李静燕
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气蚀现象一直是液压阀中经常发生的一个严重问题,随着液压系统向高速,高压及微型化发展,特别是纯水液压方向的迅速发展,气蚀问题显得更为突出。水的气化压力是油液的千万倍,且水中的溶解气体的提前析出又会诱发水在高于其气化压力时产生气穴现象,从而导致气蚀破坏。相对于油压元件而言,纯水液气穴特性与对材料的侵蚀程度产生了显著差异。
气穴和气蚀现象的产生对节流阀是十分有害的,所形成的气泡会堵塞节流口,气蚀的反复作用容易造成阀芯、阀座的损害,缩短阀的寿命。因此在设计节流阀气蚀试验系统时,了解一下节流气穴及气蚀现象是十分必要的。
当液体通过节流阀口时,由于节流阀口面积急剧减小,使流速升高,压力降低,当阀口处的压力低于纯水的空气分离压时,溶解或混于纯水中的空气就会分离,产生节流气穴。当含有大量气泡的液体流入阀体回流腔时,由于压力升高,使气泡溃灭,从而发生气蚀,并伴随高频噪声随之产生。另外由于水的密度大,高速流动时惯性大,因此在泵的吸入口、节流口等处更易形成局部真空,气穴进入高压区而溃灭,会产生局部冲击高压和瞬时局部高温,从而导致过流表面材料遭受严重侵蚀。
气蚀分为分离气蚀和沸腾气蚀两种。由于液压油的气化压力很低,很难产生沸腾气蚀,所以液压阀的气蚀主要表现为分离气蚀,其根源在于液压油中溶解的空气含量很高。而相同条件下空气在水中的溶解度仅为液压油的20%,水的气化压力油比液压油高数千万倍,因此纯水液压控制阀中分离气蚀的影响较小,起主导作用的是沸腾气蚀。纯水液压阀与油压阀气蚀本质的不同,决定了其危害性比油压阀的气蚀严重。当阀口处的压力降至水的气化压力时,就会发生沸腾气蚀。为了避免气蚀破坏,必须从纯水液压阀的材料和结构两方面同时考虑,除了采用耐气蚀性能好的材料外,还要研究纯水液压阀的气蚀特性,优化部件运动和流道结构,提出新型的结构使气蚀的产生及其危害降至最低。
摩擦磨损问题是纯水液压元件研制中面临的主要困难之一，摩擦磨损对水液压元件的可靠性、机械效率、使用寿命和容积效率等都有直接影响。
由于纯水的润滑性很差，对大多数金属材料具有很强的腐蚀性，使得水液压元件摩擦副的材料选取受到很大限制，为了获得具有较低摩擦因素且耐磨损的材料组配 方案，国内外研究者做了许多有意义的工作。但已有的研究多采用通用的材料摩擦磨损试验机，试验条件如载荷、速度、受力条件等与实际液压泵中的摩擦副工作条件存在较大差别，研究的结论具有局限性
