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环亚集团液压系统中液压冲击产生的原因及预防

发布时间:2020-07-17 01:20

  液压系统中液压冲击产生的原因及预防措施_李正祥_机械/仪表_工程科技_专业资料。液压系统冲击

  第 12 卷 第 1 期 2014 年 2 月 实验科学与技术 Experiment Science and Technology Vol. 12 No. 1 Feb. 2014 液压系统中液压冲击产生的原因及预防措施 李正祥 ( 重庆工程职业技术学院 机械工程学院,重庆 400037) 摘要: 介绍了管路中流动的液体因液流速度突变、运动部件被制动或换向引起的液压冲击,分析了产生液压冲击的原因及 危害,提出了预防液压冲击的措施,对提高液压系统工作的可靠性和稳定性提供了理论依据。 关 键 词: 液压系统; 液压冲击; 原因; 预防措施 中图分类号: TH137 文献标志码: A doi: 10. 3969 / j. issn. 1672 - 4550. 2014. 01. 006 Reasons and Precautions to Cause Hydraulic Shock in Hydraulic System LI Zhengxiang ( Department of Electromechanical,Chongqing Vocational Institute of Engineering,Chongqing 400037,China) Abstract: This paper introduces the hydraulic shock resulted from the liquid velocity mutation of the flow liquid in the pipe and moving parts brake or exchange,analyzes the reasons to cause hydraulic and hazards of it,and proposes precautions of hydraulic shock which provides a basis for improving the reliability and stability of hydraulic system. Key words: gydraulic system; hydraulic impact; reasons; precautions 在液压系统中,当液体流动方向突然改变或停 止时,液体流动速度发生急剧变化。由于流动液体 的惯性和运动部件的惯性,使系统中的压力在某一 瞬间突然急剧上升,形成一个压力峰值,这种现象 称为液压 冲 击[1]。 液 压 冲 击 形 成 的 瞬 时 压 力 峰 值 称为冲击压力,其值是正常工作压力的 3 ~ 4 倍。 它不仅会引起系统产生巨大的振动和噪声,恶化工 作条件,导致密封装置、管路和液压元件损坏,还 会引起某些液压元件产生误动作,破坏系统的工作 循环,降低设备的工作质量或造成设备的损坏。因 此,研究液压冲击产生的原因及危害,采取减小和 预防液压冲击的措施,对提高液压系统的工作稳定 性和工作性能有着重要的意义。 的压力均等于 p( 因容腔的容积较大) 。当阀门迅速 关闭时,液流不能再从输出端排出,在这一瞬间, 靠近阀门 K 处的液体立即停止运动使流速降为零, 液体被高度压缩,根据能量守恒定律,这时液体的 动能转变为液体的压力能,从而使液体的压力急剧 上升而产生液压冲击。这一压力冲击波以高速( 即 液体介质中的声速,实验得知,矿物油中声速为 1 330 m / s) 在管内往复传递,使管路中压力不断振 荡。但由于管路的弹性变形和液压阻力的影响,压 力冲击波将逐渐衰减,最后趋向稳定,其冲击压力 与时间的关系曲线 液压冲击产生的原因 1. 1 阀口迅速关闭时产生的液压冲击 在液压系统中,图 1 为液压管路的某一部分, 在管道的一端装有较大的容腔( 如液压缸、液压马 达、储能器等) 与管道连接,在管道的另一输出端 装有一个阀门 K。当阀门开启时,管道中的液体以 流速 v 流过,若不考虑管道中的压力损失,管路中 图 1 流速突变引起的液压冲击 收稿日期: 2013 - 03 - 28; 修改日期: 2013 - 06 - 04 作者简介: 李正祥( 1954 - ) ,男,副教授,主要从事液压 与气动技术方面的科研和教学工作。 图 2 冲击压力与时间的关系曲线 运动部件制动时产生的液压冲击 在液压系统中,高速运动工作部件的惯性力也 会引起系统产生液压冲击。设运动部件的总质量为 ∑m,运动速度为 v0[3],当液压缸的运动部件被制 动时,运动部件由于惯性作用仍在向前运动,经过 一段时间后运动才能完全停止,使液压缸内和管道 中的压力急剧上升而产生液压冲击。这时运动部件 的动能被回油腔中液体所形成的液体弹簧所吸收, 若不考虑损失,可认为这两部分能量相等,经推导 可得出冲击压力 Δp 的表达式为: ∑mE 槡 Δ p = v ν0 式中: Δp 为冲击压力,单位为 N /m2; ∑m 为运动 部件的总质量,单位为 kg; ν0 为运动部件的运动速 度,单位为 m /s; E 为液体的体积弹性模量,单位 为 N /m2; V 为回油腔容积,单位为 m3。 由上式可知,运动部件质量越大、运动速度越 快,制动时产生的冲击压力也就越大。 1. 3 缓冲装置失灵时产生的液压冲击 1) 可变节流槽式缓冲装置。在内圆磨床上,液 压缸的缓冲装置结构如图 3 所示,在缓冲柱塞上开 有三角节流沟槽[4],当活塞移动到右端时,活塞上 的缓冲柱塞进入端盖缓冲孔内,使端盖缓冲孔内的 油液只能经缓冲柱塞上的三角节流沟槽流回油箱, 使活塞受到制动缓冲作用。随着活塞的运动,三角 节流沟槽通流面积逐渐减小,缓冲作用逐渐增强, 从而使缓冲压力变化比较平稳。当缓冲柱塞外圆与 液压缸端盖缓冲孔因磨损而配合间隙增大时,三角 节流沟槽不起缓冲作用,便形成较大的液压冲击[4]。 图 3 可变节流槽式缓冲装置结构图 2) 带节流阀的缓冲装置。在组合机床上,液压 缸的缓冲装置结构如图 4 所示,当活塞移动到右端 时,活塞上的缓冲柱塞与端盖缓冲孔因配合间隙较 小,无缓冲油液通过[5],端盖缓冲孔内的油液只能 经节流阀流回油箱,使活塞受到制动缓冲作用。调 节节流阀的通流面积,可以改变回油流量,从而改 变活塞缓冲减速时的速度,实现缓冲。如果节流阀 调整不当或堵塞,也将会产生较大的液压冲击。 图 4 带节流阀的缓冲装置结构图 1. 4 液压元件动作不灵敏时产生的液压冲击 在液压系统中溢流阀作安全阀使用时,当系统过 载使压力升高,溢流阀反应迟钝,不能及时迅速打 开,会导致系统管道内压力急剧升高而产生液压冲 击; 限压式自动调节的变量液压泵,当油压升高不能 及时减小输出流量时,也会使系统产生液压冲击。 2 液压冲击的预防措施 液压冲击危害极大,根据其产生的原因,可采 取适当措施来防止和减小液压冲击的产生,常用的 预防措施有: 1) 延长阀门开闭时间和运动部件的制动时间。 液压系统使用情况表明,当运动部件的制动时间大 于 0. 2 s,就能大大降低液压冲击。 2) 限制管路中液体的流速。适当增大管径或 采用橡胶软管,尽量缩短管道的长度、避免不必要 的管道弯曲,均能减小液压冲击。 3) 限制运动部件的运动速度。在液压系统中用 液控换向阀换向时,可使被控阀芯一端的排油经节 流装置( 单向节流阀) 控制液压缸端部的排油速度, 以减慢换向阀阀芯的移动速度,即延长速度变化时 间,使活塞运动到液压缸端部停止时平稳无冲击。 4) 设置蓄能器。在液压控制阀的前面安装蓄 能器,以缩短压力冲击波的传播距离,使控制阀突 然关闭或换向所引起的冲击压力得到吸收,以降低 冲击压力峰值,如图 5 所示。蓄能器安装在液压泵 的出口处,可吸收液压泵的压力脉动。 5) 设置安全阀。在液压缸的入、出口处安装 安全阀,使调整压力高于液压缸额定压力的 5 ~ 15 ,以限制活塞在行程中停止或换向时所产生的 液压冲击。 ( 下转第 18 页) ·18· 实验科学与技术 2014 年 2 月 射) ,测量得到“样品透射光谱信号”。用“基底信 号”—“样 品 透 射 光 谱 信 号”= “样 品 反 射 光 谱 信 号”,然后用“样品反射光谱信号”/ “基底信号”= “样品反射效率”。在“样品反射效率”图谱上即可 读出“反 射 效 率”“反 射 峰 值 波 长 ”和“反 射 光 波 带 宽”。图 2 是测量某反射光栅的结果图谱,上图中 三条谱线从上到下依次为“基底信号”“样品透射光 谱信号”“样品反射光谱信号”; 下图谱线为“样品 反射效率”。从下图中可读出该光栅的反射峰值波 长为 602 nm、环亚集团, 衍 射 效 率 峰 值 为 65 、 带 宽 为 48 nm、半带宽为 25 nm。 2 结束语 该检测 装 置 所 用 部 件 均 为 常 见 器 材, 搭 建 方 便、测量简单易行、测量精度较高,利用该装置可 以方便地测量反射光栅的衍射效率。该装置的优点 有: ( 1) 因测量的是透射光通量,所以测量过程中 不用经常移动接收器来寻找衍射光方向,提高了测 量的可操作性和准确性。( 2) 该测量方法自动扣除 了光栅表面的反射因素,得到的反射光谱即是样品 的实际反射光谱。( 3) 样品放在单色仪出口和光电 倍增管之间,测得的结果重复性好,光路调整容 易。( 4) 在样品室里用聚光镜汇聚透射光线到光电 倍增管,可以有效避免测量环境中杂散光的影响, 该装置可以在不太暗的环境下测量。 参考文献 图 2 反射光栅特性测量结果图谱 [1] 王策,浦东林,朱天淳,等 . 自制全色超细颗粒卤化 银乳剂及其反射全息特性[J]. 光电子·激光,2003, 14( 12) : 1349 - 1367. [2] 许蕾,张肇群 . 一种实用的全息图衍射效率测量方法 [J]. 光学技术,1995( 5) : 15 - 19. [3] 王芳,齐向东,于宏柱,等 . 平面反射光栅衍射效率 自动测试仪的设计 与 分 析[J]. 光 谱 学 与 光 谱 分 析, 2009,29( 2) : 556 - 559. 櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴 ( 上接第 16 页) 流速度的突变; 另一方面要设法吸收或释放冲击能 量,防止 瞬 时 压 力 的 剧 增[6]。 另 外, 要 重 视 对 液 压系统的维护保养,消除潜在的因素; 对液压系统 出现的故障要及时进行分析和处理,将其危害降到 最低程度,确保液压系统运行的高效性,提高液压 系统工作的可靠性。 参考文献 图 5 用蓄能器吸收液压冲击 3 结束语 液压系统中液压冲击产生的原因是复杂多样 的,但其本质原因是液体流速的突变。要减小液压 冲击对液压系统造成的危害,一方面要设法降低液 [1] 梁兴义,徐蒙良 . 液压传动与采掘机械[M]. 北京: 煤炭工业出版社,1997. [2] 王懋瑶 . 液压系统故障判断与排除方法[M]. 天津: 天津科学技术出版社,1985. [3] 俞 启 荣 . 液 压 传 动[M]. 北 京: 机 械 工 业 出 版 社, 1995. [4] 张宏友 . 液压与气动技术[M]. 大连: 大连理工大学 出版社,2009. [5] 史纪定,嵇光国 . 液压系统故障诊断与维修技术[M]. 北京: 机械工业出版社,1990. [6] 朱新才,周秋沙,周雄,等 . 液压与气动技术[M]. 重庆: 重庆大学出版社,2008.