空穴现象产生的机理及减小措施

行业动态     |     2020-01-21
摘要:在流动的液体中,因某点处的压力低于空气分离压而产生气泡的现象,称之为空穴现象。空穴现象使液压装置产生噪声和振动,使金属表面受到腐蚀。本文兴迪源机械带来空穴现象产生的机理及减小措施。

  在流动的液体中,因某点处的压力低于空气分离压而产生气泡的现象,称之为空穴现象。空穴现象使液压装置产生噪声和振动,使金属表面受到腐蚀。本文兴迪源机械带来空穴现象产生的机理及减小措施。
 
  一、油液的空气分离压和饱和蒸气压
 
  为了了解空穴现象产生的机理,先介绍一下液压油的空气分离压和饱和蒸气压。
 
  油液中都溶解有一定量的空气,一般溶解5%-6%(体积分数)的空气,油液能溶解的空气量与绝对压力成正比,在大气压下正常溶解于油液中的空气,当压力低于大气压时,就成为过饱和状态。在一定的温度下,如压力降低到某一值时,过饱和的空气将从油液中分离 出来形成气泡,这一压力值称为该温度下的空气分离压。
 
  含有气泡的液压油的体积弹性模量将减小,所含的气泡越多,液压油的体积弹性模量将越低。
 
  当液压油在某温度下的压力低于某一数值时,油液本身迅速汽化,产生大量蒸气气泡,这时的压力称为液压油在该温度下的饱和蒸气压。一般来说,液压油的饱和蒸气压相当小 ,比空气分离压小得多,因此,要使液压油不产生大量气泡,它的压力最低不得低于液压油所在温度下的空气分离压。
 
  二、节流口处的空穴现象产生机理
 
  当液流流经如图1-30所示的节流口的喉部位置时,根据伯努利方程,该处的压力要降低。如压力低于液压油工作温度下的空气分离压,溶解在油液中的空气将迅速地大量分离出来,变成气泡。这些气泡随着液流流到下游压力较高的部位处时,会因承受不了高压而破灭,产生局部的液压冲击,发出噪声并引起振动,当附着在金属表面上的气泡破灭时,它所产生的局部高温和高压会使金属剥落,使表面粗糙,或出现海绵状的小洞穴,节流口下游部位常可发现这种腐蚀的痕迹,这种现象称为气蚀。
 
 
  图1-30节流口处的空穴现象
 
  在液压元件中,只要某点处的压力低于液压油所在温度的空气分离压,就会产生空穴现象。如液压泵中,当液压泵吸油管直径太小,吸油管阻力太大,滤网堵塞,或液压泵转速过高,因而使其吸油腔的压力低于液压油工作温度下的空气分离压时,液压泵便产生空穴现象,使液压泵吸油不足,流量下降,噪声激增,输出流量和压力剧烈波动,系统无法稳定地工作,严重时使泵的机件腐蚀,出现气蚀现象。
 
  三、减小空穴现象的措施
 
  在液压系统中的任何地方,只要压力低于空气分离压,就会发生空穴现象。为了防止空穴现象的产生,就是要防止液压系统中的压力过度降低。具体措施有:
 
  1)减小流经节流小孔前后的压力差,一般希望小孔前后的压力比P1/P2<3.5;
 
  2)正确设计液压泵的结构参数,适当加大吸油管内径,使吸油管中液流速度不致太高,尽量避免急剧转弯或存在局部狭窄处,接头应有良好的密封,过滤器要及时清洗或更换滤芯以防堵塞,对高压泵宜设置辅助泵向液压泵的吸油口供应足够的低压油;
 
  3)提高零件的抗气蚀能力一增加零件的机械强度,采用抗腐蚀能力强的金属材料,提高零件的表面加工质量等。
 
  【兴迪源机械简介
 
  兴迪源机械(Xingdi Machinery)是一家专注流体压力成形技术的锻压设备制造企业。自2007年创立以来,兴迪源机械一直致力于内高压成形的技术创新和产品研发。主营产品范围从生产普通液压设备,现今发展至生产、研发国内顶尖流体压力成形技术的锻压设备。
金属三通管成形液压机成形设备
 
  兴迪源机械是先进轻量化成形技术的提供者,从产品研发、设备生产、模具研制、方案定制,直至最终交付及提供增值服务,我们为客户提供的不仅仅是一台液压设备,而是一整套智能制造成形方案。

  部分文段和图片摘自:

  《液压与气压传动》

  作者:左健民

  由兴迪源机械编辑

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