液压系统空穴产生的原因及防止措施
一、空穴的危害
液压封闭系统内部的气体有两种来源；一是从外界被吸人到系统内，叫混入空气；二是由于空穴现象产生的来自液压油中溶解空气的分离。
1．混入空气的危害
(1)油的可压缩性增大(1000倍)，导致执行元件动作误差，产生爬行，破坏了工作平衡性，产生振动，影响液压设备的正常工作。
(2)大大增加了油泵和管路的噪声和振动，加剧磨损，气泡在高压区成了“弹簧”，系统压力波动很大，系统刚性下降，气泡被压力击碎，产生强烈振动和噪声，使元件动作响应性大为降低，动作迟滞。
(3)压力油中气泡被压缩时放出大量的热，局部燃烧氧化液压油，造成液压的劣化变质。
(4)气泡进入润滑部分，切破油膜，导致滑动面的烧伤与磨损及摩擦力增大（空气混入，油液黏层大）的现象。
(5)气泡导致空穴。
2．空穴的危害
所谓空穴，是指流动的压力油液在局部位置压力下降（流速高，压力低），达到饱和蒸气压或空气分压时，产生蒸汽和溶解空气的分离而形成大量气泡的现象，当再次从局部低压区流向高压区时，气泡破裂消失，在破裂消失过程中形成局部高压和高温，出现振动，且发出不规则的噪声，金属表面被氧化剥蚀，这种现象叫空穴。空穴多发生在油泵进口处及控制阀的节流口附近。
空穴除了产生混入空气的危害外，还会在金属表面产生点状腐蚀性磨损。因为在低压区产生的气泡进入高压区突然破灭，产生数十兆帕的压力，推压金属粒子，反复作用使金属急剧磨损。因为气泡（空穴），泵的有效吸入流量也减少了。
另外空穴会使工作油的劣化大大加剧。气泡在高压区受绝热压缩，产生极高温度，加剧了油液与空气的化学反应速度，甚至燃烧、发光发烟、碳元素游离，导致油液发黑。
二、空穴产生的原因
1．空气的混入途径
(1)油箱中油面过低或吸油管未埋入油面以下，造成吸油不畅而吸人空气。
(2)油泵吸油管处的滤油器被污物堵塞，或滤油器的容量不够，网孔太密，吸油不畅形成局部真空，吸入空气。
(3)油箱中吸油管与回油管相距太近，回油飞溅搅拌油液产生气泡，气泡来不及消泡就被吸人泵内。
(4)回油管在油面以上，停机时，空气从回油管逆流而入（缸内有负压时）。
(5)系统各油管接头，阀与阀安装板的连接处密封不严，或因振动松动等原因，吸入空气。
(6)因密封破损、老化变质或密封质量差，密封槽加工不同心等原因，在有负压的位置（例如油缸两端活塞杆处、泵轴油封处、阀调节手柄及阀工艺堵头等处），由于密封失效，吸人空气。
2．产生气穴的原因
(1)上述空气混入油液的各种原因，也是可能产生气穴的原因。
(2)油泵产生气穴的原因：
1)油泵吸油口堵塞或容量选得太小。
2)驱动油泵的电动机转速过高。
3)油泵安装位置（进油口高度）距油面过高。
4)吸油管管径过小，弯曲太多，油管长度过长，吸油滤油器或吸油管浸入油内过浅。
5)冬天开始启动时，油液黏度过大等。
上述原因导致油泵进口压力过低，当低于某温度下的空气分离压时，油中的溶解空气便以空气泡的形式析出，当低于液体的饱和蒸汽压时，就会形成空穴现象。
(3)节流缝隙（小孔）产生空穴的原因：根据伯努利方程可知，高速区即为低压区，而节流缝隙流速很高，在此行区段内压力必然降低，当低于液体的空气分离压或饱和蒸气压时，便会产生空穴。与此类似的有通径的突然扩大或缩小、液流的分流与汇流、液流方向突然改变等，使局部压力损失过大造成压降而成为局部低压区，也可能产生空穴。
(4)气体在液体中的溶解量与压力成正比，当压力降低时，处于过饱和状态，空气就会逸出。
三、防止空气进入和气穴产生的方法
1．防止空气混入
(1)加足油液，油箱油面要经常保持不低于液位计低位指示线，特别是对装有大型油缸的液压系统，除第一次加入足够的油液外，当启动液压泵，油进入油缸后，油面会显著降低，甚至使滤油器露出油面，此时需再向油箱加油，油箱内总的加油量应确保执行元件充满后液位不低于液位计下限，执行元件复位后液位不高于液位计上限（注意：这一项与液位计的确定有关）。
(2)定期清除附着在滤油器滤网或滤芯上的污物。如滤油器的容量不够或网纹太细，应更换合适的滤油器。
(3)进回油管要尽可能隔开一段距离，按照油箱的有关内容，防止空气进人产生噪声。
(4)回油管应插入油箱最低油面以下(约10cm)，回油管要有一定的背压，一般为0.3～0.5MPa。
(5)注意各种液压元件的外漏情况，往往漏油处也是进气处。
(6)拧紧各管接头，特别是硬性接口套，要注意密封面的情况。
(7)采取措施，提高油液本身的抗泡性能和消泡性能，必要时添加消泡剂等添加剂，以利于油中气泡的悬浮与破泡。
(8)在没有排气装置的油缸上增设排气装置或松开设备最高部位的管接头排气。
2．液压泵空穴的防止方法
(1)按液压泵使用说明书选择泵驱动电动机的转数。
(2)对于有自吸能力的泵，应严格按油泵使用说明书推荐的吸油高度安装，使泵的可疑油口至液面的相对高度尽可能低，保证泵进油管内的真空度不超过泵本身所规定的最高自吸真空度，一般齿轮泵为0.056MPa，叶片泵为0.033MPa，柱塞泵为0.016 7MPa，螺杆泵为0.057MPa。
(3)吸油管内流速控制在1.5m/s以内，适当加大进油管路直径、缩短其长度，减少管路弯曲数，管内壁尽可能光滑，以减小吸油管的压力损失。
(4)吸油管头（无滤油器时）或滤油器要埋在油面以下，随时注意清洗滤网或滤芯。
(5)吸油管裸露在油面以上的部分（含管接头）要密封可靠，防止空气进入。
3．防止节流空穴的措施
(1)尽力减小上下游压力之差（节流口）。
(2)上下游压力差不能减小时，可采用多级节流的方法，使每级压差大大减小。
(3)尽力减小通过节流口的流量。
(4)采用薄壁节流或喷嘴节流形式。
4．其他防空穴措施
(1)对液压系统其他部位有可能产生压力损失而导致空穴的部位，应保证该部位的压力高于空气分离压力，例如可采取减少管路程突然增大或突然缩小的面积比避免不正确的分流与汇流等。
(2)工作油液的黏度不能太大，特别是在寒冷季节和环境温度低时，需更换黏度稍低的油液，选用流动点低的油液以及空气分离压稍低的油液。
(3)减缓变量泵及流量调节阀的流量调节速度。不要太快太急，应缓慢进行。
(4)必要时采用加压油箱或者将油泵装于油箱油面以下，倒灌吸油。 |
