Присутствие воздуха в гидравлических системах противоречит основным инженерным принципам. В нормальных условиях несжимаемость гидравлического масла обеспечивает прямую передачу давления от насоса к актуатору (цилиндру или двигателю) через клапаны, обеспечивая точное и мощное движение. Однако воздух, попадающий в систему, нарушает эту идеальную рабочую среду. Сжимаемость воздуха приводит к тому, что система становится «губчатой». Это означает, что когда оператор открывает клапан или подает команду на цилиндр, реакция будет замедленной или неполной. Давление тратится на сжатие воздуха, прежде чем оно будет передано актуатору. Это создает серьезные проблемы, особенно в приложениях, требующих высокой точности.

Одним из наиболее разрушительных последствий присутствия воздуха в гидравлической системе является кавитация. Кавитация начинается в зонах низкого давления (обычно на всасывании насоса или в сужениях потока), где воздух и растворенные газы в масле испаряются, образуя микроскопические пузырьки. Эти пузырьки затем внезапно схлопываются (коллапсируют) при попадании в зоны высокого давления. Этот коллапс создает ударные волны и локально очень высокие давления (тысячи бар). Эти ударные волны вызывают образование микроскопических ямок (питтинг) на металлических поверхностях, таких как рабочие колеса насосов, поверхности клапанов и внутренние стенки цилиндров, что со временем приводит к значительному износу и потере материала. Кавитация не только вызывает механический износ, но и генерирует высокий уровень шума и вибрации. Эти вибрации могут привести к ослаблению других компонентов системы или вызвать усталостные трещины.

Сжатие воздуха также генерирует тепло. Согласно принципу адиабатического сжатия, температура воздуха повышается при его внезапном сжатии. Постоянное сжатие и расширение воздуха в системе приводит к перегреву гидравлического масла. Перегретое масло теряет вязкость, снижает свои смазывающие свойства и становится более подверженным термическому разложению (окислению). Окисление сокращает срок службы масла, приводит к образованию отложений и шлама, которые засоряют фильтры и вызывают заедание клапанов. Это снижает общую эффективность системы и увеличивает затраты на техническое обслуживание.

Кроме того, пузырьки воздуха нарушают однородность масла и прерывают смазочную пленку. Это увеличивает трение между движущимися частями, ускоряя износ. Особенно чувствительные компоненты гидравлических насосов могут выйти из строя преждевременно из-за недостаточной смазки. Воздух также негативно влияет на возможности модуляции и точность позиционирования системы. Когда актуатору требуется точное позиционирование, «люфт» или «задержка», вызванные воздухом в системе, делают достижение требуемой точности невозможным. Это неприемлемо для роботизированных систем, станков с ЧПУ и других автоматизированных приложений.

Основные пути проникновения воздуха в гидравлические системы:

• Низкий уровень масла: Падение уровня масла в гидравлическом баке ниже минимального может привести к подсосу воздуха через всасывающую линию насоса.
• Герметичность всасывающих линий: Ослабленные соединения, треснувшие шланги или поврежденные уплотнения на всасывающей линии насоса могут подсасывать воздух извне из-за отрицательного давления.
• Износ уплотнений вала: Износ или повреждение уплотнений вала насоса или двигателя может допускать проникновение воздуха.
• Недостаточное удаление воздуха: Неправильное удаление воздуха после установки или технического обслуживания системы.
• Образование пены: Чрезмерная агитация масла, загрязнения или неправильный выбор масла могут привести к образованию пены, которая удерживает пузырьки воздуха в системе.
• Фильтры вентиляции бака: Забитые или поврежденные фильтры вентиляции бака могут создавать вакуум в баке, способствуя подсосу воздуха через всасывающую линию.