導(dǎo)致氣蝕的發(fā)生在流動的液體中,由于流速的變化引起壓力降低而產(chǎn)生氣泡(即氣穴現(xiàn)象),當(dāng)油液中氣泡被帶到高壓區(qū)時,體積急劇縮小,氣泡又重新凝聚為液體,使局部區(qū)域形成真空,周圍液體質(zhì)點以高速來填補這一空間,質(zhì)點相互碰撞而產(chǎn)生局部高壓,形成液壓沖擊,會對管路及元件的壁面產(chǎn)生較大的局部沖擊力,瞬間局部壓力會升高可達數(shù)百甚至上千個大氣壓力,使金屬壁面反復(fù)受到劇烈沖擊而造成疲勞破壞,引起壁面剝蝕,即氣蝕現(xiàn)象,對系統(tǒng)危害性很大。
加速油質(zhì)的劣化液壓油中的氣泡或泡沫稱為油的無形污染物,它對液壓油的危害是相當(dāng)嚴(yán)重的。它不但可以使油液本身的剛度下降、容積效率減小、系統(tǒng)的可靠性降低;而且氣泡在油中瞬間壓縮或潰滅,近似于絕熱壓縮狀態(tài),會使氣泡溫度急劇升高,從而使油溫急劇升高,導(dǎo)致油中的各種添加劑破壞,產(chǎn)生游離碳、酸質(zhì)和膠泥狀沉淀物,并造成油液發(fā)黑,加速油質(zhì)的劣化,同時還會使金屬產(chǎn)生化學(xué)腐蝕作用。除此之外,油溫升高還會加速油液的氧化,使油液的潤滑性能下降,加速密封件的老化。
產(chǎn)生噪音和振動當(dāng)油液中混入大量空氣時,易產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象。如果液體中產(chǎn)生了氣穴現(xiàn)象,則液體中的氣泡隨著液體運動到高壓區(qū)時,氣泡在周圍壓力油的沖擊下,其體積迅速縮小直至潰滅。在氣泡壓縮過程中,在高壓作用下,氣泡表面和表面外的液體以很高速度向氣泡中心流動,當(dāng)氣泡半徑小到r=rmin時,液體流動速度為零,停止流動(即看作氣泡潰滅)。此時氣泡中心將產(chǎn)生很高的壓力。例如某個氣泡,開始時它的內(nèi)壓力為外壓力的1/100,當(dāng)壓縮到rmin/r0=1/22時,由公式pi/p0=(r0/r)3n可得:pi/p0=4347.
式中:pi為任意時刻氣泡內(nèi)的壓力,p0為初始時刻氣泡內(nèi)的壓力,r為任意時刻的氣泡半徑,r0為初始時刻的氣泡半徑,n為絕熱指數(shù),n=14.這就是說,氣泡的壓力比外界壓力高4347倍。實驗結(jié)果表明,在潰滅中心的壓力高達150200MPa,局部壓力的急劇升高是發(fā)生在一瞬間,以壓力波的形式向四周傳播,產(chǎn)生強烈的振動和噪音,導(dǎo)致元件動作響應(yīng)性能大為下降,動作遲緩。
解決方法
①合理設(shè)計油箱,如水平截面積大于油液深度,設(shè)置隔板而延長油在油箱內(nèi)的停留時間,進出油口盡量設(shè)置得遠些以及體積要大(一般為泵流量的35倍)等,以便油液中的氣泡有一定的上浮時間。實驗表明,直徑為100m左右的氣泡在油中上浮1cm需要1min.根據(jù)斯托克斯法可知,氣泡的上浮速度與氣泡的大小及油液粘度有關(guān),也就是說上浮速度與氣泡的直徑大小成正比,與油液粘度成反比。這是利用系統(tǒng)中必備的油箱進行氣泡的去除,就是靠氣泡自身的浮力而自行浮至油面溶入大氣的方法。此外,還可以通過安裝一種強制式氣泡去除器,既去除油液中的氣泡,又可使油箱的體積減小。這種油箱分離氣泡效果很好,成本低,經(jīng)濟性也較好;
②采用消泡性好的工作油液,或在油液中加入消泡劑,使油箱中的氣泡很快上浮而消失;
③用正確的配管方法。例如雙聯(lián)泵在使用一個吸油管時,若配管方法不當(dāng),就會造成油液易于流向大容量泵,而小容量泵則會引起氣穴,形成氣泡。所以2個泵的容量差別越大,這種現(xiàn)象越容易產(chǎn)生。