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吸油管設計經驗總結

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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,經常有人問油管粗細是如何確定的,吸油高度最大能到多少等等。

大家知道吸油管道內徑是和液體流量或液體流速相關。當泵流量決定后,吸油管道的粗細是和流速相關了。
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在設計手冊中多有流速的建議值,吸油管內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,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。

以上數值多為經驗值。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懸浮于油液中,它對油液的體積彈性模量和粘性均產生影響,而且對體積彈性模量影響極大。溶入氣體則對油液的體積彈性模量和粘性基本不產生影響。

大家知道在常壓下石油基液壓油溶解空氣的數量按常壓下體積計算約占油液體積的6-12%,有些資料說是9%。也有資料是5-7%。比水中空氣數量多。這些空氣不是以氣泡形式出現的,它們溶解于液體中,成為其中的一部分。在常態下,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。

當液壓系統的某處壓力低于大氣壓的某一數值時,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。當壓力繼續下降到相應溫度的飽和蒸汽壓時,油液將沸騰汽化而產生大量氣泡。這兩種情況也稱之為氣穴。

發生氣穴后,氣泡占據了部分工作容積,使流量減少,氣泡并隨油液流至高壓區。在高壓作用下氣泡被壓縮迅速破裂,在瞬間破裂時,產生了局部壓力沖擊,局部壓力和溫度急劇升高,產生了強烈的噪聲和振動。并且氣泡在瞬間壓縮時,產生的沖擊力非常大,可使金屬表面因沖擊而剝蝕。而且氣泡被壓縮時還能產生局部高溫,通過氧化作用使流體變質。形成所謂的氣蝕現象。

如果液體中出現了空穴,就說明存在著空氣,氣體或蒸汽的氣泡。產生空穴的原因是:

1. 原先溶解在油中的空氣或氣體從油中分離出來——氣體空穴現象。

2. 空氣或氣體被卷吸入油中——氣體空穴現象。

3. 壓力下降到低于它的蒸汽壓時,引起的油液沸騰——蒸汽空穴現象。

在工作中的液壓系統中,氣體空穴現象和蒸汽空穴現象可能同時存在。

液體中溶解有空氣,在不產生蒸汽空穴現象時,一般不帶有嚴重后果。而卷吸空氣的現象則能嚴重降低系統性能。因此不希望這種現象發生。

空穴的產生以及氣蝕現象,會嚴重影響系統性能和降低元件壽命。

因此為防止產生氣穴,必須使油液克服吸入管路水力阻力,以及液體進入泵內后的流動阻力造成的壓力損失和液體在泵內高速旋轉有關的慣性力造成的損失和撞擊造成的進一步壓力損失——也就是動力壓降ΔPd。

使處于位置高度Hs的泵進口時壓力Ps與空氣分離壓Pg的差值,也就是壓力裕量要大于泵內的動力壓降ΔPd,才能保證不發生氣穴。

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口壓力裕量。

動力壓降ΔPd是泵產生氣穴的內部因素,它和泵的轉速,泵的過流部分以及幾何參數和形狀有關。希望動力壓降越小越好。

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,泵的進口壓力為Pi,泵內最低壓力為Pmin,當Pmin< Pg(空氣分離壓)時,就會發生氣穴,進而產生氣蝕。威爾森以液體壓力小于飽和蒸汽壓會發生氣穴為標志,研究表明要避免發生氣穴就得好好設計吸入管系使之與泵內吸力相匹配。

所以為防止產生空穴,可采取以下措施:

1. 正確設計液壓泵的結構參數,吸油管路應有足夠的管徑,盡可能避免進油管急彎,濾網應及時清洗或更換,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. 計算允許最大吸油高度時,可用空氣分離壓來代替泵吸油口的絕對壓力,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。

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