在液流中当某点
压力低于
液体所在温度下的空气分离压时,原来溶于液体中的气体会分离出来产生气泡,这就叫空穴现象。
一般液体中溶解有空气,水中溶解有约2%体积的空气,液压油中溶解有6%~12%体积的空气。成为溶解状态的气体对油液体积弹性模量没有影响,成为游离状态的小气泡则对油液体积弹性模量产生显著的影响。空气的溶解度与压力成正比。当压力降低时,原先压力较高时溶解于油液中的气体成为过饱和状态,于是就要分解出游离状态微小气泡,其速率是较低的,但当压力低于空气分离压Pg时,溶解的气体就要以很高速度分解出来,成为游离微小气泡,并聚合长大,使原来充满油液的管道变为混有许多气泡的不连续状态,这种现象称为空穴现象。油液的空气分离压随油温及空气溶解度而变化,当油温t=50℃时,Pg<4×106Pa(绝对压力)。
当管道中发生空穴现象,气泡随着液流进入高压区时,其体积急剧缩小,气泡又凝结成液体,形成局部真空,周围液体质点以极大速度来填补这一空间,使气泡凝结处瞬间局部压力可高达数百巴,温度可达近千度。在气泡凝结附近壁面,因反复受到液压冲击与高温作用,以及油液中逸出气体具有较强的酸化作用,使金属表面产生腐蚀。因空穴产生的腐蚀,一般称为气蚀。泵吸入管路连接、密封不严使空气进入管道,回油管高出油面使空气冲入油中而被泵油管吸入油路以及泵吸油管道阻力过大,流速过高均是造成空穴的原因。
当液压系统中出现空穴现象时,大量的气泡破坏了液流的连续性。当大量气泡随着液流到压力较高的部位时,气泡在
高压下迅速破裂,并又凝结成液体,使体积突然减小而形成
真空,周围高压油迅速流过来补充。由于这一过程时间极短,液体质点
高速碰撞,产生局部
高温,温度可达1149℃,冲击压力高达几百兆帕,并产生强烈的振动和噪声。在这样的高温高压作用下,液压油局部氧化,变黑,对金属管壁产生
化学腐蚀作用,使液压元件表面受到侵蚀,剥落,长时间会形成
麻点,海绵状的小洞穴,这种现象称为
汽蚀。