液压系统中的气穴现象
首页 » 液压行业知识 » 液压系统中的气穴现象
气穴现象
    在液压系统中，当流动液体某处的压力低于空气分离压时，原先溶解在液体中的空气就会游离出来，使液体中产生大量气泡，这种现象称为气穴现象。气穴现象使液压装置产生噪声和振动，使金属表面受到腐蚀。为了说明气穴现象的机理，必须先介绍一下液体的空气分离压和饱和蒸气压。
    一、空气分离压和饱和蒸气压
    液体不可避免地会含有一定量的空气。液体中所含空气体积的分数称为它的含气量。空气可溶解在液体中，也可以气泡的形式混合在液体之中。空气在液体中的溶解度与液体的绝
50
对压力成正比，如图3-36a所示。在常温常压下，石油基液压油的空气溶解度约等于
6%~12%。溶解在液体中的空气对液体的体积模量没有影响，但当液体的压力降低时，这些
气体就会从液体中分离出来，如图3-36b所示。
               
0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12
    压 jjprMPa
        a)
医jjplMPa
    b1
    图3-36气体溶解度以及从油液中放出的气体体积与压力间的关系
    a)溶解度与压力间的关系b）油液中放出气体体积与压力间的关系
    在一定温度下，当液体压力低于某值时，溶解在液体中的空气将会突然地迅速从液体中
分离出来，产生大量气泡，这个压力称为液体在该温度下的空气分离压。混有气泡的液体其
体积模量将明显减小。气泡越多，液体的体积模量越小。
    石油基液压油在静止状态下空气的溶解度与时间的关系如图3-37所示，它反映了溶解
速度。一般说来，溶解过程并不很快，因此要想通过系统高压区来全部溶解混入液压液中的
气泡是不太可能的。
    当液体在某一温度下其压力继续下降而低于一定数值时，液体本身便迅速汽化，产生大
量蒸气，这时的压力称为液体在该温度下的饱和蒸气压。一般说来，液体的饱和蒸气压比空
气分离压要小得多。几种液压液的饱和蒸气压与温度的关系如图3-38所示。
图3-37空气在液压油中的溶解度与时间的关系
 
    温度，℃
  图3-38饱和蒸气压和温度的关系
1-水包油乳化液2-水一乙二醇液3-合成液
4-石油基油液5-硅酸酯液6-磷酸酯液
51
    由此可见，要使液压液不产生大量气泡，
气分离压。
    二、节流口处的气穴现象
它的最低压力不得低于液压液所在温度下的空
    口C
    当液流流到图3-39所示的节流口的喉部位置时，根
据能量方程，该处的压力要降低。如该处压力低于液压
液工作温度下的空气分离压，溶解在液压液中的空气将
迅速地大量分离出来，变成气泡，产生气穴。表征薄壁
孔口气穴的相似判据为气穴系数c
     P2 - pf;
             (3-68)
     式中p．、p：——薄壁孔口前、后的压力；
    p。——液压液的空气分离压。
    薄壁孑L口的无气穴条件为c<3.5。
    气穴发生时，液流的流动特性变坏，造成流量不
图3-39节流口的气穴现象
稳，噪声骤增。特别是当带有气泡的液压油液被带到下
游高压部位时，周围的高压使气泡绝热压缩，迅速崩溃，局部可达到非常高的温度和冲击压
力。例如在38℃下工作的液压泵，当泵的输出压力分别为6.8、13.6、20. 4MPa时，气泡崩溃处的局部温度可达766℃、993℃、1149℃，冲击压力可以达到几百兆帕。这样的局部高温和冲击压力，一方面使那里的金属疲劳，另一方面又使液压油液变质，对金属产生化学腐蚀作用，因而使元件表面受到侵蚀、剥落，或出现海绵状的小洞穴。这种因气穴而对金属表面产生腐蚀的现象称为气蚀。气蚀会严重损伤元件表面质量，大大缩短其使用寿命，因而必须加以防范。
    关于液压泵的气穴问题将在第四章中进行叙述。
    三、减小气穴现象的措施
    在液压系统中，哪里压力低于空气分离压，那里就会产生气穴现象。为了防止气穴现象
的发生，最根本的一条是避免液压系统中的压力过分降低。具体措施有：
    1)减小阀孔口前后的压差，一般希望其压力比P1/P2<3.5。
    2)正确设计和使用液压泵站（详见第四章第七节）。
    3)液压系统各元部件的连接处要密封可靠，严防空气侵入。，
    4)采用抗腐蚀能力强的金属材料，提高零件的机械强度，减小零件表面粗糙度值。

本文标题：液压系统中的气穴现象

分类：液压行业知识
标签：