液壓油系統(tǒng)中氣蝕的形成原因
很多小伙伴想必都知道吸空(氣穴)對液壓系統(tǒng)和元件的危害:吸空(氣穴)會嚴(yán)重影響液壓系統(tǒng)和元件的性能,造成系統(tǒng)振動、異響,降低液壓元件的效率,大大縮短其壽命。那么,吸空(氣穴)到底是怎么發(fā)生的?對液壓系統(tǒng)和元件真的就有那么大的影響嗎?
1:幾個小伙伴常用又易混淆的液壓現(xiàn)象
a:吸空:從名字上來看是指液壓元件吸入了空氣,很多小伙伴認(rèn)為因?yàn)槊芊獠缓貌艜肟諝獍l(fā)生吸空,其實(shí)不然,空氣可能是被從系統(tǒng)外吸入(密封不好)也可能到是吸油壓力過低溶解在油液中空氣溢出(氣穴)產(chǎn)生,還有一種是補(bǔ)油不充分造成(氣穴)。吸空多針對泵、馬達(dá)、油缸等動力或執(zhí)行元件來講的一個概念!
b:氣穴:當(dāng)流動液體某處的壓力低于空氣分離壓時,原來溶解在液體中的空氣會游離出來,在液體中產(chǎn)生大量氣泡,這種現(xiàn)象稱作“氣穴”。由此,想必小伙伴們可以看出來:不只是泵、馬達(dá)、油缸等動力或執(zhí)行元件會發(fā)生氣穴,對于閥等控制元件也會發(fā)生氣穴(只要某處壓力低于空氣分離壓)。
C:氣蝕:這個名字叫得相當(dāng)貼切,字面理解就是“氣體”對金屬表面的腐蝕。實(shí)際上,氣蝕是伴隨著一系列物理和化學(xué)變化而發(fā)生的現(xiàn)象,首先是吸空或氣穴發(fā)生在油液中產(chǎn)生氣泡,這些氣泡到達(dá)高壓油液區(qū)被高壓絕熱壓縮,迅速土崩瓦解,局部產(chǎn)生非常高的溫度和沖擊壓力。這一方面造成元件的局部疲勞,另一方面又使油液變質(zhì),對元件產(chǎn)生化學(xué)腐蝕。因而使元件表面受到侵蝕、剝落或出現(xiàn)蜂窩(或者海綿狀)的許多小洞穴。這種現(xiàn)象就是氣蝕。
搞清楚了這三個概念,接下來咱們來重點(diǎn)聊聊氣蝕產(chǎn)生的過程。
要想搞清楚氣蝕,不得不與小伙伴們說說液體的空氣分離壓和飽和蒸汽壓。
2:空氣分離壓和飽和蒸汽壓
對于任何液體,當(dāng)然液壓油也不例外,都不可避免地會或多或少溶解有一定量的空氣?諝獬巳芙庠谟鸵褐,還會以氣泡的形式混合在油液中。通常情況下,空氣在油液中的溶解度與液體的絕對壓力成正比,與溫度成反比。
在一定的溫度下,當(dāng)液體的壓力低于某值時,溶解在液體中空氣會突然地迅速從液體中分離出來,產(chǎn)生大量的氣泡,這個壓力稱為液體在這一溫度下的空氣分離壓。
當(dāng)壓力繼續(xù)下降而低于一定數(shù)值時,液體本身便迅速汽化,產(chǎn)生大量蒸氣,這時的壓力稱為該液體在該溫度下的飽和蒸汽壓。一般來說,飽和蒸汽壓要比空氣分離壓小得多。
由此,小伙伴們可以看出,油液中的氣泡不只是由于密封不好,泵或油缸等從外界吸進(jìn)了液壓系統(tǒng)。只要系統(tǒng)中某處的壓力瞬間低于空氣分離壓,就會產(chǎn)生空氣,發(fā)生氣穴。
3:油液中氣泡產(chǎn)生的四種情況
a:密封不良,吸入系統(tǒng)外空氣;
b:系統(tǒng)安裝后,調(diào)試中排氣不徹底,殘留空氣;
c:氣穴發(fā)生,導(dǎo)致氣泡產(chǎn)生,內(nèi)生出的空氣;
無論是何種原因產(chǎn)生的氣泡,如果沒能及時排除系統(tǒng),都可能*終發(fā)生氣蝕現(xiàn)象,影響系統(tǒng)性能,導(dǎo)致元件損壞,大大降低系統(tǒng)及元件的壽命。
4:液壓系統(tǒng)中產(chǎn)生氣穴的位置
a:泵的吸油口,這個很好理解,吸油不暢造成吸油壓力過低,產(chǎn)生氣穴;
B:閥的節(jié)流口,這個可以根據(jù)流體的能量方程去理解;
C:馬達(dá)、油缸補(bǔ)油不充分的地方;
D:管路中,管徑突變的位置,這個也可以根據(jù)流體去理解;
5:氣蝕的產(chǎn)生
如果前的吸空,氣穴是颶風(fēng)閃電的話,氣蝕可以看作*后的大暴雨。吸空和氣穴是因,氣蝕是果。下面是一些“淘液壓”在工作中遇到的汽蝕圖片,分享給大家,希望小伙伴能切實(shí)認(rèn)識到汽蝕的危害,在系統(tǒng)設(shè)計及后期的故障診斷中有所幫助。
6:*后再強(qiáng)調(diào)兩點(diǎn):
1:汽蝕發(fā)生的兩個充分條件
a:油液中大量的氣泡
b:油液壓力的突變
2:氣泡的產(chǎn)生原因可能是吸入的空氣(吸空)也可能是壓力過低產(chǎn)生的(氣穴),詳細(xì)的分析請見上一期“汽蝕的形成及典型的汽蝕圖片”。關(guān)于吸空,我們應(yīng)該消除一個經(jīng)常性的誤解:吸空就是因?yàn)槲凸苈仿,其?shí)不然,吸油管路即使密封良好,同樣會有可能吸入空氣。
案例分享:吸油管路設(shè)計不當(dāng)造成的汽蝕
這是一個壓機(jī)液壓系統(tǒng)的油箱,使用的是大排量軸向柱塞泵,壓機(jī)在使用中液壓系統(tǒng)出現(xiàn)異響,*后泵無法正常建立壓力。該系統(tǒng)存在如下幾個方面的問題:
1:吸油管口沒有45度切口;
2:泄油管與吸油管距離太近,沒有分開布置到不同的區(qū)域;
3:吸油管口距離油箱底部及油箱側(cè)壁太近;
這樣的結(jié)構(gòu)布置,會帶來如下的問題:
1:吸油管入口處流速會過快;
2:泄油沒有經(jīng)過充分的冷卻及消泡即被吸入泵內(nèi);
這樣設(shè)計的結(jié)果,出現(xiàn)吸空、氣穴*終發(fā)生氣蝕就不意外了。
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