導致氣蝕的發生在流動的液體中,由于流速的變化引起壓力降低而產生氣泡(即氣穴現象),當油液中氣泡被帶到高壓區時,體積急劇縮小,氣泡又重新凝聚為液體,使局部區域形成真空,周圍液體質點以高速來填補這一空間,質點相互碰撞而產生局部高壓,形成液壓沖擊,會對管路及元件的壁面產生較大的局部沖擊力,瞬間局部壓力會升高可達數百甚至上千個大氣壓力,使金屬壁面反復受到劇烈沖擊而造成疲勞破壞,引起壁面剝蝕,即氣蝕現象,對系統危害性很大。
加速油質的劣化液壓油中的氣泡或泡沫稱為油的無形污染物,它對液壓油的危害是相當嚴重的。它不但可以使油液本身的剛度下降、容積效率減小、系統的可靠性降低;而且氣泡在油中瞬間壓縮或潰滅,近似于絕熱壓縮狀態,會使氣泡溫度急劇升高,從而使油溫急劇升高,導致油中的各種添加劑破壞,產生游離碳、酸質和膠泥狀沉淀物,并造成油液發黑,加速油質的劣化,同時還會使金屬產生化學腐蝕作用。除此之外,油溫升高還會加速油液的氧化,使油液的潤滑性能下降,加速密封件的老化。
產生噪音和振動當油液中混入大量空氣時,易產生氣穴現象。如果液體中產生了氣穴現象,則液體中的氣泡隨著液體運動到高壓區時,氣泡在周圍壓力油的沖擊下,其體積迅速縮小直至潰滅。在氣泡壓縮過程中,在高壓作用下,氣泡表面和表面外的液體以很高速度向氣泡中心流動,當氣泡半徑小到r=rmin時,液體流動速度為零,停止流動(即看作氣泡潰滅)。此時氣泡中心將產生很高的壓力。例如某個氣泡,開始時它的內壓力為外壓力的1/100,當壓縮到rmin/r0=1/22時,由公式pi/p0=(r0/r)3n可得:pi/p0=4347.
式中:pi為任意時刻氣泡內的壓力,p0為初始時刻氣泡內的壓力,r為任意時刻的氣泡半徑,r0為初始時刻的氣泡半徑,n為絕熱指數,n=14.這就是說,氣泡的壓力比外界壓力高4347倍。實驗結果表明,在潰滅中心的壓力高達150200MPa,局部壓力的急劇升高是發生在一瞬間,以壓力波的形式向四周傳播,產生強烈的振動和噪音,導致元件動作響應性能大為下降,動作遲緩。
解決方法
①合理設計油箱,如水平截面積大于油液深度,設置隔板而延長油在油箱內的停留時間,進出油口盡量設置得遠些以及體積要大(一般為泵流量的35倍)等,以便油液中的氣泡有一定的上浮時間。實驗表明,直徑為100m左右的氣泡在油中上浮1cm需要1min.根據斯托克斯法可知,氣泡的上浮速度與氣泡的大小及油液粘度有關,也就是說上浮速度與氣泡的直徑大小成正比,與油液粘度成反比。這是利用系統中必備的油箱進行氣泡的去除,就是靠氣泡自身的浮力而自行浮至油面溶入大氣的方法。此外,還可以通過安裝一種強制式氣泡去除器,既去除油液中的氣泡,又可使油箱的體積減小。這種油箱分離氣泡效果很好,成本低,經濟性也較好;
②采用消泡性好的工作油液,或在油液中加入消泡劑,使油箱中的氣泡很快上浮而消失;
③用正確的配管方法。例如雙聯泵在使用一個吸油管時,若配管方法不當,就會造成油液易于流向大容量泵,而小容量泵則會引起氣穴,形成氣泡。所以2個泵的容量差別越大,這種現象越容易產生。