吸油管设计经验总结
吸油管，就是一根从油泵吸油口到油箱油面线以下的平常管子。但就是这根管，经常有人问油管粗细是如何确定的，吸油高度最大能到多少等等。 大家知道吸油管道内径是和液体流量或液体流速相关。当泵流量决定后，吸油管道的粗细是和流速相关了。
在设计手册中多有流速的建议值，吸油管内油液允许流速小于等于1-2m/s，一般取1 m/s以下。有些资料说得更加详细，比如装有过滤器的吸油管为0。5-1。5 m/s，无过滤器吸油管为1。5-3 m/s。 以上数值多为经验值。那么为啥道理呢。 油液中的空气有混入和溶入两种。混入气体呈气泡状态悬浮于油液中，它对油液的体积弹性模量和粘性均产生影响，而且对体积弹性模量影响极大。溶入气体则对油液的体积弹性模量和粘性基本不产生影响。 大家知道在常压下石油基液压油溶解空气的数量按常压下体积计算约占油液体积的6-12%，有些资料说是9%。也有资料是5-7%。比水中空气数量多。这些空气不是以气泡形式出现的，它们溶解于液体中，成为其中的一部分。在常态下，是饱和的，油中自然吸收并溶解的空气量取决于压力和温度。按照亨利定律，气体在液体中的溶解量与压力成正比，压力高，吸收并溶解的空气就多。而温度越高，则溶解在油中的空气就少。 当液压系统的某处压力低于大气压的某一数值时，原溶解在液压油中的空气将游离出来形成大量气泡。这一压力值称为空气分离压。当压力继续下降到相应温度的饱和蒸汽压时，油液将沸腾汽化而产生大量气泡。这两种情况也称之为气穴。 发生气穴后，气泡占据了部分工作容积，使流量减少，气泡并随油液流至高压区。在高压作用下气泡被压缩迅速破裂，在瞬间破裂时，产生了局部压力冲击，局部压力和温度急剧升高，产生了强烈的噪声和振动。并且气泡在瞬间压缩时，产生的冲击力非常大，可使金属表面因冲击而剥蚀。而且气泡被压缩时还能产生局部高温，通过氧化作用使流体变质。形成所谓的气蚀现象。 如果液体中出现了空穴，就说明存在着空气，气体或蒸汽的气泡。产生空穴的原因是： 1. 原先溶解在油中的空气或气体从油中分离出来——气体空穴现象。 2. 空气或气体被卷吸入油中——气体空穴现象。 3. 压力下降到低于它的蒸汽压时，引起的油液沸腾——蒸汽空穴现象。 在工作中的液压系统中，气体空穴现象和蒸汽空穴现象可能同时存在。 液体中溶解有空气，在不产生蒸汽空穴现象时，一般不带有严重后果。而卷吸空气的现象则能严重降低系统性能。因此不希望这种现象发生。 空穴的产生以及气蚀现象，会严重影响系统性能和降低元件寿命。 因此为防止产生气穴，必须使油液克服吸入管路水力阻力，以及液体进入泵内后的流动阻力造成的压力损失和液体在泵内高速旋转有关的惯性力造成的损失和撞击造成的进一步压力损失——也就是动力压降ΔPd。 使处于位置高度Hs的泵进口时压力Ps与空气分离压Pg的差值，也就是压力裕量要大于泵内的动力压降ΔPd，才能保证不发生气穴。 气穴压力裕量(Ps-Pg)是泵的外部吸入条件，它可以采用增加吸入管路直径，缩短吸入管路长度，降低吸上高度以及采用高位油箱，加前置增压等提高泵进口压力裕量。 动力压降ΔPd是泵产生气穴的内部因素，它和泵的转速，泵的过流部分以及几何参数和形状有关。希望动力压降越小越好。 以上是一种解释。 还有一种简单的解释是：若流入液压泵的压力损失为ΔP，泵的进口压力为Pi，泵内最低压力为Pmin，当Pmin< Pg(空气分离压)时，就会发生气穴，进而产生气蚀。威尔森以液体压力小于饱和蒸汽压会发生气穴为标志，研究表明要避免发生气穴就得好好设计吸入管系使之与泵内吸力相匹配。 所以为防止产生空穴，可采取以下措施： 1. 正确设计液压泵的结构参数，吸油管路应有足够的管径，尽可能避免进油管急弯，滤网应及时清洗或更换，管接头处密封良好，不能漏气。 2. 降低吸油高度，采用较大的吸油过滤器。 3. 计算允许最大吸油高度时，可用空气分离压来代替泵吸油口的绝对压力，空气分离压一般取0。02-0。03Mpa。 4.液压泵浸入油中或高置油箱式。也可辅助泵式或加压式油箱。 |
