Теория

Влияние нерастворенного воздуха на работу гидросистемы

Ввиду того, что сжимаемость воздуха (газа) значительно (в тысячи раз) больше сжимаемости самих рабочих жидкостей (модуль упругости воздуха равен приблизительно величине абсолютного его давления), наличие в них воздушных пузырьков значительно понижает модуль их упругости, вследствие чего жесткость гидравлического механизма понижается (повышается податливость рабочих органов гидродвигателя, характеризуемая величиной смещения выходного звена, которое под действием внешней нагрузки уменьшается).

При давлении 150 кГ/см2 модуль упругости гидрогазовой смеси, содержащей 1 % газа (приведенного к атмосферному давлению), почти в 2 раза меньше модуля однородной жидкости. Даже при практически неизбежном содержании воздуха, равном 0,1%, приведенный модуль упругости масла АМГ-10 снижается при атмосферном давлении с 14 000 до 1750 кГ/см2. Понижение модуля упругости не зависит от размеров пузырьков воздуха и будет тем больше, чем больше их суммарный объем.

При наличии в жидкости нерастворенного воздуха нарушается плавность движения гидроузлов, понижается производительность насосов, а также сокращается вследствие гидравлических ударов срок их службы. Нерастворенный воздух приводит также к запаздыванию действия гидравлической системы и в особенности системы следящего типа и к потере ею устойчивости против автоколебаний. Запаздывание обусловлено тем, что емкость гидравлической системы при повышении давления увеличивается на объем сжатия рабочей жидкости. Следовательно, чтобы давление в рабочей полости гидравлического двигателя (силового цилиндра и пр.) повысилось в начале движения до величины, способной преодолеть приложенную нагрузку, в систему необходимо подать некоторое количество жидкости, которое компенсировало бы изменение объема при сжатии пузырьков воздуха до рабочего давления.

Объемный модуль Е’ упругости жидкости, содержащей нерастворенный воздух (приведенный модуль), может быть определен но выражению (при предположении, что воздушные пузырьки при сжатии не растворяются)

clip_image002

где Е — объемный модуль упругости чистой, жидкости (не содержащей нерастворенного воздуха);

Vfобъем жидкости в жидкостно-воздушной смеси при заданном давлении р;

Vaобъем воздуха в смеси с жидкостью при атмосферном давлении Р0.

Учитывая рассмотренные зависимости, необходимо принимать меры по дегазации жидкости так, чтобы отношение объема нерастворенного воздуха Уа к суммарному объему жидкости и воздуха.

clip_image004

В гидросистемах с механическим разделением жидкостной и газовой сред необходимо перед заправкой системы удалить из рабочей жидкости растворенный воздух.

Следует также сохранять требуемый уровень жидкости в баке, так как понижение его вызовет интенсивную циркуляцию; кроме того, происходящие при этом завихрения и обусловленные ими местные понижения давления будут способствовать дополнительному выделению воздуха из раствора и попаданию воздуха в жидкость извне. При понижении в баке уровня жидкости в местах подключения всасывающего трубопровода может образоваться воронка, через которую в систему будет попадать воздух.

Следует также избегать контакта покоящейся жидкости с воздухом или газом, находящимся под избыточным давлением.

Пермь Питер Пятигорск