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工業(yè)連接

液壓系統(tǒng)用自動放氣閥的研究

ainet.cn   2009年04月27日


    　論文摘要：系統(tǒng)分析了液壓系統(tǒng)中油液混入氣體途徑及危害，設(shè)計了一種自動放氣閥，優(yōu)化了液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
    　1　液壓系統(tǒng)中氣體危害
    　作為液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)油液傳遞動力，對系統(tǒng)或其他裝置起著潤滑和冷卻作用，對工作油液中含有氣體危害這里作一簡述。
    　系統(tǒng)運行時氣體存，油液流動呈紊流狀態(tài)，不利于散熱且增加了壓力損失，加速了油液溫升和氧化、縮短了油液使用周期；影響了系統(tǒng)剛性和響應(yīng)特性，使系統(tǒng)壓力產(chǎn)生脈動，元件、管路等連接松動，執(zhí)行器輸出達(dá)不到額定值并產(chǎn)生爬行、顫動，產(chǎn)生誤動作；系統(tǒng)工作壓力變化時，氣泡急劇縮小和放大，即產(chǎn)生氣穴與氣蝕現(xiàn)象，使系統(tǒng)產(chǎn)生噪聲遭到破壞，油氣混合到一定程度，使油箱噴油可能增大。
  　  應(yīng)當(dāng)特別引起注意是帶載起動恒壓系統(tǒng)，空氣存對其威脅更大。系統(tǒng)停止工作后油液中含有氣體常壓下全部釋放出來，聚集管路高處，再次起動時泵出口上管路內(nèi)存有及泵排出氣體受壓縮，再竄回吸油側(cè)，造成液壓泵干摩擦或處于臨界潤滑狀態(tài)運行并產(chǎn)生吸空，給起動帶來困難，降低容積效率，嚴(yán)重會使液壓泵燒毀。油氣混合亦會造成執(zhí)行器干摩擦損傷，同時有其他裝置(如傳動裝置)需要液壓系統(tǒng)油液進(jìn)行潤滑，油液中氣體存，起動時此裝置不到及時潤滑，此時傳遞壓縮空氣還要破壞原有油膜，有產(chǎn)生研燒報廢危險。一些液壓泵生產(chǎn)廠家對泵起動特別提出要求：為排除滯留空氣，起動時必須松開泵出口接頭或螺堵讓空氣逸出。

    　2　氣體混入液壓系統(tǒng)途徑
    　2.1　人為因素
   　 系統(tǒng)加注油液沒有很好沉淀、過濾，致使帶入過量空氣；系統(tǒng)調(diào)試初起動及每次使用前空載運行時沒有很好放氣，致使原來管路、執(zhí)行器容腔空氣滯留系統(tǒng)中；管路，特別是吸油管路漏氣，致使外界空氣竄入系統(tǒng)。

  　  2.2　系統(tǒng)因素
    　實驗表明，常態(tài)下礦物油中空氣溶解量可達(dá)6%～12%。常用液壓油中空氣溶解量一般為9%左右，這就是說正常情況下系統(tǒng)中油液是混有一定氣體。
    　亨利定律，氣體油液中可溶性與絕對壓力成正比，系統(tǒng)運行時油液經(jīng)閥、過濾器等元件產(chǎn)生較大壓降，使空氣析出，以微小氣泡狀懸浮油液中。
    　系統(tǒng)回油(有濾器)油箱里產(chǎn)生浪花、泡沫，同時不可避免攪動油箱內(nèi)油液，亦使空氣混入，這些油液中氣體又被吸入系統(tǒng)循環(huán)，致使油液含氣量不斷增加。
    　油箱低置系統(tǒng)，因無吸油單向閥(工程機(jī)械液壓系統(tǒng)中常見)，系統(tǒng)停止工作后氣體從吸油管涌入，上升到液壓泵入口，液壓泵靜密封性能不好，氣體還要泵上升至壓油管路。

   　 3　傳統(tǒng)放氣方法
   　 從氣體混入途徑看，人為因素造成較容易排除，提高裝配質(zhì)量，加強(qiáng)系統(tǒng)調(diào)試并注意每次起動后要空載運行一段時間便可；系統(tǒng)原因造成則要經(jīng)常性進(jìn)行放氣。傳統(tǒng)放氣方法是起動時液壓泵出口及最高處松開螺堵進(jìn)行放氣，因不能實現(xiàn)自動化，這給系統(tǒng)使用帶來很大不便，往往使用者做不到及時放氣。本文提出一種自動放氣方法，效果良好。

   　 4　自動放氣閥工作原理
    　泵起動時，壓油腔氣體從閥芯2下端進(jìn)入，閥芯2下部橫孔、閥芯2與閥體4環(huán)形空間及形成開口，再閥芯2上節(jié)流孔d來到彈簧腔，進(jìn)入油箱。
    　節(jié)流孔d作用，氣體組件時閥芯下端產(chǎn)生氣壓，當(dāng)氣體流量較小時，氣壓對閥芯2面積A形成作用力小于彈簧預(yù)壓力KX0，此時閥芯2仍保持原來位置不動。
    　當(dāng)氣體流量較大，此時氣體閥芯下端產(chǎn)生氣壓對閥芯2形成作用力大于彈簧預(yù)壓力KX0即達(dá)到閥起動壓力pm(相對壓力)時，閥芯2便向上移動，逐漸關(guān)閉閥芯2與閥體4形成開口，此開口最終起節(jié)流作用使壓力再次升高，閥芯2迅速上移，直到關(guān)閉開口。
    　氣體流量不大，產(chǎn)生氣壓達(dá)不到閥起動壓力時，閥芯2不動，這樣當(dāng)氣體放完后，液壓泵正常工作，液體節(jié)流孔d產(chǎn)生背壓，此壓力作用同氣體產(chǎn)生壓力作用一樣，當(dāng)油壓達(dá)到起動壓力pm后，閥芯2快速上移，壓力繼續(xù)上升至關(guān)閉壓力pc時，閥芯向上移動了X，最終關(guān)閉閥芯2與閥體4形成開口，實現(xiàn)錐口無泄漏密封。

    　從上述過程可以發(fā)現(xiàn)：閥芯2上小孔d為控制節(jié)流孔，控制著關(guān)閉壓力和流量。
    　用壓力流量公式描述上述過程：
   　 起動壓力pm＝KX0／A
   　 關(guān)閉壓力pC＝K（X0＋X)／A
    　式中　K——彈簧剛度
         X0——彈簧預(yù)壓縮量
         X——閥芯開口量。
   　 使閥芯動作氣體流量，可按氣體節(jié)流孔d為聲速狀態(tài)計算：
   　 Qg＝113 CVπd2／4(pm＋0.1)(273／T)1／2
   　 式中　pm＋0.1——pm絕對壓力值 
   　使閥芯關(guān)閉液體流量，可按液體節(jié)流孔為薄壁小孔計算：
    　Q1＝Cqπd2／4(2pc／ρ)1／2
   　 式中　CV——氣體截面收縮系數(shù)，一般取0.6
         d——控制節(jié)流孔直徑
         T——氣體絕對溫度
         Cq——油液流量系數(shù)，一般取0.7
         ρ——油液密度
   　 一般來講，X／X0>>1，這樣pm≈pC。
    　參數(shù)設(shè)置：首先，系統(tǒng)最低壓力和最大流量確定閥關(guān)閉壓力及需要放氣流量，然后計算d值和Q1值。例如關(guān)閉壓力為0.1 Mpa，閥芯動作放氣量為200 L／min時，節(jié)流小孔d＝2 mm，關(guān)閉液體流量Q1＝1 L／min。這種參數(shù)自動放氣閥可用于最小流量大于1 L／min，最大流量小于200 L／min，最低壓力高于0.1 Mpa系統(tǒng)。

    　5　試　驗
    　5.1　氣體性能試驗
   　 把組件與壓縮空氣相連，氣壓低于0.1 Mpa時，氣體組件排放，進(jìn)口壓力達(dá)0.1 Mpa時，閥芯關(guān)閉。
   　 5.2　裝入系統(tǒng)切斷試驗
    　把組件安裝到液壓泵出口，低速起動時有大量氣體放出，隨后有少量油液溢出，最終關(guān)閉且無滲油。

    　6　實踐分析
    ?、僮詣臃艢忾y理想安裝位置是泵出口壓油管路最高端，把聚集空氣迅速放回油箱，有利于快速吸油，避免干摩擦，起到對泵保護(hù)效果，同時給其他需潤滑裝置迅速供油潤滑。
    ?、诜艢忾y出口接回油箱，補(bǔ)充氣體，降低泵吸油負(fù)壓，實現(xiàn)泵吸油良性循環(huán)。

（轉(zhuǎn)載）

標(biāo)簽：液壓 系統(tǒng) 用自動 放氣閥 的 研究 我要反饋 
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