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對於液壓係統油液中氣泡的(de)防範研討

摘要:論述了氣泡對係統的危害及氣泡混入液壓係(xì)統的主要途徑,介(jiè)紹了在液壓係統設計和使用過程防範氣泡危害的(de)具體措施(shī)。
前 言(yán):
      這些(xiē)年來,對
液壓係統(tǒng)油液中(zhōng)的含氣量,空氣進入液壓係統的形式以及(jí)液壓係統油液中(zhōng)的氣泡對液壓係統工作的影響等方麵,漸漸被國內外從事液(yè)壓(yā)係統工作的研究人員(yuán)所重視。在國內,一些從事液壓技術研究(jiū)的機(jī)構和大專院校正著手研究液壓係統的這些問題(tí)。本文首(shǒu)先分析了空氣進入液壓係統途徑,然後又在深入分析了氣泡對液壓係統運行所造成的(de)危害的基礎上,又(yòu)論述(shù)了在設計(jì)、使用和維護液壓係統的(de)過程中防止(zhǐ)氣泡危害的(de)具體措施,對液壓係統的工作可靠性(xìng)具有重大意義。
      液壓技術由於(yú)具有許(xǔ)多優點,在(zài)國民經濟的各個領域中得到越(yuè)來越廣泛的(de)應(yīng)用。但是,液(yè)壓係統性能的好壞,直接關係到液壓設備能否(fǒu)長期保持良好的運行(háng)狀態,關係到設備(bèi)的故障(zhàng)和作業率,關係到設備的運行效(xiào)益,乃至社會效益。因此,要保證液壓係統具有良好的技(jì)術性能並(bìng)保證正常運行,保(bǎo)證各執行器按照規定的(de)要求平穩而協調地工作,合理的設計和正(zhèng)常的使用維護就顯得十分重要。
 1、空氣是如何進入(rù)液壓係(xì)統的:
      空氣進入液壓係統通常有混入式和溶入式兩種方式。了解空氣進入
液壓係(xì)統的途徑,在液壓係統設計、使用和維護過程中有利於製(zhì)定防止空氣進入液壓係統的具體措施,以避免或盡量(liàng)減(jiǎn)少氣泡對液壓係統的危害。空氣進入液壓係統與液壓油箱工作狀態有密切關係。許(xǔ)多(duō)液壓係統(tǒng)與液(yè)壓油箱是采用氣-液接觸式增壓(yā)油箱,這將造成空氣在液壓油中的溶解度增大;液壓油箱中的液麵過(guò)低,加速了液壓油的循環,使氣泡排出困難,而且還將引起空(kōng)氣從外部進入液壓油中;液壓油(yóu)箱台上(shàng)的吸油管的位置設計不當也有關。所以在液壓(yā)油箱設計中要注意上述因素,並(bìng)盡可能在結構上采用一些措施。
      空氣的進入與液壓油管的(de)安裝也有關係。若泵的進油管路漏氣,則大量(liàng)的空氣會吸入;若係統回油管口高於油箱液麵時(shí),高速噴射的回油將空氣帶入(rù)油中,又經液壓泵帶入係統;各個油管接頭密封不嚴或橡膠油(yóu)管老化等使空氣進入液壓油中。
 2、氣泡對液壓係統的危害(hài):
      混入液壓係統的(de)空氣,以直徑0.05—0.5mm的氣(qì)泡狀態懸浮於液壓油中,對液壓係統的
液壓油的體(tǐ)積彈性模數和液壓油的粘度將(jiāng)產(chǎn)生嚴重的影響,隨著液(yè)壓(yā)係統的壓力升高,部(bù)分混入空氣將溶入液壓油(yóu)中,其餘仍以氣相存在。當混入的空氣(qì)量增大時,液壓油的體(tǐ)積彈性係數則(zé)急劇(jù)下降,液壓(yā)油中的壓力波傳播速度減慢,油液的動力粘度呈線性增高。懸浮在油液中的空氣與(yǔ)液壓油(yóu)結(jié)成混合液,這種(zhǒng)混合液的(de)穩(wěn)定性與氣泡的尺寸大(dà)小,對(duì)液壓係統將產生重大的影響(xiǎng)。
2.1 液壓泵的(de)工作性能變壞:
      空氣進入液壓係統以後,大大地惡化了液壓泵和整(zhěng)個液壓係統(tǒng)的工作條件,表現在液壓泵性能變壞和壽命變短。當液壓泵吸入了液壓油和空氣的混合油液,在液壓泵的吸油管處,由(yóu)於壓力下降而析出已溶的氣體,在(zài)液壓泵高速旋轉(zhuǎn)時,將造成油液不能充滿油腔的現象,這不僅降低了(le)液壓(yā)泵的供油(yóu)量和液(yè)壓泵的效率(lǜ),還會引起液壓(yā)油液(yè)的衝擊(jī),液壓的氣蝕損壞(huài),管道壓力脈動,以(yǐ)至產生由於液壓油的不連續(xù)流動而引起的(de)噪聲。例如,在實際工作中(zhōng),就遇到過ZB-34液壓(yā)泵在5000r/min運行時,沒箱未增壓和管路直徑為20mm時,其液壓係統的(de)流量小於28L/min ,隻有額定轉速4000r/min下的額定流量的2/3,同時(shí)出現了較大的壓力脈動,振動(dòng)和噪聲。這就是由(yóu)於液壓(yā)泵吸(xī)入了液(yè)壓油與空氣的混合(hé)油液導(dǎo)致液壓油不能充滿油腔而產生工作性能變壞。
2.2  產生噪聲和振動:
      空氣侵(qīn)入液(yè)壓係統是產生噪聲和振動的主要原因。當溶(róng)有空氣的液壓(yā)油流進管路或元件的特別狹窄的地(dì)方時,速度(dù)急劇(jù)上升,壓(yā)力急劇(jù)下(xià)降。當壓力下降到低於工作溫度下(xià)油液的氣體分離壓時,溶解於油中的氣體迅速地大(dà)量分(fèn)離(lí)出來,使(shǐ)油液中出(chū)現大量氣泡。當氣泡隨油液流到壓力較(jiào)高的地方時,氣泡被壓縮而導致體積較小,此時在氣泡(pào)內積蓄了一定的能量。當壓(yā)力增高到一定數值時,氣泡被壓破裂,產生局部的液壓衝擊使係統產生振動,局部的壓力可達幾十兆帕,同時產生爆炸聲。
2.3  液壓係統不(bú)能正常工作:
      在
液(yè)壓係統中沒有(yǒu)空氣混入的情況下,其油液的壓縮率約(yuē)為(5—7)×10-3m3/N,可以認為油液是非壓縮性流體,而不考慮其壓縮性,一旦油中混入空氣,其壓縮率會大幅度增加,油液本身所具有的高剛度(dù)則大大(dà)減少,導致執行器(qì)動作失誤,自動控製失靈,工(gōng)作機構(gòu)產生爬行(háng),破壞了工(gōng)作穩定性(xìng),嚴重地危害著係統的工作可靠性,甚至還會發生機械事故及危害人身的安全。
2.4  導致(zhì)氣蝕的產生:
      油液在低壓區產生的(de)氣泡被帶到高壓區時,會突然潰滅,氣泡又重新凝聚為液(yè)體,是(shì)局(jú)部區域形成真空,周圍的油液(yè)以很高的速度流向潰滅中心,會對壁麵產生較大(dà)的局部(bù)衝擊力,瞬間壓(yā)力可高達數百甚至上(shàng)千個大氣壓,大量的氣泡潰滅時會(huì)使金屬邊(biān)壁(bì)反複受到劇烈衝擊而造成疲勞破(pò)壞,引起固體壁麵的(de)剝蝕,氣穴對固體材料表麵的這種侵蝕,稱為氣蝕(shí),它對係統的危(wēi)害性很大。
2.5  加速液壓油的汙染:
      液壓油中的(de)氣泡或泡沫稱為(wéi)油的無形汙染物,它對液壓(yā)油的危害是相當嚴重的。它不但可使(shǐ)油液本身的剛度下降、容積效率減小、係(xì)統可靠性降底。油中氣泡瞬(shùn)間壓縮或破壞時近似於絕熱壓縮狀態,還(hái)會使氣泡溫度急劇(jù)升高,引起油溫升高(甚至使油液燃燒),導致(zhì)油中的各種添加(jiā)劑(jì)破壞,產生遊離碳、酸質和膠泥狀沉澱物,並造成油液發黑,加速了油質的(de)劣化,同(tóng)時還會(huì)使金屬產生化學腐蝕作用。除此之(zhī)外,油(yóu)溫升高還會使油液氧化(huà),使(shǐ)油液的潤滑性能下降,加速密封件的(de)老化。
3、防止(zhǐ)空氣混入液壓係統的技(jì)術措施(shī):
      3.1  防止外部氣體進入係統,使用中應(yīng)經常檢(jiǎn)查(chá)油箱量情況是否(fǒu)正常,避(bì)免發生吸空現象,同時及時檢查油液情況避免油液變質.
3.2  在維修安裝中,必須排除元件(jiàn)及管路中空氣,並應將(jiāng)吸油(yóu)管及泵體灌滿油液,保持油管的密封(fēng)良好。
3.3  經常(cháng)檢查過濾器是否堵(dǔ)塞,以免油口(kǒu)壓力過(guò)低而造成空(kōng)氣分離現象。
3.4  在液壓缸和管道(dào)上部設置排氣裝置,用以放(fàng)掉係統中的空氣(qì)。
3.5  大慣性(xìng)的執行器在運動中因突然停止或換向(xiàng)時,會在進油(yóu)腔形成空(kōng)穴,為防止形成空穴,應設置補油回路。
3.6  可在油箱吸油側的底部從中間隔板至箱壁間蒙(méng)上一層60——100目的的金屬(shǔ)網,把排油箱中(zhōng)油液氣體分離出來。
3.7  采用較大直徑的吸油管,減(jiǎn)少管道局部阻力防(fáng)止泵產生(shēng)空穴,同時采用大容量的吸油過濾器防止油液中(zhōng)混入空氣。泵的(de)吸油管與係統的(de)回油管口要盡可能的低,兩者要盡可能遠的距離(lí),並在兩者之間加(jiā)隔板(bǎn)或消泡網。
      氣泡對
液壓係統的危害是較(jiào)大的,應引起高(gāo)度重視。氣泡產生的途徑比較複雜,就目前而言,要完全消除和避免氣泡對液壓係(xì)統造成的(de)危害是不可能的(de),也是不現實的。但是正確認識氣(qì)泡的危害和產生氣泡的主要途徑,在液壓係統設計中盡可能采取有效的技術手段加以防範,盡量遏製氣泡的產生並將其可能造的危害降低到最低程度(dù),是十分必要的,也是(shì)完全可能的。此外(wài),除在液(yè)壓設備設計時采取必要的預防措施在設備(bèi)運行過程中采取防範措施,消除潛在的故障因(yīn)素(sù),做到防微杜漸(jiàn),以(yǐ)保證液壓設備安全進(jìn)行(háng),也(yě)是非常重要和(hé)不可忽(hū)視的。

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