油温对液压阀口空化影响的实验研究

液压技术以流体为工作介质，具有功率密度大、能无级调速、可灵活布置元件、运动平稳、动作迅速等特点，在工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等行业被广泛使用^［1-3］。在常温常压下，一般矿物油能溶解大约6%～12%的空气^［4］，当油液内某处压力低于空气分离压时，溶解在油液中的空气析出，最终形成大量气泡并在高压区溃灭的过程称为空化现象^［5］。液压技术在实际使用过程中，在节流阀、滑阀等阀口处，尤其在小开度情况下通常会有空化产生。空化作为一种有害现象，严重影响着液压系统的控制精度，并伴有强烈的振动和噪声^［6］。长期的空化现象会导致元件形成空蚀破坏，直接影响系统的稳定性，甚至损坏液压元件。因此，充分了解油液在液压元件阀口处的流动规律显得十分重要。

早在1754年，欧拉就观测到了空化现象的发生，但未能给出完整的解释和定义^［7］。直到1895年,费鲁德才正式提出了“空化”的概念^［8-9］。1897 年，英国人发现蒸汽船的螺旋桨出现金属剥落现象，严重影响其效率，第一次出现了空蚀的概念，自此人们认识到了空化的危害性。

目前针对液压阀口的空化现象进行的实验研究很多。Oshima^［10］利用半切模型对锥阀气穴流动进行了研究，得出了锥阀流向（外流、内流式）与气穴、流量和噪声特性的关系。冀宏^［11］研究了节流阀结构、流态与空化噪声的关系，研究发现噪声主要取决于节流槽形状、流动方向及背压大小，渐扩形节流槽容易出现啸叫，而具有等截面流道的节流槽噪声较低。闵为^［12］在对低压下锥阀振荡的空化现象研究中发现：阀芯的振荡型态与流量密切相关。郑直^［13］对液压阀口空气型空化的周期特性进行了实验研究，明确了液压阀口空气型空化流动的形态及周期性行为。虽然以上对液压阀口空化现象的研究取得了很多进展，但是这些实验都没有考虑油温对空化的影响。对于液压系统，尤其安装在行走机械上时，其工作的环境温度大多在0℃～40℃范围内，并且工作时由于流动冲击，摩擦、传热、空化等因素影响导致油温常在30℃～60℃范围内变化。目前研究液体温度对空化的影响多集中在水介质空化上^［14-16］，但油介质的空化为空气型空化，与水介质的蒸汽型空化在空化机理上存在本质的不同，所以对于油介质，研究其温度对空化的影响十分必要。