液压冲击产生的机理与防治的应用

　　在液压系统中,液压执行机构受到外部冲击载荷或快速关闭换向阀使高速运动的惯性负载急速停止或反向运动时,造成管路内液体流速发生急变,在管路内形成一个很高的压力峰值,这种现象叫做压力冲击。冲击压力可能高达正常工作压力的3到4倍,使系统中的元件、管道、仪表等遭到破坏;冲击产生的冲击压力使压力继电器误发信号,干扰液压系统的正常工作,影响液压系统的工作稳定性和可靠性;还使系统产生振动和噪音,联结件松动,造成漏油,压力阀调节压力改变;流量阀调节流量改变,影响系统正常工作。因此对液压冲击产生的机理分析及如何防治就显得尤为重要了。

　　1 液压冲击的基本理论分析

　　对于液压冲击产生的原因,我们可以将它分为两类。第一类是由于液压控制元件动作引起的液压冲击,如阀的阀口的换向或迅速关闭时产生的液压冲击;第二类是因外负载的速度变化而造成的液压冲击,如运动部件在快速运动中突然被制动停止产生压力冲击。无论引起液压冲击的原因属于哪一类,其实质上均是在外力作用下引起管路中液体流速产生剧烈变化,进而导致压力脉动,为此我们可以利用动量守恒定率推导液压冲击压力的公式,通过公式对引起液压冲击的根源进行分析。

　　1.1执行元件动作引起的液压冲击

　　如果管路是绝对刚体,并且忽略液体粘度及管径的变化影响,那么压力波在管路中的传播速度相当于液体中的声速C₀。

　　式中 E₀-液体的体积弹性模量;

　　Q-液体的密度。

　　但是,在实际中管路是有一定的弹性的,因此弹性管路中的压力波的实际传播速度C。

　　式中 E-管路材料的弹性模量;

　　d-管路内径;

　　D-管路的厚度。

　　通常,我们在实际工作中,为了计算简便快捷,我们将矿物油中压力波的传播速度取其平均值, C=1.32×10⁵cm/s

　　我们将引起压力波动原因的作用时间设为t,当t小于压力波在管路中往返一次所用时间T (T=2L/C)时,我们称之为完全冲击,此时产生的液压冲击压力最大升高值vP为,

　　式中,Δv—阀口关闭前后,液流流速之差;

　　L—管长;

　　t—换向时间,即关闭或开启液流通道的时间;　　当引起压力波动的原因作用时间较长,使t﹥T时,压力波返回波源位置,与产身的压力波形成反相波,从而削弱了压力波的作用,它的冲击压力远小于完全冲击压力,我们称之为非完全冲击,这时冲击压力为ΔP,

　　由此我们可以看出,液压冲击压力与作用时间、管路的内径成反比;与管路的长度、厚度、速度变化量、液体密度及管路的材料弹性模量成正比。