Основные параметры и типичные проблемы гидравлического насоса

创建于03.26

Основные параметры и типичные проблемы гидравлического насоса

1.6.4 Кавитация и всасывающая способность гидравлического насоса

Как мы все знаем, высокое давление и высокая скорость являются важными способами уменьшения размера и веса гидравлического насоса. Однако одним из препятствий высокой скорости является кавитация. Кавитационная стойкость различных насосов оценивается по производительности всасывания.

(1) Кавитация является распространенной проблемой. Небольшое количество воздуха растворено в гидравлической жидкости. Когда гидравлическая система работает, в потоке жидкости, когда давление (абсолютное давление) ниже давления разделения воздуха масла при соответствующей температуре, газ будет осаждаться и образовывать пузырьки, что называется явлением кавитации. Эти пузырьки переносятся в область высокого давления потоком жидкости. Под действием высокого давления пузырьки быстро лопаются, а объем значительно уменьшается и конденсируется. Масло высокого давления вокруг заполняет объем с высокой скоростью, образуя гидравлический удар (также известный как гидроудар). Давление удара может достигать нескольких сотен МПа, тем самым вызывая вибрацию. Когда давление удара больше предела упругости материала, контактирующего с потоком жидкости, на поверхности металла возникнет механическое повреждение. Кислотный газ может отделиться от потока жидкости, что может вызвать окисление и даже электрохимическое воздействие, тем самым ускоряя коррозионное повреждение поверхности металла. На поверхности поврежденной области имеются небольшие каверны, а глубина повреждения составляет несколько миллиметров. После кавитации жидкость становится мутной, возникает шум, а в серьезных случаях происходит даже разрыв.

В гидравлической системе, где давление ниже давления разделения воздуха, может возникнуть кавитация. Например, все виды гидравлических клапанов, дросселей, труб малого диаметра и т. д. могут вызывать явление кавитации, но наиболее примечательным является гидравлический насос, который является сердцем гидравлической системы.

Кавитация в гидравлическом насосе происходит в процессе всасывания масла, поскольку абсолютное давление в отверстии всасывания масла и камере всасывания масла насоса обычно ниже 1 атмосферного давления (0,1 МПа). Когда общее давление в камере всасывания гидравлического насоса преодолевает все виды потерь сопротивления, такие как фильтры и трубы, и заставляет поток жидкости ускоряться, чтобы успевать за движением сжимателя в насосе, остаточное давление легко ниже давления разделения воздуха, что приводит к кавитации. Затем пузырьки конденсируются в процессе дренажа масла в области высокого давления, что приводит к кавитации.

Кавитация не только сокращает срок службы гидравлического насоса и снижает его эффективность, но и оказывает неблагоприятное воздействие на всю гидравлическую систему и другие компоненты. Поэтому ее следует избегать, насколько это возможно.

(2) Меры по улучшению антикавитационных характеристик и всасывающей способности гидравлического насоса при производстве и ремонте гидравлического насоса. Меры по улучшению антикавитационных характеристик гидравлического насоса следующие: увеличение длины дуги всасывания или изменение направления впуска масла для снижения потери сопротивления всасыванию масла или использование центробежной силы для всасывания масла; использование материалов с относительно стабильными механическими и химическими свойствами (например, медь и нержавеющая сталь) и улучшение шероховатости поверхности деталей. Это может улучшить качество работы и повысить твердость некоторых материалов (например, углеродистой стали и нержавеющей стали).

При использовании и эксплуатации гидравлического насоса, чтобы избежать кавитации гидравлического насоса, следует выбирать гидравлический насос с сильной самовсасывающей способностью, насколько это возможно, и стараться сделать минимальное давление всасывания (предельное давление всасывания) камеры всасывания масла больше, чем давление разделения воздуха жидкости (давление разделения воздуха связано с типом, температурой и растворимостью воздуха в жидкости). Измеренные результаты показывают, что чем выше температура масла и больше растворимость воздуха, тем выше растворимость воздуха. Чем выше давление разделения. Минимальное давление всасывания и самовсасывающая способность являются двумя индексами производительности всасывания гидравлического насоса, которые определяются следующим образом.

① Минимальное давление всасывания необходимо для того, чтобы гидравлический насос мог нормально всасывать масло на самой высокой скорости. Минимальное давление, допустимое во всасывании, называется минимальным давлением всасывания гидравлического насоса.

② Самовсасывающая способность гидравлического насоса может поглощать масло самостоятельно с помощью атмосферного давления. Наименьшее давление всасывания (абсолютное давление) самовсасывающего насоса должно быть меньше атмосферного давления. Самовсасывающая способность обычно выражается степенью вакуума (разницей между атмосферным давлением и абсолютным давлением). Чем выше степень вакуума, тем сильнее самовсасывающая способность гидравлического насоса.

Для обеспечения нормальной работы гидравлического насоса степень вакуума всасывающего отверстия для масла гидравлического насоса не должна быть слишком большой, то есть абсолютное давление P2 всасывающего отверстия для масла насоса не должно быть слишком низким, в противном случае, когда абсолютное давление ниже давления разделения воздуха PG масла, растворенный в масле воздух будет отделяться и выпадать в осадок, образуя кавитацию, что приведет к кавитации. Поэтому необходимо ограничить степень вакуума всасывающего отверстия гидравлического насоса или увеличить давление всасывающего отверстия. Поэтому легко увидеть, что меры по ограничению степени вакуума всасывающего отверстия для масла или увеличению давления всасывающего отверстия для масла гидравлического насоса должны не только увеличивать диаметр всасывающего отверстия для масла, сокращать длину всасывающего отверстия для масла и уменьшать местное сопротивление, чтобы уменьшить (ρ v2g2) / 2 и △ P, но и ограничивать высоту всасывания масла HS гидравлического насоса. Высота всасывания масла различных типов гидравлических насосов различна, как правило, принимая HS ≤ 0,5 м. Если гидравлический насос установлен ниже уровня жидкости в масляном баке для образования обратного потока (когда HS отрицательный), выгоднее уменьшить степень вакуума всасывающего отверстия масла гидравлического насоса.

Из приведенного выше примера можно сделать вывод, что при условии определенной скорости работы гидронасоса, чтобы избежать кавитации, общее давление на всасывающем отверстии гидронасоса должно быть максимально увеличено. Конкретные меры могут быть приняты из следующих аспектов.

① Увеличьте диаметр всасывающей трубы насоса, чтобы уменьшить скорость потока жидкости.

② Попробуйте уменьшить высоту между гидравлическим насосом и уровнем жидкости в масляном баке.

③ На конце всасывающей трубы масла используется фильтр большой емкости, а гидравлический насос погружен в масло масляного бака (рис. n) для снижения потерь сопротивления.

④ Высокопроизводительный насос оснащен приподнятым масляным баком, то есть масляный бак установлен над гидравлическим насосом (рисунок o), образуя обратный поток.

⑤ Вспомогательный насос настроен на подачу масла под определенным давлением во всасывающее отверстие основного гидравлического насоса. Например, в гидравлической системе, показанной на рисунке P, вспомогательный насос 1 подает масло под давлением во всасывающее отверстие основных гидравлических насосов 2 и 3 (оба приводятся в действие одним и тем же гидравлическим двигателем 4), а давление всасывания устанавливается предохранительным клапаном 5. Максимальное давление нагнетания насоса 2 и насоса 3 устанавливается предохранительным клапаном 6 и 7 соответственно.

⑥ Используется напорный масляный бак, то есть масляный бак закрыт, и в масляный бак вводится воздух низкого давления. Как показано на рисунке Q, состав и принцип работы напорного масляного бака: гидравлический насос 2 всасывает масло из полностью закрытого масляного бака 9, а масляный бак заполняется отфильтрованным и сухим воздухом. Давление зарядки (немного выше атмосферного) устанавливается редукционным клапаном 5, которое обычно составляет 0,05 ~ 0,07 МПа. Для предотвращения неправильного давления устанавливаются предохранительный клапан давления воздуха 4, электроконтактный манометр 3 и сигнализация. Поскольку увеличение давления в топливном баке увеличивает содержание воздуха в масле, напорный топливный бак используется только в особых случаях (например, в гидравлической системе реактивных пассажирских самолетов и т. д.).

⑦ Для насоса, используемого в условиях низких температур, следует принять меры по подогреву масла в масляном баке, чтобы избежать кавитации из-за низкой температуры масла и высокой вязкости.

Следует отметить, что производительность всасывания гидравлического насоса связана только со структурой самого насоса. Входной канал шестеренчатого насоса и винтового насоса относительно гладкий, поэтому производительность всасывания лучше. Производительность всасывания лопастного насоса и плунжерного насоса плохая из-за сопротивления распределительного механизма впускного клапана. Сопротивление потоку впускного клапана самое большое, а производительность всасывания самая плохая.

Оставьте свою информацию и
мы свяжемся с вами.

Phone

WeChat