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在液压系统中,管路内流动的液体常常会因很快的换向和阀口的突然关闭,在管路内形成一个很高的压力峰值,这种现象叫液压冲击。别对液压冲击无以为然,许多的系统故障就是由于液压冲击引起的,今天就和大家一起聊聊液压冲击
液压冲击的危害
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、液压冲击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;
3、液压冲击引起震动和噪声、连接件松动,造成漏油、压力阀调节压力改变。
液压冲击产生的原因
1、管路内阀口快速关闭
当换向阀处于打开状态时,管中的流速为V0,压力为P0。若阀口突然关闭,管路内就会产生液压冲击。
直接冲击(完全冲击)时(t<T),管内冲击压力最大升值ΔP为ΔP=ρCΔV=ρL/(tV0)
间接冲击(非完全冲击)时(t>T), 管内冲击压力最大升值为
ΔP=ρCΔVT/t=ρC(V0-V1)T/t
式中:t——换向时间,即关闭或开启液流通道的时间;T=2L/c——当管长为L时,冲击波往返所需时间;ρ——液体密度;ΔV——阀口关闭前后,液流流速之差;C——管内冲击波在管中的传播速度,且。其中:E0——液体的弹性模数;E——管路中的弹性模数;d——管道内径;δ——管道壁厚。
2、运动部件在高速运动中突然被制动
此时产生压力冲击(惯性冲击)ΔP为
ΔP=ΣmΔV/(AΔt)
式中:Σm——运动部件的总质量;A——运动部件的有效端面积;Δt——制动时间;ΔV——速度改变值。
例如油缸活塞在行程中途突然停止或反向,主换向阀换向过快,活塞在缸端停滞或反向,均会产生压力冲击。
如何防止液压冲击
对于运动部件突然被制动、减速或停止产生的液压冲击,可采用的防止方法有:
1、在油缸行程接近终点的位置安装减速阀。当油缸运行至此处时,减速阀开始发挥作用,它如同一位谨慎的守门员,缓慢地关闭油路。这一过程就像是给汹涌的液压流设置了一道缓冲关卡,有效地缓解了液压冲击,让整个系统能够平稳过渡。
2、于油缸端部配备专门的缓冲装置,单向节流阀便是其中一种实用的选择。这个缓冲装置就像是一个精准的调速器,能够对油缸端部的排油速度进行精细控制。当活塞朝着缸端运动并最终停止时,在它的作用下,整个过程能够平稳进行,避免了因速度突变而产生的冲击,确保系统运行的稳定性。
3、在油缸回油控制油路中合理设置平衡阀和背压阀。对于那些需要快速下降或者水平运动的部件,这两个阀门的作用至关重要。平衡阀能够有效控制部件运动的速度和稳定性,防止前冲冲击的出现。同时,适当提高背压压力,可以为整个油路系统提供更稳定的支撑,进一步增强抗冲击能力。
4、橡胶软管在这个过程中也能发挥独特的作用。它像是一个能量吸收的 “海绵”,当液压冲击产生时,能够凭借自身的特性吸收冲击能量,从而减轻对整个液压系统的影响,就像为系统穿上了一层具有缓冲功能的 “防护服”。
5、在那些容易产生液压冲击的管路部位设置蓄能器,蓄能器就像是一个能量 “储存库”,当冲击压力产生时,它能够迅速吸收这些多余的能量,维持管路内压力的稳定,确保液压系统不受冲击的干扰,正常运行。
6、选用带阻尼的液压换向阀也是一个不错的办法。在此基础上,调大阻尼值,也就是关小两端的单向节流阀。这样的操作可以使液压换向过程更加平稳,避免因换向过快而引发的液压冲击,就像给液压流的转向设置了一个柔和的引导机制。
7、若液压冲击问题与活塞或活塞密封圈有关,我们可以重新选配活塞或者更换活塞密封圈。同时,适当降低工作压力,从根源上减轻或消除因活塞相关问题而导致的液压冲击现象,让整个液压系统恢复正常、稳定的运行状态。
对于阀口突然关闭产生的压力冲击,可采取下述方法排除或减轻:
1、减慢换向阀的关闭速度,即延长换向时间t。例如采用直流电磁阀比交流的液压冲击要小,或采用带阻尼的电液换向阀可通过调节阻尼以及控制通过先导阀的压力和流量来减缓主换向阀阀芯的换向(关闭)速度。液压换向阀也与此类似;
2、增大管径,减小流速,从而可减小流速的变化值,以减小缓冲压力;缩短管长,避免不必要的弯曲;采用软管也可获得良好效果。
3、在滑阀完全关闭前减缓液体的流速。如改进换向阀阀控制边的结构(在阀芯的棱边上开长方形或V型槽或做成锥形截流锥面),液压冲击可大为减小。
不学犹如叶离枝,风刀霜剑化尘泥。
时潮奔涌千帆竞,汰弱方知悔恨迟。
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