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吸油管設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)
吸油管，就是一根從油泵吸油口到油箱油面線以下的平常管子。但就是這根管，經(jīng)常有人問油管粗細(xì)是如何確定的，吸油高度最大能到多少等等。
大家知道吸油管道內(nèi)徑是和液體流量或液體流速相關(guān)。當(dāng)泵流量決定后，吸油管道的粗細(xì)是和流速相關(guān)了。
在設(shè)計(jì)手冊(cè)中多有流速的建議值，吸油管內(nèi)油液允許流速小于等于1-2m/s，一般取1 m/s以下。有些資料說得更加詳細(xì)，比如裝有過濾器的吸油管為0。5-1。5 m/s，無過濾器吸油管為1。5-3 m/s。
以上數(shù)值多為經(jīng)驗(yàn)值。那么為啥道理呢。
油液中的空氣有混入和溶入兩種。混入氣體呈氣泡狀態(tài)懸浮于油液中，它對(duì)油液的體積彈性模量和粘性均產(chǎn)生影響，而且對(duì)體積彈性模量影響極大。溶入氣體則對(duì)油液的體積彈性模量和粘性基本不產(chǎn)生影響。
大家知道在常壓下石油基液壓油溶解空氣的數(shù)量按常壓下體積計(jì)算約占油液體積的6-12%，有些資料說是9%。也有資料是5-7%。比水中空氣數(shù)量多。這些空氣不是以氣泡形式出現(xiàn)的，它們?nèi)芙庥谝后w中，成為其中的一部分。在常態(tài)下，是飽和的，油中自然吸收并溶解的空氣量取決于壓力和溫度。按照亨利定律，氣體在液體中的溶解量與壓力成正比，壓力高，吸收并溶解的空氣就多。而溫度越高，則溶解在油中的空氣就少。
當(dāng)液壓系統(tǒng)的某處壓力低于大氣壓的某一數(shù)值時(shí)，原溶解在液壓油中的空氣將游離出來形成大量氣泡。這一壓力值稱為空氣分離壓。當(dāng)壓力繼續(xù)下降到相應(yīng)溫度的飽和蒸汽壓時(shí)，油液將沸騰汽化而產(chǎn)生大量氣泡。這兩種情況也稱之為氣穴。
發(fā)生氣穴后，氣泡占據(jù)了部分工作容積，使流量減少，氣泡并隨油液流至高壓區(qū)。在高壓作用下氣泡被壓縮迅速破裂，在瞬間破裂時(shí)，產(chǎn)生了局部壓力沖擊，局部壓力和溫度急劇升高，產(chǎn)生了強(qiáng)烈的噪聲和振動(dòng)。并且氣泡在瞬間壓縮時(shí)，產(chǎn)生的沖擊力非常大，可使金屬表面因沖擊而剝蝕。而且氣泡被壓縮時(shí)還能產(chǎn)生局部高溫，通過氧化作用使流體變質(zhì)。形成所謂的氣蝕現(xiàn)象。
如果液體中出現(xiàn)了空穴，就說明存在著空氣，氣體或蒸汽的氣泡。產(chǎn)生空穴的原因是：
1. 原先溶解在油中的空氣或氣體從油中分離出來——?dú)怏w空穴現(xiàn)象。
2. 空氣或氣體被卷吸入油中——?dú)怏w空穴現(xiàn)象。
3. 壓力下降到低于它的蒸汽壓時(shí)，引起的油液沸騰——蒸汽空穴現(xiàn)象。
在工作中的液壓系統(tǒng)中，氣體空穴現(xiàn)象和蒸汽空穴現(xiàn)象可能同時(shí)存在。
液體中溶解有空氣，在不產(chǎn)生蒸汽空穴現(xiàn)象時(shí)，一般不帶有嚴(yán)重后果。而卷吸空氣的現(xiàn)象則能嚴(yán)重降低系統(tǒng)性能。因此不希望這種現(xiàn)象發(fā)生。
空穴的產(chǎn)生以及氣蝕現(xiàn)象，會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)性能和降低元件壽命。
因此為防止產(chǎn)生氣穴，必須使油液克服吸入管路水力阻力，以及液體進(jìn)入泵內(nèi)后的流動(dòng)阻力造成的壓力損失和液體在泵內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)有關(guān)的慣性力造成的損失和撞擊造成的進(jìn)一步壓力損失——也就是動(dòng)力壓降ΔPd。
使處于位置高度Hs的泵進(jìn)口時(shí)壓力Ps與空氣分離壓Pg的差值，也就是壓力裕量要大于泵內(nèi)的動(dòng)力壓降ΔPd，才能保證不發(fā)生氣穴。
氣穴壓力裕量(Ps-Pg)是泵的外部吸入條件，它可以采用增加吸入管路直徑，縮短吸入管路長度，降低吸上高度以及采用高位油箱，加前置增壓等提高泵進(jìn)口壓力裕量。
動(dòng)力壓降ΔPd是泵產(chǎn)生氣穴的內(nèi)部因素，它和泵的轉(zhuǎn)速，泵的過流部分以及幾何參數(shù)和形狀有關(guān)。希望動(dòng)力壓降越小越好。
以上是一種解釋。
還有一種簡單的解釋是：若流入液壓泵的壓力損失為ΔP，泵的進(jìn)口壓力為Pi，泵內(nèi)最低壓力為Pmin，當(dāng)Pmin< Pg(空氣分離壓)時(shí)，就會(huì)發(fā)生氣穴，進(jìn)而產(chǎn)生氣蝕。威爾森以液體壓力小于飽和蒸汽壓會(huì)發(fā)生氣穴為標(biāo)志，研究表明要避免發(fā)生氣穴就得好好設(shè)計(jì)吸入管系使之與泵內(nèi)吸力相匹配。
所以為防止產(chǎn)生空穴，可采取以下措施：
1. 正確設(shè)計(jì)液壓泵的結(jié)構(gòu)參數(shù)，吸油管路應(yīng)有足夠的管徑，盡可能避免進(jìn)油管急彎，濾網(wǎng)應(yīng)及時(shí)清洗或更換，管接頭處密封良好，不能漏氣。
2. 降低吸油高度，采用較大的吸油過濾器。
3. 計(jì)算允許最大吸油高度時(shí)，可用空氣分離壓來代替泵吸油口的絕對(duì)壓力，空氣分離壓一般取0。02-0。03Mpa。
4.液壓泵浸入油中或高置油箱式。也可輔助泵式或加壓式油箱。
