液压油抽真空除气装置的设计及实验研究

　　1 引言

　　液压系统工作时,油液中的含气量会对系统性能产生很大的影响,然而气体在油液中可能是以气泡或溶解于油液的方式存在,很难察觉。只有经验丰富的液压工程师才能在系统性能下降时,从油液中的含气量上查找原因。在液压系统的设计制造过程中,必须采取有效措施降低油液中的空气含量。传统的气泡去除方法主要是利用系统中必备的油箱,在油箱的结构上面采取各种措施,但是效果甚微。本文在对液压油中气体的存在状态和油气分离原理作简单介绍后,主要设计了一种液压油液抽真空除气装置,对其液压系统原理和工作过程、参数的的设计选取进行介绍,并对抽真空除气过程进行了实验研究,结果表明在系统密封良好的情况下,该装置能有效地去除油液中掺混和溶解的气体。

　　2 油液中的气体和油气分离原理

　　2.1 油液中气体的存在状态

　　液压系统工作在大气环境中,因此液压油中含有气体是不可避免的,液压油中含有的气体以两种形式存在:一是溶解空气,二是混入空气。混入空气以直径约为0.25~0.5 mm的球状气泡悬浮于油中。溶解空气对液体的性质没有影响,压缩性和黏度均不变化,而混入空气则对液体性质影响很大。两种形式的气体在一定条件下可以相互转化。

　　亨利定律表明空气在已知液体中的溶解度与溶液上方空气的绝对压力成正比,石油基液压油在大气压力和室温下通常能吸收约9%的空气。一般用溶解度δ表示溶解程度:

　　式中V_a—溶解的空气体积

　　V₀—油液的体积

　　若在大气压下油液中空气的溶解度为δ₀,当空气的绝对压力为p时,其溶解度为δ=10δ_0p,常用液压油的溶解度δ与压力的关系如图1所示。

　　2.2 油气分离原理

　　根据亨利定律,液体中空气的溶解量与绝对压力成正比。在一定温度下,绝对压力越低,液体空气含量就越小。假如在压力p₀下,一定量的液压油中的空气溶解量为α₀,当压力降到p₁时的溶解量为α₁,则Δα=α₀-α₁为空气的过饱和量。如果压力p₁低于某一压力p_g,则过饱和的空气就会加速分离出来,其中压力p_g为空气分离压。

　　3 液压油抽真空除气装置的原理设计

　　3.1 抽真空除气装置的工作原理

　　根据以上分析,通过把液压油置于一个密闭的容器中抽真空,使容器中压力低于空气分离压力,便可将液压油内溶解的空气分离出来,油液抽真空除气装置的系统原理图如图2所示。