时,均可将空气吸入;若泵的进油管路漏气,则大量的空气会被吸入;再如系统回油管口高于油箱油面时,高速喷射的系统回油卷带着空气进入油中,又再度经过泵带入系统。

(2)实践虽然证明溶解于油液中的空气,对油的物理性质没有什么直接的影响。但溶解了一定数量的空气处于饱和状态的油液,流经节流口或泵入段,当绝对压力下降到油液的空气分离被析出,使本来溶解于油中的微细气泡聚集成较大的气泡出现在系统中。

2、对系统的危害

(1)系统工作不良。在液压传动系统中,油液是动力的传递介质,在没有空气混入的场合下,其压缩率纺为(5-7)X10M/N也就是压力增加10MPa时,容积仅被压缩减少为0.62%。因此,在一般的液压系统中可以认为油是非压缩性流体,而不考虑其压缩性.一旦油中混入空气,其压缩率真便会大幅度增加,油液本身具有相当高的刚度或是大的体积弹性系数(压缩率的倒数)则大大减低,严重地危害着系统的工作右靠性,如自动控制失灵、工作机构产生间歇运动、被加工件的废品率增大等。由于气泡引起的装置误运作还会发生机械及人身事故。

(2)油温升高。气泡如在泵等的瞬间压缩之后,其温度会急剧升高。如果气体不溶解于油中,其绝热压缩的温升近似值是不难计算的,例如,将35℃的气泡加压至3.5MPa时,其温升可达到580℃。气泡在达到高温之后,其周围的油便会产生燃烧,成为了系统油温骤以导热的,油中存有气泡时,其导热系数在在减低,严重地影响着油的冷却效果。油温升高带来的不良后果有以下几个主要方面:a、加速油的氧化。油温的升高是促进油液氧化的主要原因。根据氧化的机理可知,油温在60℃以上时每升高10℃,其氧化速度成倍递增,氧化后的油液通常都会使粘度增加并生成酸性化合物质,引起系统中金属件的腐蚀现象。并且氧化物的化学性质一般比热解作用的产物更为活泼,所以更容易产生渣泥,连同铁锈、金属屑等机械杂质又作为氧化过程的催化剂,使油液加速氧化。一般希望油温能在90℃以下,使其具有好的化学稳定性。b、油的润滑性能下降。性能良好的油液能在金属摩擦表面形成牢固的油膜。油膜的强度和厚度主要取决于油液的质量。变质后的油液其油膜强度不足以承受工作负载的压力,致使金属表面互相接触,从而导致摩擦力急剧增加,加速零件的磨损,所以说油液的润滑性对于液压装置具有重要意义。 c 、加速密封件老化。液压系统中采用的密封件均由不同化学成分的材料成各种形式的密封圈、垫,不但要求与油液有好的相容性,而且还要要求有适当的工作油温,如油温超过密封件的正常耐热温度,便会使其加速老化,失去应有的弹性,而导致过早地丧失密封性能。

(3)导致气蚀的发生。油中气泡被油液带到高压区时,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,质点互相碰撞而产生局部高压,形成液压冲击,使局部压力升高可达数百甚至上千个大气压力。如果这个局部液压冲击作用在固体壁面上,可引起固体壁面的剥蚀,称之为气蚀现象,它地系统的危害性很大。油中气泡还能起系统的振动和噪声的增加以及泵的容积效率减低等不良影响。