Hauptparameter und häufige Probleme der Hydraulikpumpe

创建于03.26

Hauptparameter und häufige Probleme der Hydraulikpumpe

1.6.4 Kavitation und Saugleistung der Hydraulikpumpe

Wie wir alle wissen, sind hoher Druck und hohe Drehzahlen wichtige Faktoren, um Größe und Gewicht von Hydraulikpumpen zu reduzieren. Ein Hindernis bei hohen Drehzahlen ist jedoch Kavitation. Die Kavitationsbeständigkeit verschiedener Pumpen wird anhand der Saugleistung bewertet.

(1) Kavitation ist ein weit verbreitetes Problem. In der Hydraulikflüssigkeit ist eine geringe Menge Luft gelöst. Wenn im Hydrauliksystem der Druck (Absolutdruck) der Flüssigkeit niedriger ist als der Luftabscheidedruck des Öls bei der entsprechenden Temperatur, setzt sich das Gas im Flüssigkeitsstrom ab und bildet Blasen (Kavitation). Diese Blasen werden durch die Flüssigkeitsströmung in den Hochdruckbereich befördert. Unter dem hohen Druck platzen die Blasen schnell, ihr Volumen verringert sich stark und es kommt zur Kondensierung. Das unter hohem Druck stehende Öl füllt den Raum mit hoher Geschwindigkeit und erzeugt einen hydraulischen Stoß (auch Wasserschlag genannt). Der Aufpralldruck kann mehrere hundert MPa erreichen und Vibrationen verursachen. Übersteigt der Aufpralldruck die Elastizitätsgrenze des mit der Flüssigkeit in Berührung kommenden Materials, entsteht eine mechanische Beschädigung der Metalloberfläche. Das säurehaltige Gas kann aus der Flüssigkeit austreten, was zu Oxidation und sogar elektrochemischen Reaktionen führen und so die Korrosion der Metalloberfläche beschleunigen kann. An der Oberfläche der beschädigten Stelle bilden sich kleine Kavernen, die mehrere Millimeter tief sind. Nach der Kavitation wird die Flüssigkeit trüb und es kommt zu Geräuschen, in schweren Fällen kann es sogar zu einem Abbruch kommen.

In Hydrauliksystemen, in denen der Druck niedriger ist als der Luftabscheidedruck, kann Kavitation auftreten. Beispielsweise können alle Arten von Hydraulikventildrosseln, Rohren mit kleinem Durchmesser usw. Kavitationsphänomene hervorrufen. Am auffälligsten ist jedoch die Hydraulikpumpe, die das Herzstück des Hydrauliksystems bildet.

Kavitation in der Hydraulikpumpe tritt beim Ansaugen von Öl auf, da der absolute Druck im Ölansauganschluss und in der Ölansaugkammer der Pumpe in der Regel unter 1 Atmosphärendruck (0,1 MPa) liegt. Wenn der Gesamtdruck in der Ansaugkammer der Hydraulikpumpe alle Widerstandsverluste wie Filter und Rohre überwindet und den Flüssigkeitsstrom beschleunigt, um mit der Bewegung des Quetschers in der Pumpe Schritt zu halten, ist der verbleibende Druck leicht niedriger als der Luftabscheidedruck, was zu Kavitation führt. Beim Ablassen des Öls im Hochdruckbereich kondensieren dann Blasen, was zu Kavitation führt.

Kavitation verkürzt nicht nur die Lebensdauer der Hydraulikpumpe und verringert ihre Effizienz, sondern wirkt sich auch negativ auf das gesamte Hydrauliksystem und andere Komponenten aus. Daher sollte sie so weit wie möglich vermieden werden.

(2) Bei der Herstellung und Reparatur von Hydraulikpumpen werden folgende Maßnahmen ergriffen, um die Kavitationsbeständigkeit und die Saugleistung der Hydraulikpumpe zu verbessern: Vergrößerung der Saugbogenlänge oder Änderung der Öleinlassrichtung, um den Verlust des Ölsaugwiderstands zu verringern oder die Zentrifugalkraft zur Ölaufnahme zu nutzen; Verwendung von Materialien mit relativ stabilen mechanischen und chemischen Eigenschaften (wie Kupfer und Edelstahl) und Verbesserung der Oberflächenrauheit der Teile. Dadurch kann die Arbeitsqualität verbessert und die Härte einiger Materialien (wie Kohlenstoffstahl und Edelstahl) erhöht werden.

Um Kavitation zu vermeiden, sollte bei der Verwendung und dem Betrieb einer Hydraulikpumpe möglichst eine Pumpe mit hoher Selbstansaugfähigkeit gewählt werden. Der Mindestsaugdruck (Grenzsaugdruck) der Ölsaugkammer sollte größer sein als der Luftabscheidedruck der Flüssigkeit (der Luftabscheidedruck hängt von Art, Temperatur und Luftlöslichkeit der Flüssigkeit ab). Messergebnisse zeigen: Je höher die Öltemperatur und je höher die Luftlöslichkeit, desto höher der Abscheidedruck. Mindestsaugdruck und Selbstansaugvermögen sind die beiden Saugleistungskennzahlen einer Hydraulikpumpe, die wie folgt definiert sind.

① Der minimale Saugdruck soll sicherstellen, dass die Hydraulikpumpe normalerweise bei höchster Geschwindigkeit Öl aufnehmen kann. Der beim Saugen zulässige Mindestdruck wird als minimaler Saugdruck der Hydraulikpumpe bezeichnet.

② Die Selbstansaugleistung der Hydraulikpumpe kann mithilfe des atmosphärischen Drucks selbstständig Öl aufnehmen. Der niedrigste Saugdruck (Absolutdruck) einer selbstansaugenden Pumpe muss unter dem atmosphärischen Druck liegen. Die Selbstansaugleistung wird üblicherweise durch den Vakuumgrad (die Differenz zwischen atmosphärischem Druck und Absolutdruck) ausgedrückt. Je höher der Vakuumgrad, desto stärker ist die Selbstansaugleistung der Hydraulikpumpe.

Um den ordnungsgemäßen Betrieb der Hydraulikpumpe zu gewährleisten, darf der Unterdruck am Ölansauganschluss nicht zu hoch sein, d. h. der absolute Druck P2 am Ölansauganschluss darf nicht zu niedrig sein. Andernfalls, wenn der absolute Druck niedriger ist als der Luftabscheidedruck PG des Öls, löst sich die im Öl gelöste Luft ab und bildet Kavitation. Daher ist es notwendig, den Unterdruck am Ölansauganschluss zu begrenzen oder den Druck am Ölansauganschluss zu erhöhen. Maßnahmen zur Begrenzung des Unterdrucks am Ölansauganschluss oder zur Erhöhung des Drucks am Ölansauganschluss der Hydraulikpumpe sollten daher nicht nur den Durchmesser der Ölansaugleitung vergrößern, ihre Länge verkürzen und den lokalen Widerstand verringern, um (ρ v2g2) / 2 und △ P zu reduzieren, sondern auch die Ölansaughöhe HS der Hydraulikpumpe begrenzen. Die Ölansaughöhe verschiedener Hydraulikpumpentypen ist unterschiedlich und beträgt in der Regel HS ≤ 0,5 m. Wenn die Hydraulikpumpe unterhalb des Flüssigkeitsspiegels des Öltanks installiert ist, um einen Rückfluss zu bilden (wenn HS negativ ist), ist es vorteilhafter, den Vakuumgrad des Ölsauganschlusses der Hydraulikpumpe zu reduzieren.

Aus dem obigen Beispiel lässt sich schlussfolgern, dass bei einer bestimmten Drehzahl der Hydraulikpumpe der Gesamtdruck am Sauganschluss der Hydraulikpumpe so weit wie möglich erhöht werden sollte, um Kavitation zu vermeiden. Konkrete Maßnahmen ergeben sich aus den folgenden Aspekten.

① Erhöhen Sie den Durchmesser des Saugrohrs der Pumpe, um die Fließgeschwindigkeit der Flüssigkeit zu verringern.

2. Versuchen Sie, die Höhe zwischen der Hydraulikpumpe und dem Flüssigkeitsstand des Öltanks zu verkürzen.

③ Am Ende der Ölsaugleitung wird ein Filter mit großer Kapazität verwendet, und die Hydraulikpumpe wird in das Öl des Öltanks eingetaucht (Abb. n), um den Widerstandsverlust zu verringern.

④ Die Hochdurchflusspumpe verfügt über einen erhöhten Öltank, d. h. der Öltank ist über der Hydraulikpumpe installiert (Abbildung o), wodurch ein Rückfluss entsteht.

⑤ Die Hilfspumpe ist so eingestellt, dass sie das Öl mit einem bestimmten Druck an den Sauganschluss der Haupthydraulikpumpe fördert. Im Hydrauliksystem in Abbildung P beispielsweise versorgt die Hilfspumpe 1 die Saugseite der Haupthydraulikpumpen 2 und 3 (beide angetrieben vom gleichen Hydraulikmotor 4) mit Drucköl. Der Saugdruck wird durch das Überdruckventil 5 eingestellt. Der maximale Förderdruck von Pumpe 2 und Pumpe 3 wird durch die Überdruckventile 6 bzw. 7 eingestellt.

⑥ Es wird ein Drucköltank verwendet. Das heißt, der Öltank ist geschlossen und Niederdruckluft wird in den Tank eingeleitet. Aufbau und Funktionsweise des Drucköltanks sind in Abbildung Q dargestellt: Die Hydraulikpumpe 2 saugt Öl aus dem vollständig geschlossenen Öltank 9 an, und der Tank wird mit gefilterter, trockener Luft gefüllt. Der Ladedruck (etwas höher als der Atmosphärendruck) wird durch das Druckminderventil 5 eingestellt und liegt üblicherweise bei 0,05 bis 0,07 MPa. Um Drucküberschreitungen zu vermeiden, sind das Luftdruck-Sicherheitsventil 4, das elektrische Kontaktmanometer 3 und ein Alarm eingerichtet. Da mit steigendem Druck im Kraftstofftank auch der Luftgehalt im Öl steigt, wird der Drucköltank nur in Sonderfällen eingesetzt (z. B. im Hydrauliksystem von Passagierflugzeugen).

⑦ Bei Pumpen, die bei niedrigen Temperaturen eingesetzt werden, sollten Maßnahmen zum Erhitzen des Öls im Öltank ergriffen werden, um Kavitation aufgrund niedriger Öltemperatur und hoher Viskosität zu vermeiden.

Es ist zu beachten, dass die Saugleistung der Hydraulikpumpe ausschließlich von der Pumpenstruktur abhängt. Der Einlasskanal von Zahnrad- und Schraubenpumpen ist relativ glatt, wodurch die Saugleistung besser ist. Die Saugleistung von Flügelzellen- und Kolbenpumpen ist aufgrund des Widerstands des Einlassventil-Verteilungsmechanismus schlecht. Der Strömungswiderstand des Einlassventils ist am größten und die Saugleistung am schlechtesten.

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