液壓機床系統中氣泡帶來(lái)的危害探索

　　液壓機床系統中氣泡危害研究
　　
　　機床是所有機械生產(chǎn)的基礎，而數控技術(shù)是現代制造技術(shù)的基礎，它的廣泛應用使普通機床逐漸的被數控機床所代替。*，衡量機床質(zhì)量的1個(gè)重要指標就是：工序能力指數(CP值)。設計機床時(shí)在考慮如何保證工序能力指數(CP值)，可能更多關(guān)心的是：選用好的主軸系統，導軌的幾何精度高等。往往忽略了由于液壓系統性能造成的加工工序的能力指數(CP值)嚴重下降的問(wèn)題。研究表明：液壓系統中氣泡是影響工序能力指數(CP值)zui重要的因數之一。為了提高數控機床的加工工序能力指數，必須要去除液壓系統中的氣泡。
　　
　　1液壓系統中氣泡的來(lái)源及危害液壓系統中氣泡的來(lái)源
　　
　　數控機床常用的液壓系統為開(kāi)放式液壓系統，液壓油中含有空氣是不可避免的。液壓油中的空氣稱(chēng)為摻混空氣，摻混空氣以直徑很小的球狀氣泡懸浮于油中，主要是通過(guò)油箱與泵的吸入管摻混入油內。例如：油箱油面太低、泵吸入管口半露于油面或淹深很淺時(shí)、泵的進(jìn)油管路漏氣、系統回油管口高于油箱油面、高速?lài)娚涞南到y回油等，都可能使空氣進(jìn)入油中。油被油泵帶入系統的同時(shí)空氣也就進(jìn)入了液壓系統。由于油液中空氣的含量隨壓力的增加而增加，當溶解了一定數量的空氣處于飽和狀態(tài)的油液流經(jīng)節流口或泵入口段，當壓力下降到油液的空氣分離壓時(shí)，油液中過(guò)飽和的空氣就會(huì )被析出，使本來(lái)溶解于油中的微細氣泡聚集成較大的氣泡出現在液壓系統中。
　　
　　氣泡對數控機床液壓系統的危害
　　
　　數控機床的液壓系統控制著(zhù)機床器件表面的精細動(dòng)作，所以數控機床液壓系統的性能直接影響被加工件的質(zhì)量。而液壓油中氣泡是影響液壓系統性能zui主要的原因。主要體現在幾個(gè)方面：①影響油液的連續性，使系統工作不良。如：自動(dòng)控制失靈、工作機構產(chǎn)生間歇運動(dòng)使被加工件的廢品率增大、產(chǎn)品的精度差、產(chǎn)品的質(zhì)量不穩定、損壞模具等。②氣泡還可能引起機床的誤動(dòng)作而引發(fā)機械及人身事故。③油溫升高會(huì )導致工序能力指數下降，還會(huì )加速油液的氧化、降低油液的潤滑性能、加速密封元件的老化等。④導致氣蝕的發(fā)生。由于液體質(zhì)點(diǎn)間相互碰撞產(chǎn)生局部高壓形成液壓沖擊，使局部壓力升高可達數百甚至上千個(gè)大氣壓力。如果這種局部液壓沖擊作用在零件的金屬表面上，使金屬表面產(chǎn)生腐蝕將對液壓系統的危害性很大。⑤氣穴現象會(huì )引起振動(dòng)和噪音，不但對影響機床的性能還會(huì )造成人身傷害。
　　
　　2傳統氣泡去除方法
　　
　　常用的氣泡去除方法總是在油箱上下工夫，即利用液壓系統中*的油箱進(jìn)行氣泡的去除，例如在油箱設計時(shí)讓其水平截面積大于油液深度、設置隔板延長(cháng)油液在油箱中停留的時(shí)間、進(jìn)出油口盡量設置得遠些以及體積要大等。從原理上來(lái)看就是靠氣泡自身的浮力自行浮到液面而容入大氣。由于氣泡的直徑很小約0.25～0.5mm，而油液對氣泡有摩擦阻力。根據斯托克斯法可知氣泡上浮速度與氣泡大小成正比，與油液粘度成反比，如直徑為0.3mm的氣泡在粘度為10<SUP>-4</SUP>m<SUP>2</SUP>/s的油液中每分鐘只上浮30mm，所以靠自浮去除效果很差。
　　
　　3氣泡去除器
　　
　　基本結構與原理：氣泡去除器的基本結構與原理。主要由進(jìn)油腔、工作腔、導向葉輪、出油腔及排氣管等組成。當油液從導向葉輪的切線(xiàn)方向進(jìn)入油腔時(shí)，以一定的動(dòng)能沖向導向輪葉片，在導向葉輪的作用下，油液作螺旋加速運動(dòng)，由于油液密度大于氣泡密度，在離心力的作用下，氣泡向中心軸線(xiàn)處聚集，中心軸線(xiàn)上的壓力隨著(zhù)液體螺旋加速度的增加而遞減，在工作腔zui小直徑處的中心壓力zui低，氣泡在中心軸線(xiàn)上的壓差和接近中心液流的連帶作用下向工作腔zui小直徑處運動(dòng)聚集，在工作腔與排油腔結合處的右側附近，液流由于沒(méi)有螺旋運動(dòng)，所以此處的壓力高于出油腔入口處的壓力，大量聚積起來(lái)的氣體在壓力的作用下通過(guò)排氣管排出裝置之外。其工作原理。
　　
　　線(xiàn)段說(shuō)明：將油液在去除裝置中流過(guò)的路徑分為4段。①01段為進(jìn)油腔(內裝導向葉輪)。其中對應的兩線(xiàn)段分別是：0′1′為軸線(xiàn)方向的壓力值;0″1″為軸線(xiàn)方向原有氣泡含量。②12段為工作腔。其中對應的兩線(xiàn)段分別是:1′2′為軸線(xiàn)中心處的壓力變化趨勢;1″2″為軸線(xiàn)中心處的氣泡析出量變化趨勢。③23為排氣段(為出油腔右側很小一部分)。其中對應的兩條線(xiàn)段分別是:2′3′為軸線(xiàn)中心處的壓力變化趨勢;2″3為排出氣體量變化趨勢。④34段為出油腔。其中對應的3′4為氣泡排除后油液流經(jīng)出油腔的壓力變化趨勢。
　　
　　該裝置的主要特點(diǎn):①由于液流在工作腔的旋流半徑比較小，氣泡容易向中心方向移動(dòng)。在工作腔的液體有較大的離心加速度，所以在半徑方向上形成了較大的壓力梯度，十分有助于氣泡的排出。②進(jìn)入到工作腔的液體在導向葉輪的作用下具有較大的角動(dòng)能，使液體能夠維持較長(cháng)距離的加速旋轉運動(dòng)，這就增加了氣泡隨油液在工作腔內的旋轉次數，所以氣泡的去除效率相當高。③該裝置具有較大的壓差范圍，所以有較大的流量適應區域即對于某一規格的裝置來(lái)說(shuō)，zui大流量不小于zui小流量的3倍，通過(guò)控制進(jìn)油壓力，可使該裝置在一定流量范圍內的任*量下去除氣泡。④適用于動(dòng)力傳遞介質(zhì)的任何粘度油液的氣泡去除。⑤該裝置體積較小，可以忽略其內部通流液體的質(zhì)量，所以安裝位置比較靈活，而不影響氣泡去除效果。
　　
　　使用方法和效果:該裝置安裝方便，組成簡(jiǎn)單。①如單獨使用，將該裝置的進(jìn)油腔與系統回油路相接，出油腔直接通向油箱，一次氣泡去除率zui高可達99%。②與泵組合使用，將該裝置的進(jìn)油腔與系統回油路相接，出油腔與泵的進(jìn)油口相接，一次去除效果zui高可達99.9%。2種方式均將該裝置安裝于油箱內不用考慮泄漏，不需用專(zhuān)門(mén)動(dòng)力，節省能源。
　　
　　4結語(yǔ)
　　
　　為了更好保證數控機床加工過(guò)程的穩定性和可靠性，保證機床的加工質(zhì)量，防止熱變形，減少維修工作量。關(guān)鍵的問(wèn)題是要解決好油中氣泡對油液危害的zui大難題。開(kāi)發(fā)和應用液壓油氣泡去除裝置有十分重要的意義。