德國REXROTH齒輪泵產生氣穴現象的原因主要與油液中氣體的存在、系統壓力變化以及泵的結構和工作條件等因素有關,具體如下:
油液中含有氣體
油液暴露在空氣中:在油箱中,油液若長時間與空氣接觸,或油面過低,油泵吸油時會帶入空氣,使油液中溶有一定量的氣體。當油液進入齒輪泵低壓區時,氣體就會從油液中逸出形成氣泡,進而引發氣穴現象。
油液質量問題:油液氧化變質或受到污染,會降低其抗氣穴性能,使油液更容易產生氣泡,增加氣穴現象發生的可能性。
吸油阻力過大
吸油管徑過小:吸油管直徑如果太小,會導致油液在吸油管路中的流速過高,根據伯努利方程,流速增大則壓力降低,當壓力降低到油液的空氣分離壓時,就會產生氣穴。
吸油過濾器堵塞:吸油過濾器被雜質堵塞后,油液通過過濾器的阻力增大,導致過濾器前方壓力降低,容易使油液中的氣體析出形成氣穴。
吸油高度過高:齒輪泵的吸油高度如果超過了其允許的最大值,會使吸油口處的壓力過低,造成油液汽化形成氣穴。一般來說,齒輪泵的吸油高度應控制在 0.5 米以下。
系統壓力變化
工作壓力波動:當齒輪泵的工作壓力頻繁波動且變化較大時,在壓力降低的階段,油液中的氣體容易逸出形成氣泡,從而引發氣穴現象。例如,在液壓系統中執行元件頻繁啟停或負載變化較大時,就會導致齒輪泵的工作壓力波動。
壓力沖擊:系統中如出現突然的閥門關閉、換向等情況,會產生壓力沖擊,使局部壓力瞬間降低,引發氣穴。這種壓力沖擊還可能使氣穴現象產生的氣泡在高壓下迅速破裂,產生更大的沖擊力,進一步損壞泵的部件。
泵的轉速過高:齒輪泵轉速過高時,吸油時間縮短,油液來不及充分填充泵的吸油腔,導致吸油腔壓力降低,從而使油液中的氣體析出形成氣穴。同時,轉速過高還會使油液在泵內的流動速度加快,進一步降低局部壓力,加劇氣穴現象。
泵的結構設計不合理:齒輪泵的結構設計對氣穴現象也有影響。例如,吸油口和排油口的布局不合理,可能導致油液在泵內流動不暢,產生局部低壓區;齒輪的齒形設計不當,也會使油液在嚙合過程中壓力變化不均勻,增加氣穴產生的可能性。
如何降低力士樂齒輪泵的工作壓力波動?
降低齒輪泵工作壓力波動可從優化系統設計、改進泵的性能以及加強維護管理等方面著手,具體方法如下:
優化系統設計
設置蓄能器:在靠近齒輪泵出口處安裝蓄能器。當泵輸出壓力升高時,蓄能器吸收油液并儲存能量;當壓力降低時,蓄能器釋放油液,補充系統流量,從而起到緩沖壓力波動的作用。
合理選擇管徑和閥門:適當增大吸油管和出油管的管徑,可降低油液流速,減少沿程壓力損失,使壓力變化更加平穩。同時,選擇合適的閥門,如采用緩閉式止回閥,避免閥門突然關閉產生壓力沖擊。
優化系統布局:縮短齒輪泵與執行元件之間的距離,減少管路長度和彎頭數量,降低油液流動阻力,有助于穩定系統壓力。
改進泵的性能
提高齒輪加工精度:確保齒輪的齒形精度、齒距精度以及齒輪的同軸度等指標符合要求,使齒輪嚙合更加平穩,減少因齒輪嚙合不良引起的壓力波動。
采用卸荷槽:在齒輪泵的端蓋上開設卸荷槽,使齒輪在嚙合過程中,相鄰齒間的油液能夠順利地從高壓腔流向低壓腔,避免因困油現象導致的壓力沖擊和波動。
選用合適的齒輪泵類型:根據系統的工作要求,選擇合適結構形式的齒輪泵。例如,采用雙齒輪泵或多聯齒輪泵,通過合理組合不同規格的齒輪泵,可使系統流量更加均勻,從而降低壓力波動。
加強維護管理
定期檢查和維護:定期檢查齒輪泵的磨損情況,及時更換磨損嚴重的齒輪、軸承等部件,避免因部件磨損導致間隙增大,引起壓力波動。同時,檢查密封件的性能,防止因泄漏而影響系統壓力穩定。
保持油液清潔:定期更換油液并清洗過濾器,防止油液中的雜質、顆粒等進入齒輪泵,影響其正常工作,導致壓力波動。此外,要控制油液的溫度和黏度,避免因油液黏度過高或過低影響泵的性能。
調整工作參數:根據系統的實際運行情況,合理調整齒輪泵的工作轉速和壓力。避免泵在過高或過低的轉速下運行,同時將工作壓力設定在合理范圍內,防止因壓力過高或過低引起壓力波動。
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