液压冲击消除措施的探讨与应用

　　0　引言

　　在液压系统中,当液压泵突然启动或停止,液压阀突然关闭或开启,液压缸突然运动或停止时系统内局部压力就会发生突然变化,造成液压冲击。发生液压冲击时系统内局部压力变化的峰值可达正常工作压力的几倍,不仅极易引起系统震动,而且有可能使密封破损、管道爆裂、焊缝开裂,造成系统漏油,还可能使调压阀和流量阀损坏、压力计流量计失灵、压力继电器和顺序阀误发信号等故障,既影响系统的工作质量又缩短其使用寿命。

　　1　液压冲击原因分析

　　液压冲击是系统中动作元件及负载工作状况发生变化时管道内液压油局部压力瞬时急剧上升的现象。这种现象主要由于液压油和动作元件及负载具有惯性引起的。根据其发生时在系统中的部位可分为液压阀前或液压阀后。

　　(1)对于液压阀前液压冲击形成的原因主要是由于液压油的惯性作用。当液压阀阀口突然关闭时,液油通道被迅速关闭,使液压油速度迅速降为0甚至反向,在惯性力作用下,液压油的动能转化为压势能冲撞液压系统产生液压冲击波并迅速在管道传播,导致液压冲击发生。其液压冲击波压力规律如图1所示。

　　图1中竖坐标值为冲击压力与系统正常工作压力的差值,t为冲击波持续时间。

　　当管道内液压油以速度υ流动着,管端突然关闭,运动着的液压油冲击关闭了的阀门,将动能转化为压势能,冲击波在管道内迅速传播,使管道内局部液压油压力骤然升高,其压力变化遵从图1所示的规律。

　　其pr最高压力峰值可根据以下公式[2]计算:

　　式中　prmax———最大冲击压力,即液压冲击波处于第一个波峰时的压力;

　　ρ———液压油的密度;

　　υ———液压冲击发生前的液压油速度;

　　α———液压油中冲击压力传播速度,

　　K———液体的体积弹性模数,对液压油取K=1700MPa;

　　E———管材弹性模数;

　　d———管道内径;

　　δ———管壁厚度。

　　(2)对于液压阀后液压冲击形成的原因主要是运动部件(液压活塞和负载)的惯性作用。运动部件由液压油推动,当其突然制动或换向时,高速运动部件在惯性力作用下挤压封闭中的液压油,使其动能转化为压势能导致液压冲击。

　　其冲击压力规律遵守动量定理,即[1]

　　式中　Δp———冲击压力;

　　∑m———运动部件的总质量;

　　Δυ———运动部件速度变化量;