Principais parâmetros e problemas comuns da bomba hidráulica

创建于03.26

Principais parâmetros e problemas comuns da bomba hidráulica

1.6.4 Desempenho de cavitação e sucção da bomba hidráulica

Como todos sabemos, alta pressão e alta velocidade são uma maneira importante de reduzir o tamanho e o peso da bomba hidráulica. No entanto, um dos obstáculos da alta velocidade é a cavitação. A resistência à cavitação de várias bombas é avaliada pelo desempenho de sucção.

(1) A cavitação é um problema comum. Uma pequena quantidade de ar é dissolvida no fluido hidráulico. Quando o sistema hidráulico funciona, no fluxo de líquido, quando a pressão (pressão absoluta) é menor que a pressão de separação de ar do óleo na temperatura correspondente, o gás precipita e forma bolhas, o que é chamado de fenômeno de cavitação. Essas bolhas são trazidas para a área de alta pressão pelo fluxo de líquido. Sob a ação da alta pressão, as bolhas estouram rapidamente e o volume é bastante reduzido e condensado. O óleo de alta pressão ao redor preenche o volume com alta velocidade, formando um choque hidráulico (também conhecido como golpe de aríete). A pressão de impacto pode atingir várias centenas de MPa, causando vibração. Quando a pressão de impacto é maior que o limite elástico do material em contato com o fluxo de líquido, ocorrerão danos mecânicos na superfície do metal. O gás ácido pode ser separado do fluxo de líquido, o que pode causar oxidação e até mesmo ação eletroquímica, acelerando assim os danos de corrosão da superfície do metal. Existem pequenas cavernas na superfície da área danificada, e o dano tem vários milímetros de profundidade. Após a cavitação, o líquido ficará turvo e fará barulho, podendo até quebrar em casos graves.

No sistema hidráulico, onde a pressão é menor que a pressão de separação de ar, pode ocorrer cavitação. Por exemplo, todos os tipos de acelerador de válvula hidráulica, tubo de pequeno diâmetro, etc. podem produzir fenômeno de cavitação, mas o mais notável é a bomba hidráulica, que é o coração do sistema hidráulico.

A cavitação na bomba hidráulica ocorre no processo de sucção de óleo, porque a pressão absoluta na porta de sucção de óleo e na câmara de sucção de óleo da bomba é geralmente menor que 1 pressão atmosférica (0,1 MPa). Quando a pressão total na câmara de sucção da bomba hidráulica supera todos os tipos de perdas de resistência, como filtros e tubos, e faz o fluxo de líquido acelerar para acompanhar o movimento do espremedor na bomba, a pressão restante é facilmente menor que a pressão de separação de ar, resultando em cavitação. As bolhas então se condensam no processo de drenagem de óleo na área de alta pressão, resultando em cavitação.

A cavitação não só encurta a vida útil da bomba hidráulica e reduz sua eficiência, mas também tem efeitos adversos em todo o sistema hidráulico e outros componentes. Portanto, deve ser evitada o máximo possível.

(2) Medidas para melhorar o desempenho anticavitação e o desempenho de sucção da bomba hidráulica na fabricação e reparo da bomba hidráulica, as medidas para melhorar o desempenho anticavitação da bomba hidráulica são as seguintes: aumentar o comprimento do arco de sucção ou alterar a direção de entrada de óleo para reduzir a perda de resistência de sucção de óleo ou fazer com que a força centrífuga ajude a absorver o óleo; adotar materiais com propriedades mecânicas e químicas relativamente estáveis (como cobre e aço inoxidável) e melhorar a rugosidade da superfície das peças. Pode melhorar a qualidade do trabalho e aumentar a dureza de alguns materiais (como aço carbono e aço inoxidável).

No uso e operação da bomba hidráulica, para evitar a cavitação da bomba hidráulica, a bomba hidráulica com forte capacidade de autoescorvamento deve ser selecionada o máximo possível e tentar fazer a pressão mínima de sucção (pressão de sucção limite) da câmara de sucção de óleo maior do que a pressão de separação de ar do líquido (a pressão de separação de ar está relacionada ao tipo, temperatura e solubilidade do ar do líquido). Os resultados medidos mostram que quanto maior a temperatura do óleo e maior a solubilidade do ar, maior a solubilidade do ar. Quanto maior a pressão de separação. A pressão mínima de sucção e a capacidade de autossucção são os dois índices de desempenho de sucção da bomba hidráulica, que são definidos da seguinte forma.

① A pressão mínima de sucção é para garantir que a bomba hidráulica possa absorver óleo normalmente na velocidade mais alta. A pressão mínima permitida na sucção é chamada de pressão mínima de sucção da bomba hidráulica.

② A capacidade de autoescorvamento da bomba hidráulica pode absorver óleo por si só com a ajuda da pressão atmosférica. A menor pressão de sucção (pressão absoluta) de uma bomba autoescorvante deve ser menor que a pressão atmosférica. A capacidade de autoescorvamento é geralmente expressa pelo grau de vácuo (a diferença entre a pressão atmosférica e a pressão absoluta). Quanto maior o grau de vácuo, mais forte é a capacidade de autoescorvamento da bomba hidráulica.

Para garantir a operação normal da bomba hidráulica, o grau de vácuo da porta de sucção de óleo da bomba hidráulica não deve ser muito grande, ou seja, a pressão absoluta P2 da porta de sucção de óleo da bomba não deve ser muito baixa, caso contrário, quando a pressão absoluta for menor que a pressão de separação de ar PG do óleo, o ar dissolvido no óleo se separará e precipitará para formar cavitação, levando à cavitação. Portanto, é necessário limitar o grau de vácuo da porta de sucção da bomba hidráulica ou aumentar a pressão da porta de sucção. Portanto, é fácil ver que as medidas para limitar o grau de vácuo da porta de sucção de óleo ou aumentar a pressão da porta de sucção de óleo da bomba hidráulica não devem apenas aumentar o diâmetro do tubo de sucção de óleo, encurtar o comprimento do tubo de sucção de óleo e reduzir a resistência local de modo a reduzir (ρ v2g2) / 2 e △ P, mas também limitar a altura de sucção de óleo HS da bomba hidráulica. A altura de sucção de óleo de vários tipos de bombas hidráulicas é diferente, geralmente tomando HS ≤ 0,5m. Se a bomba hidráulica for instalada abaixo do nível do líquido do tanque de óleo para formar um refluxo (quando HS for negativo), é mais vantajoso reduzir o grau de vácuo da porta de sucção de óleo da bomba hidráulica.

Pode-se concluir do exemplo acima que sob a condição de uma certa velocidade da bomba hidráulica, para evitar cavitação, a pressão total na porta de sucção da bomba hidráulica deve ser aumentada o máximo possível. As medidas específicas podem ser tomadas a partir dos seguintes aspectos.

① Aumente o diâmetro do tubo de sucção da bomba para reduzir a velocidade do fluxo do líquido.

② Tente encurtar a altura entre a bomba hidráulica e o nível do líquido do tanque de óleo.

③ Um filtro de grande capacidade é usado na extremidade do tubo de sucção de óleo, e a bomba hidráulica é imersa no óleo do tanque de óleo (Fig. n) para reduzir a perda de resistência.

④ A bomba de alto fluxo adota um tanque de óleo elevado, ou seja, o tanque de óleo é instalado acima da bomba hidráulica (Figura o), formando um refluxo.

⑤ A bomba auxiliar é configurada para fornecer o óleo com uma certa pressão para a porta de sucção da bomba hidráulica principal. Por exemplo, no sistema hidráulico mostrado na Figura P, a bomba auxiliar 1 fornece óleo de pressão para a sucção das bombas hidráulicas principais 2 e 3 (ambas acionadas pelo mesmo motor hidráulico 4), e a pressão de sucção é definida pela válvula de alívio 5. A pressão máxima de descarga da bomba 2 e da bomba 3 é definida pelas válvulas de alívio 6 e 7, respectivamente.

⑥ Um tanque de óleo pressurizado é usado, ou seja, o tanque de óleo é fechado e ar de baixa pressão é introduzido no tanque de óleo. Conforme mostrado na Figura Q, a composição e o princípio do tanque de óleo pressurizado: a bomba hidráulica 2 suga óleo do tanque de óleo completamente fechado 9, e o tanque de óleo é preenchido com ar filtrado e seco. A pressão de carga (ligeiramente maior que a pressão atmosférica) é definida pela válvula redutora de pressão 5, que geralmente é de 0,05 ~ 0,07 MPa. Para evitar pressão inadequada, a válvula de segurança de pressão de ar 4, o manômetro de contato elétrico 3 e o alarme são definidos. Como o aumento da pressão do tanque de combustível aumenta o teor de ar no óleo, o tanque de combustível pressurizado é usado apenas para ocasiões especiais (como o sistema hidráulico de aeronaves de passageiros a jato, etc.).

⑦ Para a bomba usada em ocasiões de baixa temperatura, medidas de aquecimento devem ser tomadas no óleo no tanque de óleo para evitar cavitação devido à baixa temperatura do óleo e alta viscosidade.

Deve-se notar que o desempenho de sucção da bomba hidráulica está relacionado apenas à estrutura da bomba em si. A passagem de entrada da bomba de engrenagem e da bomba de parafuso é relativamente suave, então o desempenho de sucção é melhor. O desempenho de sucção da bomba de palheta e da bomba de êmbolo é ruim devido à resistência do mecanismo de distribuição da válvula de entrada. A resistência ao fluxo da válvula de entrada é a maior e o desempenho de sucção é o pior.

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