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在液压系统中,虽然各类液压阀的作用不同,但其本质是相同的,都是通过改变阀孔的大小,使其过流而积和压力差发生变化来实现对液流控制的。由于液压阀进出口存在着压力差,只要压力低于工作温度下溶于油液中空气分离的临界压力,就会产生气蚀现象。
工程机械在使用的过程中,为了调控油液的压力、流量或流向以满足液压系统执行元件动作的需要,液压阀要频繁地动作。当液压系统因液压阀的动作使得液压油流速发生变化而引起压力下降,某一局部油液的压力低于工作温度下溶于油液中空气分离的临界压力时,液
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压油中原来溶解的空气就会大量分离出来形成气泡。当压力降至油液的饱和蒸汽压力以下时,油液就会沸腾而产生大量气泡。这些气泡混杂在工作油液中使原来充满液压阀的油液成为不连续状态,形成气穴。当阀芯再次冲击液压油时,这些气泡随着油液运动到油压急剧升高的地方,已形成的气泡便因冲击和压缩而突然爆破。处于气泡状态的气体重新液化或溶于液压油中,体积骤然减小,液压油向气泡中心高速运动
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而产生冲击现象,产生极大的冲击力和高温,并以压力波的形式迅速向四周传播,对阀芯外表面和阀孔内表而产生很大的冲击、挤压。这一过程反复进行使得阀芯外表面和阀孔内表面材料疲劳,表面保护膜被破坏,材料粒子逐渐从其表面脱落,从而使阀芯外表而和阀孔内表面变得粗糙,进而出现越来越大的小麻点和蜂窝状小孔。随着气蚀的不断发生,最终导致液压阀阀芯和阀孔配合失效,使液压系统工作性能恶化,可靠性降低。
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液压阀气蚀的产生,从力学的角度可作如下分析:
如图1所示,当阀芯以加速度a向一侧动作时,与阀芯接触的一个断而面积为S的局部油液在油液压力P的作用下也一起以加速度a跟随阀芯运动,这时距阀芯表面为L处的油液压力将降为P0,因为