液压系统中的液压冲击现象及其产生原因

1.液压冲击产生的原因

当阀门K瞬间关闭时，管道中便产生液压冲击，液压冲击的实质主要是管道中的液体因突然停止运动而导致动能向压力能的瞬时转变。另外，液压系统中运动着的工作部件突然制动或换向时，由工作部件的动能将引起液压执行元件的回油腔和管路内的油液产生液压激振，导致液压冲击。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，但溢流阀反应迟钝，不能迅速打开时，便产生压力超调，也即液压冲击。

如图2-28所示，有一较大的容腔（如液压缸或蓄能器）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。

图2-28 液压冲击

2.液体突然停止运动时产生的液压冲击

在图2-28中，设管道的截面积为A，长度为l，管道中液流的流速为v，密度为ρ。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ρAlv²/2转化为液体的弹性能AlΔp²/（2k′），即ρAlv²/2=AlΔp²/（2k′）所以

式中 Δp——液压冲击时压力的升高值；

k′——液体的等效体积弹性模量；

c——冲击波在管道中的传播速度。

式中 k——液体的体积弹性模量；

d——管道内径；

δ——管道壁厚；(www.xing528.com)

E——管道材料的弹性模量；冲击波在管道中的液压油内的传播速度c一般约为890～1270m/s。

完全冲击与非完全冲击：当阀门关闭时间t小于压力波来回一次所需的时间t_c（临界关闭时间），即t<t_c（t_c=2l/c），称为完全冲击，否则，称为非完全冲击。

非完全冲击时引起的压力峰值比完全冲击时的低，按下式计算

3.运动部件制动时产生的液压冲击

设总质量为∑m的运动部件在制动时的减速时间为Δt，速度的减小值为Δv，液压缸的有效工作面积为A，则根据动量定理可近似地求得系统中的冲击压力Δp，

因ΔpAΔt=∑mΔv所以

4.减小液压冲击的措施

由以上分析可知，采取以下措施可减小液压冲击：

1）使直接冲击变为间接冲击，这可用减慢阀的关闭速度和减小冲击波传递距离来达到；

2）限制管道中油液的流速v；

3）用橡胶软管或在冲击源处设置蓄能器，以吸收液压冲击的能量；

4）在容易出现液压冲击的地方，安装限制压力升高的安全阀。