液压伺服系统中气泡的危害及处理对策

　　0 引 言

　　随着现代液压技术的应用和发展, 可靠性和使用寿命问题就显得尤为突出。实践表明: 导致液压系统故障原因50%以上是污染。液压系统的污染, 指的是混杂在工作介质中对系统有害的各种物质, 主要有: 固体颗粒、水、空气和污染能量等都影响液压系统的可靠性。如油液中混入空气, 会引起气蚀, 降低液压系统的刚度, 对高频电液伺服系统的影响更为突出, 甚至会导致系统失稳。本文着重就如何解决油品中的气泡问题进行阐述。

　　1 油液中气泡的产生及危害

　　1.1 气泡的产生

　　油液中混入的气泡主要分为溶解空气和掺混空气。溶解空气是指溶解在油液中的气体。溶解空气的溶解量服从亭利定律, 就是在一定温度下溶解的气体体积量和压力成正比, 用溶解度δ%来表示溶解的程度: δ%=(V_a/V₀)% 。式中:Va为溶解的空气体积; V₀为油液的体积。

　　空气的绝对压力为p时, 其溶解度为δ= δ₀p, δ₀———在大气压下油液中空气的溶解度。常用液压油的溶解度δ%与压力的关系如图1 所示, 在静止状态下溶解度与时间的关系如图2。

　　从图2可知: 这是一个溶解速度的问题, 取决于气泡周围油液的流动状态。当气泡附近的油液将空气溶解后就饱和了, 如果饱和的油扩散不剧烈, 溶解停止, 溶解速度并不快,因此油中的掺混气泡要通过系统高压区来全部溶解是不太可能的。然而液压油在生产、储运及出厂前的过滤等工作都是在大气压力下进行的, 因此油液中含有空气是不可避免的, 少量溶解于油液中的空气, 对油液的物性没直接影响, 但溶解于油液中的空气随着油液是流动的, 因为油液流动而造成的压力下降又会分析出空气来, 这是油中气泡的潜在来源。

　　掺混空气以直径约为0.25 mm~0.3 mm的球状气泡悬浮于油中 。掺混空气的生成有两种方式:

　　(1) 溶解了一定数量空气并处于饱和状态的油液, 流经节流口、泵入口段或液压缸处, 当绝对压力下降到油液的饱和蒸汽压或空气分离压时, 油中过饱和空气就被析出, 使原溶解于油中的微细气泡聚集成较大的气泡出现在系统中。

　　(2) 主要是通过油箱和泵的进油管掺混入油内,如油箱油面太低, 泵吸入管口半露于油面或淹深很浅时, 均将空气吸入; 若泵的进油管路漏气, 则大量的空气会被吸入; 再如系统回油管口高于油箱油面时, 高速喷射的系统回油卷带着空气进入油中, 再度经油泵带入系统。

　　1.2 对系统的危害

　　从系统工作质量的角度分析, 油液中气泡对系统的危害主要有以下几个方面。