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2.6 液压冲击和气穴现象

2.6.1 液压冲击

在液压系统中,由某一元件工作状态的突然改变引起油压瞬时突然升高,产生很高的压力峰值,进一步伴随冲击波,这种现象称为液压冲击。

1)液压冲击的类型

①液流突然停止流动或液流迅速换向,使液流速度的大小和方向突然变化而产生的液压冲击。

②高速运动的部件突然制动或换向时,运动部件的惯性而引起的液压冲击。

2)液压冲击的危害

液压冲击的峰值往往比正常工作压力高好 5 ~ 10 倍甚至几十倍。瞬间压力冲击波不仅引起振动和噪声,而且会损坏密封装置、管道和液压元件,还会使某些液压元件产生误动作,造成设备故障,特别是在高压、大流量系统中,其破坏性更加严重。

3)减少液压冲击的措施

①延长液压阀阀门关闭和运动部件制动换向的时间,可采用换向时间可调的换向阀,也可从阀结构上进行设计,做到当换向阀移到中位时,液压缸两腔互通,可降低液压冲击。

②正确设计阀口,使运动部件制动时速度变化较均匀。例如,机床液压系统中,管道流速通常限制在 4 m / s以下,液压缸驱动的运动部件速度一般不超过 10 m / min。

③适当增大管径d,在流量一定的情况下不仅可降低流速,而且可减小冲击波的速度;缩短管道长度l,以缩短压力冲击波的传播时间。

④在容易发生压力冲击的地方,安装蓄能器吸收压力冲击和振动;采用橡胶软管,减少压力冲击。

2.6.2 空穴现象

1)气穴和气蚀

在液体流动中,压力降低到一定程度时,溶解在液体中的气体就会分离出来,生成微小气泡。这种以微细气泡为核,体积膨胀并相互聚合而形成的气穴,称为轻微气穴。压力降低到有这种液体对应的空气分离压时,原来溶解在油液中的空气游离出来,产生大量的气泡,这种现象称为严重气穴。当气泡随着流动的液体被带到高压区时,气泡体积急剧缩小或者溶解在油液中,气泡在压力的作用下的破裂会产生振动和噪声,在气泡聚集处,局部压力和温度瞬间急剧上升,加热局部金属。当油液流过又会冷却金属,这样反复作用就会引起金属的疲劳,在液压元件表面产生剥落,出现蜂窝状的空洞,这种现象称为气蚀现象。在液压泵的吸油口处,最容易出现气穴和气蚀现象。因此,液压泵的金属元件应采用耐腐蚀的金属制造,应防止吸油高度过低,通常低于 0.5 m。

2)气穴和气蚀的危害

①由气穴现象产生的大量气泡,造成流量不稳定,同时气泡会聚集在管道的最高处或通流的狭窄处而形成气塞,使油流不畅甚至堵塞,从而使系统影响系统正常工作。

②系统容积效率降低,使系统性能特别是动态性能变坏。

③系统工况不稳定。

④气蚀腐蚀金属,容易污染液压油,同时降低液压元件的使用寿命。

3)减少气穴和气蚀现象的措施

为了减小气穴和气蚀现象,一般可采用以下措施:

①减小流经节流口及缝隙处的压力,一般希望节流口或缝隙前后压力比P 1 / P 2 < 3.5。

②在设计液压管路时,尽量避免出现狭窄的油道、急转弯油道或急换向油道。

③尽量降低吸油高度,适当加大吸油管的直径,限制吸油管的流速,尽量减少管路的阻力损失。

④提高管道的密封性能,以避免空气进入。

⑤提高零件的机械强度和降低零件的表面粗糙度,采用抗腐蚀能力强的金属材料,以提高元件抗气蚀能力。 hcvwoaZek6g3505U01+guCr3gMbP+ibz7ghHC5TrfIH8kvrxiMsevZD51tDoBoyx

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