液壓系統(tǒng)中氣蝕的形成原理

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很多小伙伴想必都知道吸空（氣穴）對(duì)液壓系統(tǒng)和元件的危害：吸空（氣穴）會(huì)嚴(yán)重影響液壓系統(tǒng)和元件的性能，造成系統(tǒng)振動(dòng)、異響，降低液壓元件的效率，大大縮短其壽命。那么，吸空（氣穴）到底是怎么發(fā)生的？對(duì)液壓系統(tǒng)和元件真的就有那么大的影響嗎？

1：幾個(gè)小伙伴常用又易混淆的液壓現(xiàn)象

a：吸空：從名字上來(lái)看是指液壓元件吸入了空氣，很多小伙伴認(rèn)為因?yàn)槊芊獠缓貌艜?huì)吸入空氣發(fā)生吸空，其實(shí)不然，空氣可能是被從系統(tǒng)外吸入（密封不好）也可能到是吸油壓力過(guò)低溶解在油液中空氣溢出（氣穴）產(chǎn)生，還有一種是補(bǔ)油不充分造成（氣穴）。吸空多針對(duì)泵、馬達(dá)、油缸等動(dòng)力或執(zhí)行元件來(lái)講的一個(gè)概念！

b：氣穴：當(dāng)流動(dòng)液體某處的壓力低于空氣分離壓時(shí)，原來(lái)溶解在液體中的空氣會(huì)游離出來(lái)，在液體中產(chǎn)生大量氣泡，這種現(xiàn)象稱(chēng)作“氣穴”。由此，想必小伙伴們可以看出來(lái)：不只是泵、馬達(dá)、油缸等動(dòng)力或執(zhí)行元件會(huì)發(fā)生氣穴，對(duì)于閥等控制元件也會(huì)發(fā)生氣穴（只要某處壓力低于空氣分離壓）。

C：氣蝕：這個(gè)名字叫得相當(dāng)貼切，字面理解就是“氣體”對(duì)金屬表面的腐蝕。實(shí)際上，氣蝕是伴隨著一系列物理和化學(xué)變化而發(fā)生的現(xiàn)象，首先是吸空或氣穴發(fā)生在油液中產(chǎn)生氣泡，這些氣泡到達(dá)高壓油液區(qū)被高壓絕熱壓縮，迅速土崩瓦解，局部產(chǎn)生非常高的溫度和沖擊壓力。這一方面造成元件的局部疲勞，另一方面又使油液變質(zhì)，對(duì)元件產(chǎn)生化學(xué)腐蝕。因而使元件表面受到侵蝕、剝落或出現(xiàn)蜂窩（或者海綿狀）的許多小洞穴。這種現(xiàn)象就是氣蝕。

用下面一張圖來(lái)試著表示一下三者之間的關(guān)系

 搞清楚了這三個(gè)概念，接下來(lái)咱們來(lái)重點(diǎn)聊聊氣蝕產(chǎn)生的過(guò)程。

要想搞清楚氣蝕，不得不與小伙伴們說(shuō)說(shuō)液體的空氣分離壓和飽和蒸汽壓。

2：空氣分離壓和飽和蒸汽壓

對(duì)于任何液體，當(dāng)然液壓油也不例外，都不可避免地會(huì)或多或少溶解有一定量的空氣。空氣除了溶解在油液中，還會(huì)以氣泡的形式混合在油液中。通常情況下，空氣在油液中的溶解度與液體的絕對(duì)壓力成正比，與溫度成反比。

在一定的溫度下，當(dāng)液體的壓力低于某值時(shí)，溶解在液體中空氣會(huì)突然地迅速?gòu)囊后w中分離出來(lái)，產(chǎn)生大量的氣泡，這個(gè)壓力稱(chēng)為液體在這一溫度下的空氣分離壓。

當(dāng)壓力繼續(xù)下降而低于一定數(shù)值時(shí)，液體本身便迅速汽化，產(chǎn)生大量蒸氣，這時(shí)的壓力稱(chēng)為該液體在該溫度下的飽和蒸汽壓。一般來(lái)說(shuō)，飽和蒸汽壓要比空氣分離壓小得多。

由此，小伙伴們可以看出，油液中的氣泡不只是由于密封不好，泵或油缸等從外界吸進(jìn)了液壓系統(tǒng)。只要系統(tǒng)中某處的壓力瞬間低于空氣分離壓，就會(huì)產(chǎn)生空氣，發(fā)生氣穴。

3：油液中氣泡產(chǎn)生的四種情況

a：密封不良，吸入系統(tǒng)外空氣；

b：系統(tǒng)安裝后，調(diào)試中排氣不徹底，殘留空氣；

c：氣穴發(fā)生，導(dǎo)致氣泡產(chǎn)生，內(nèi)生出的空氣；

無(wú)論是何種原因產(chǎn)生的氣泡，如果沒(méi)能及時(shí)排除系統(tǒng)，都可能最終發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，影響系統(tǒng)性能，導(dǎo)致元件損壞，大大降低系統(tǒng)及元件的壽命。

4：液壓系統(tǒng)中產(chǎn)生氣穴的位置

a：泵的吸油口，這個(gè)很好理解，吸油不暢造成吸油壓力過(guò)低，產(chǎn)生氣穴；

B：閥的節(jié)流口，這個(gè)可以根據(jù)流體的能量方程去理解；

C：馬達(dá)、油缸補(bǔ)油不充分的地方；

D：管路中，管徑突變的位置，這個(gè)也可以根據(jù)流體去理解；

5：氣蝕的產(chǎn)生

如果前的吸空，氣穴是颶風(fēng)閃電的話(huà)，氣蝕可以看作最后的大暴雨。吸空和氣穴是因，氣蝕是果。下面是一些“淘液壓”在工作中遇到的汽蝕圖片，分享給大家，希望小伙伴能切實(shí)認(rèn)識(shí)到汽蝕的危害，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)及后期的故障診斷中有所幫助。

6：最后再?gòu)?qiáng)調(diào)兩點(diǎn)：

1：汽蝕發(fā)生的兩個(gè)充分條件

a：油液中大量的氣泡

b：油液壓力的突變

2：氣泡的產(chǎn)生原因可能是吸入的空氣（吸空）也可能是壓力過(guò)低產(chǎn)生的（氣穴），詳細(xì)的分析請(qǐng)見(jiàn)上一期“汽蝕的形成及典型的汽蝕圖片”。關(guān)于吸空，我們應(yīng)該消除一個(gè)經(jīng)常性的誤解：吸空就是因?yàn)槲凸苈仿猓鋵?shí)不然，吸油管路即使密封良好，同樣會(huì)有可能吸入空氣。

案例分享：吸油管路設(shè)計(jì)不當(dāng)造成的汽蝕

這是一個(gè)壓機(jī)液壓系統(tǒng)的油箱，使用的是大排量軸向柱塞泵，壓機(jī)在使用中液壓系統(tǒng)出現(xiàn)異響，最后泵無(wú)法正常建立壓力。該系統(tǒng)存在如下幾個(gè)方面的問(wèn)題：

1：吸油管口沒(méi)有45度切口；

2：泄油管與吸油管距離太近，沒(méi)有分開(kāi)布置到不同的區(qū)域；

3：吸油管口距離油箱底部及油箱側(cè)壁太近；

這樣的結(jié)構(gòu)布置，會(huì)帶來(lái)如下的問(wèn)題：

1：吸油管入口處流速會(huì)過(guò)快；

2：泄油沒(méi)有經(jīng)過(guò)充分的冷卻及消泡即被吸入泵內(nèi)；

這樣設(shè)計(jì)的結(jié)果，出現(xiàn)吸空、氣穴最終發(fā)生氣蝕就不意外了。