混入气液泵油液后的危害分析和消除措施

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 混入气液泵油液后的危害分析和消 除措施 摘 要：阐述气体进入气液泵油 液的途径和危害，分析计算混入气体后 油液体积的弹性模量，给出油液混气量 的推算方法，介绍了在设计、使用过程 中减少气体混入量的措施。 中国论文网 /8/view-12741813.htm 关键词：气液泵；体积弹性模量； 消除措施；节能效果 中图分类号： TE32 文献标识码： A 气液增压泵具有结构简单，操作 方便，且在运行过程中能自动保压等优 点而广泛应用于国民生产的各个行业， 近年来如何提高气液增压泵的工作性能、 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 使用寿命、节能利用等问题及其影响因 素受到普遍关注，其中，如何处理好气 体混入气液增压泵油液的问题，成为一 个重要的研究课题。 1 气液泵的工作原理 气液增压泵是一种以有压气体作 用于气缸大面积活塞，带动液压缸小面 积活塞实现往复运动，从而使液压油获 得较大压力输出的装置，简称气液泵。 图 1 为双作用式气液泵工作原理示意图， 当气缸右端 P1 口进气、左端 P2 口排气 时，气缸的活塞向左运动，同时驱动两 油缸柱塞同向运动，右油缸工作腔容积 增大，形成真空而处于吸油过程，右上 单向阀因上下压差而关闭；同时左油缸 工作腔容积减少而处于压油过程，由于 左下单向阀关闭，高压油由左上单向阀 经 P3 口输出；当气缸活塞运动至左端 尽头时，磁性传感器工作，自动换向阀 换向，进、排气口改变，此时 P2 口进 气、P1 口排气；柱塞反向运动，右油 缸将高压油输出至 P3 口，左油缸处于 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 吸油过程；随着气缸活塞的往复循环， 高压油便连续输送到液压系统中去；当 气压驱动力和负载之间达到平衡时，气 缸活塞的往复运动将减慢直至停止，此 时泵的输出压力恒定，系统自动保压， 能量消耗最低；当泄露等原因造成的液 压系统压力下降，气液泵都将自动启动， 保持回路压力回 2 气体进入气液泵油液中的途径 气体以两种方式存在于油液中， 其一气体以微小气泡的形式悬浮于油液 中；其二气体直接溶解于油液中，溶解 于油液中气体含量会随着压力的增加而 增加，但当压力从高值降到一定值时溶 解于油液中气体将从油液中析出，产生 大量微小气泡并悬浮于油液中；随着压 力进一步降低和温度升高，混入油液中 微细的气泡体积将膨胀并聚集而形成更 大体积的气泡，其几何尺寸和分布密度 将直接影响油液的物理性能，进而影响 气液泵的工作稳定性。 由于气液泵中气缸与油缸连体， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 其间仅用动密封装置隔开，如图 1 中的 A、B 处，由于缸中的压力交替变化和 油液流动速度变化大，因此相对于液压 泵，其油液更容易混入气体，这种由气 泡混合于油液的混合油液，将导致油液 体积弹性模量 K 的大幅下降，直接影响 气液泵的工作性能和使用寿命。所以应 及时检测和处理气液泵油液中混入气体。 3 油液体积弹性模量的理论计算 设标准大气压下油液的总体积为， 气体在油液中的溶解量为，若油液只有 溶解的气体无混入气体，则溶解于油液 的气体体积为，纯油液的体积为；若油 液既有溶解的气体又有混入气体，设油 液中混入的气体体积为；当工作压力为， 设油液的总体积为，混入的气体体积为， 则溶解于油液的气体体积为，纯油液的 体积为。 （气体的溶解量随压力的变化 而变化，但变化量较小，可视为不变； 同时由于工作温度基本不变，去除温度 变化因素的影响2。 ）目前的气液泵中， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 一般工作压力设计在，纯油的体积弹性 模量为，在工程计算中一般取，标准大 气压为，取工作压力，常态油中气体的 溶解量可达 6%12% ，常用液压油的 空气溶解量为 9%左右，假设油液中混 有 5%的气体（实际大于该值） ，即，根 据式（6）计算得：，即油液中混入 5% 空气在工作压力下，体积弹性模量下降 为正常值的 70%左右，且在低压工况下 下降更明显。在工程应用上，通过测量 油液的体积弹性模量，推算出油液的混 气量，从而初步判断设备使用的合理性。 4 危害及相应措施 4.1 危害 气体混入油液后，将在油液中产 生大量的气泡，导致油液的流动状态发 生瞬时交替变化，呈剧烈的紊流状态， 加大沿程压力损失和惯性损失；特别是 油液流经局部阻力区域时将受到很大的 扰动，这时阻力系数要比正常值大很多 倍，实际压力损失更为严重；压力损失 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 转换为热能后，使得油液温度快速增加， 加速油液的氧化而缩短使用期限；油液 的黏度也随之下降，进而使得泄露增大， 传动效率降低，节能效果变差；气液泵 内工作压力处于不断变化中，油液中气 泡急剧缩小和放大，易产生气穴与气蚀 现象，将恶化气液泵的工作条件，最终 表现在泵性能下降和寿命缩短，降低气 液泵的节能效果。此外，当混入油液的 气体过量时，还将因油液的弹性模量大 幅下降而降低油压传导速度，致使气液 泵反应迟滞，最终导致液压执行元件传 动精度降低。 4.2 措施 在设计和使用上正确处理气体混 入油液问题的具体办法有： （1） 组成气液泵左右油缸的缸 体及其重要零部件应采用抗腐蚀能力强、 机械性能好的材料，并确保其有较高的 强度和表面质量。 （2）在结构设计上应避免前后 孔径变化大等不合理结构，以免压降大 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 而导致溶解于油液中的空气析出过量。 （3）适当加大吸油管的内径， 以降低吸油管中油液流速，或在吸油口 设置辅助泵供应足够的低压油。 （4）在油箱中设置倾斜 30左右 的金属网，破碎气体，并及时补充油液。 （5）及时更换气缸与油缸之间 老化、磨损密封件，避免大量气体进入 油缸，混入油液中。 （6）在安装、调试或检修、更 换油液时，应松开泵出口处的接头或螺 堵让存于油缸中的气体溢出，或空载启 动泵循环运转几次，以排尽气体。 结语 油液中混入的气体对液压系统的 危害极大，由于气液泵缸体内存在有一 定压力的气体，极容易混入油液中，应 引起高度重视。本文给出了混入气体后 油液体积弹性模量的理论计算方法，并 通过对体积弹性