气液增压缸油桶气泡产生原理与消除气泡方法

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1、匡信机械（昆山）有限公司设计部：李铁军气液增压缸油桶气泡产生原理与消除方法李铁军摘要简述了气液增压缸中气泡油的产生原因及其危害，论述了在气液增压缸设计和使用中如何预防气泡油的发生，以保证气液增压缸的安全运行。关键词气泡油气穴气液增压缸油气分离型油桶油气分离临界压强1实际应用问题气液增压缸（例如MARTO，久力等品牌）在实际使用时出现的油桶气孔（MARTO牌4号口）出现喷油现象，在使用气液增压缸时会出现油桶中液压油充满气泡现象上例中现象属于空气以气泡状掺混于油液中的现象，称为气泡油。由基本物理知识可

2、知，气体能溶解于液体中，且气体在液体中的溶解量与温度，压强，气体和液体本身有关。在一定的温度下，气体在油液中的溶解度与油液的压力成正比，即压力越高，溶解于油液中的气体体积量越大。通常情况下的液压油中，溶解有10%左右(体积比)的空气，这些溶解的空气对油液的物理性能没有什么直接的影响，但这些空气随油液在液压系统中流动，一旦运动到某处压力下降至低于油液的空气分离压时，油液中的溶解空气就分离析出，形成大量气泡，这种现象称为气穴。由此可见，气穴是引起气泡油的一个重要原因。气泡油是目前气液增压缸中较容易发生

3、的有害现象，当油液中含有气泡时，流动着的油液就变成了气-液两相流(称为气泡流)，其体积弹性模量剧减，可压缩性大幅度增加，因而使气液增压缸刚性下降（即表现为增压出力不足），反应迟滞，并可能出现“爬行”现象等不良后果。此外，因气穴引起的气泡油现象还将给气液增压缸带来更严重的危害：(1)产生噪声和振动气穴发生后，当携带大量气泡的油液流到压力较高处，气泡瞬时被压破而产生噪声，这就是气穴噪声（例如当气液增压缸油桶中气泡大量涌现时会出现油桶部分存在气穴噪声）。同时，大量气泡溃灭会引起较大的压力波动，使系统产生

4、振动。（例如增压缸缸体振动）(2)液压元件因气蚀而损坏气穴现象产生的气泡在元件的金属边壁附近溃灭时，周围的油液以很高的速度流向溃灭中心，会对壁面产生较大的局部冲击力，瞬间压力可高达数百甚至上千个大气压，大量的气泡溃灭时会使金属边壁反复受到剧烈冲击而引起疲劳破坏，使元件表面产生麻蚀和剥离脱落，气穴对固体材料表面的这种侵蚀，称为气蚀。(3)油质劣化气泡溃灭时近似于绝热压缩状态，会出现局部高温，使油液和各种添加剂受到破坏，产生游离杂质和胶泥状沉淀物，加快了油质的劣化，并可能对金属产生化学腐蚀作用。并且当

5、油质劣化时会严重损坏气液增压缸中密封件，缩短密封件匡信机械（昆山）有限公司设计部：李铁军使用寿命，严重时可能导致密封件密封性能大幅下降产生油液泄露现象。因此，气泡油现象(尤其是气穴)对气液增压缸极为有害，应尽量避免其发生。下面从气液增压缸设计和使用两方面谈谈如何预防和解决气泡油问题，以供参考。2气液增压缸使用中如何预防和消除气泡油发生气穴的前提条件则是油液压力降到低于空气的分离压，因而在气液增压缸使用中应注意以下几点：(1)提供稳定工作气压（此点至关重要）以MARTO牌气液增压缸为例，MARTO气

6、液增压缸正常工作时需要连接四处进气口，分别是1号，2号，3号，4号（油桶进气口）进气口，须保证四个进气口进气压强稳定，尤其是4号口（油桶进气口）压强稳定。因为若4号口进气压强波动较大会导致油桶内压强波动，从而容易引起空气从液压油中分离形成气泡油。下图为油桶进气口压强波动与气泡油产生关系示意。(2)保证油桶进气出气压强比在油气分离临界条件下匡信机械（昆山）有限公司设计部：李铁军通过实验数据可得当油桶进气出气压强比P1/P2＜4.8时可以保证空气在油液中呈现稳定状态，即油气分离的临界压强比近似为4.8

7、。把握好油气分离的临界压强即可预防和消除气泡油。下图为油气分离临界压强点附近压强值与气泡油产生关系示意图。(3)合理选用液压油在保证正常工作压力前提下可以考虑使用空气溶解率低液压油，因空气溶解率低液压油对空气溶解性能较低，在一般工作压强下（如6—7kg／cm2，一般气液增压缸使用工作压力不超过8kg／cm2）相对来说不容易产生气泡油现象。选用液压油时应注意：A油的黏度不宜过高，一般应根据系统压力、环境温度等因素来确定液压油的黏度。对于在寒冷环境中工作的气液增压缸设备，宜选用低温(或称低凝、稠化)液

8、压油，必要时还可考虑用电加热器加热，使油的黏度保持适中，减小吸油阻力。B选用抗泡沫性好的油品。(4)使用油气分离型油桶油气分离型油桶为新型油桶，顾名思义既是油桶中液压油和空气分离型油桶，此类型油桶能从根本上解决气泡油现象，并在最大程度上避免气蚀对气液增压缸的损坏。3气液增压缸设备使用中应注意的事项为防止出现气泡油问题，气液增压缸设备在使用过程中需注意以下几点：匡信机械（昆山）有限公司设计部：李铁军(1)定期检查液压油使用状况，发现液压油变质时及时更换(3)提供良好的气源，确保气体较