液压与气压传动教程 液压技术 第2章 液压传动基础知识(18)

由上式可知，冲击压力比完全冲击时为小，而且当t越大，则Δp将越小。

从以上各式可以看出，要减小液压冲击，可以增大关闭通道的时间t，或者减少冲击波从起始点开始再反射到起始点的时间T，也就是减小冲击波传播的距离l。

〔例2-8〕如图2-30所示的液压系统的一部分，从气体蓄能器1到电磁换向阀2之间的管路长l=4m，管子直径d=12mm，管壁厚度δ=1mm，钢管材料的弹性系数E=2.2×107牛顿/厘米2，使用的油液为10号航空液压油，其容积弹性模数K=133000N/cm2，密度ρ=900kg/m3。管路中以流速v0=5m/s流向电磁换向阀。当电磁换向阀以t=0.02s的时间快速将阀门完全关闭，试求在管路中所产生的冲击压力。

解 

再求出2l/c值来确定是直接液压冲击还是间接液压冲击。

2l/c=2×4/1170=0.0068

电磁阀关闭时间t=0.02s大于2l/c=0.0068s，所以此处的液压冲击为不完全液压冲击，因此它的冲击压力值(N/m2)为：

Δp=T/tρcv0=0.0068/0.02×900×1170×5=17.9×105

图 2-34液体和运动惯性联合作用

4.液体和运动件惯性联合作用而引起的液压冲击 设有一用换向阀控制的油缸如图2-34所示。活塞拖动负载以v0的起始速度向右移动，活塞及负载的总重量为G，如换向阀突然关闭，活塞及负载在换向阀关闭后t时间内停止运动，由于液体及运动件的惯性作用而引起的液压冲击可按下述方法计算。

活塞及负载停止运动时，从换向阀到油缸及从油缸回油到换向阀的整个液压回路中的油液均停止流动。因活塞及负载原有动量作用于A腔油液上，所以A腔及l1管路中的压力高于B腔及l2管路中的压力。但是在计算液压冲击最大压力升高值时，应计算管路中由于油液惯性而产生的最大压力升高值。根据式(2-79)计算由于油液惯性在导管中产生的液压冲击压而引起的液压冲击力为：

(2-82)

式中：A为油缸活塞面积；li为第i段管道的长度；Ai为油液第i段管道的有效面积；v0为产生液流变化前的活塞速度；t为活塞由速度v0到停止的变化时间；g为重力加速度。

式(2-82)中对于油缸中油液的惯性因油缸长度和活塞速度与管道长度及管中流速相比较是很小的，故可忽略不计。

活塞及负载惯性所引起A腔油液压力升高值，根据动量定理应为:

(2-83)

所以A腔及管路l1中最大压力升高值为：

(2-84)

式(2-84)中如在t时间内活塞的速度不是从v0降到零，而且以v0降到v1′，只要从v0-v1′代替式中v0即可。

液压冲击的危害是很大的。发生液压冲击时管路中的冲击压力往往急增很多倍，而使按工作压力设计的管道破裂。此外，所产生的液压冲击波会引起液压系统的振动和冲击噪声。因此在液压系统设计时要考虑这些因素，应当尽量减少液压冲击的影响。为此，一般可采用如下措施。

(1)缓慢关闭阀门，削减冲击波的强度；

(2)在阀门前设置蓄能器，以减小冲击波传播的距离；

(3)应将管中流速限制在适当范围内，或采用橡胶软管，也可以减小液压冲击；

(4)在系统中装置安全阀，可起卸载作用。

二、空穴现象

一般液体中溶解有空气，水中溶解有约2%体积的空气，液压油中溶解有(6%～12%)体积的空气。成溶解状态的气体对油液体积弹性模量没有影响，成游离状态的小气泡则对油液体积弹性模量产生显著的影响。空气的溶解度与压力成正比。当压力降低时，原先压力较高时溶解于油液中的气体成为过饱和状态，于是就要分解出游离状态微小气泡，其速率是较低的，但当压力低于空气分离压pg时，溶解的气体就要以很高速度分解出来，成为游离微小气泡，并聚合长大，使原来充满油液的管道变为混有许多气泡的不连续状态，这种现象称为空穴现象。油液的空气分离压随油温及空气溶解度而变化，当油温t=50℃时，pg＜4×106Pa(0.4bar)(绝对压力)。