液压冲击计算与控制方法

　　1 液压冲击与危害

　　设备在工作过程中,当换向阀迅速地换向或关闭油路时,系统管道中的液压油因突然改变运动而导致动能向压力能的瞬时转变,系统内就会产生液压冲击。另外,液压系统中某些元件的动作不够灵敏,也会产生液压冲击,如系统压力突然升高时,溢流阀不能迅速打开,便产生压力超调,产生液压冲击;限压式变量液压泵,当压力升高时不能及时减小排量而造成压力冲击。

　　液压冲击的危害有

　　(1)冲击压力可高达正常工作压力的3~4倍,使液压系统中的元件、管道、仪表等遭到破坏。

　　(2)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,产生误动作,造成设备故障及事故。

　　(3)引起振动和噪声、连接件松动,造成漏油、压力阀调节压力改变,并使油温升高。

　　2 液压冲击波速度计算

　　液压冲击过程的实质是液体动能的转变,它与冲击波的传播速度c有密切关系,传播速度c决定了能量的变化大小。若不考虑液压油黏度变化的影响,冲击波的传播速度

　　式中 K液压油的等效体积弹性模量,Pa;

　　K液压油的体积弹性模量,Pa;

　　Q密度, kg/m³;

　　E)))管道材料的弹性模量,Pa;

　　d管道内径,mm;

　　D管道壁厚,mm。

　　工程中,常将矿物液压油的体积弹性模量取为K=900MPa,密度Q=900 kg/m3,式(1)变为

　　当管道材料一定时,管径与壁厚的比值越大,冲击传播速度越小。

　　3 管内冲击压力最大升值$p计算

　　如图1所示,有一较大的容腔(液压缸或蓄能器)和在另一端装有阀门的管道相连,容腔的体积较大,认为其中的压力p是恒定的,阀门开启时,管道内的液体以流速v流过,当不考虑管中的压力损失时,即均等于p。设管道的截面积为A,长度为l,当管道的末端突然关闭时,液体立即停止运动。根据能量转化和守衡定律,液体的动能转化为液体的弹性能

　　冲击压力最大升值$p与流速v成正比。液压冲击波的传递、反射、液流方向的变化将反复进行,直到耗尽引起冲击的能量,冲击现象才会结束。因此,管路中的流速突然变化是产生冲击的外界条件,而液体本身的可压缩性和惯性是产生冲击现象的内在因素。

　　4 液压缸运动速度急剧变化时,液压冲击压力最大升值$p计算

　　液压缸的运动部件运动速度取决于流量,当突然改变流量时(如阀口关闭),由于液压油的惯性作用,产生液压冲击。冲击压力最大升值$p为液压油惯性冲击和运动部件惯性冲击产生的压力升值之和,即