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液壓沖擊消除措施的探討與應(yīng)用

文檔作者：裴學(xué)智文檔來(lái)源：安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年11月02日
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Hydraulics Pneumatics＆ Seals／No．2．2010
液壓沖擊消除措施的探討與應(yīng)用
裴學(xué)智
(安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司，河南安陽(yáng)455004)
摘要：本文闡述了液壓沖擊產(chǎn)生的現(xiàn)象、原因及危害，對(duì)多種減小液壓沖擊的措施進(jìn)行了探討，并介紹了部分應(yīng)用實(shí)例。
關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng)；液壓沖擊；液壓震動(dòng)
中途分類號(hào)：TH137．5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008—0813(2010)02—0009—03
Discussion and Application on Eliminating the Hydraulic Impact
PEI Xue—zhi
(Anyang Steel&amp;amp;Iron Co．Ltd．Anyan 455004，China)
Abstract：The phenomena and cause of hydraulic impact and the resulting huge harm to the hydraulic system was discussed in the paper，in
the mean time it also proposed some measurements to decrease the hydraulic impact and introduced some applications for example．
Key Words：hydraulic system；hydraulic impact；hydraulic shock
O 引言
在液壓系統(tǒng)中，當(dāng)液壓泵突然啟動(dòng)或停止，液壓
閥突然關(guān)閉或開(kāi)啟，液壓缸突然運(yùn)動(dòng)或停止時(shí)系統(tǒng)內(nèi)
局部壓力就會(huì)發(fā)生突然變化，造成液壓沖擊。發(fā)生液
壓沖擊時(shí)系統(tǒng)內(nèi)局部壓力變化的峰值可達(dá)正常工作壓
力的幾倍，不僅極易引起系統(tǒng)震動(dòng)，而且有可能使密
封破損、管道爆裂、焊縫開(kāi)裂，造成系統(tǒng)漏油，還可
能使調(diào)壓閥和流量閥損壞、壓力計(jì)流量計(jì)失靈、壓力
繼電器和順序閥誤發(fā)信號(hào)等故障，既影響系統(tǒng)的工作
質(zhì)量又縮短其使用壽命。
1 液壓沖擊原因分析
液壓沖擊是系統(tǒng)中動(dòng)作元件及負(fù)載工作狀況發(fā)生
變化時(shí)管道內(nèi)液壓油局部壓力瞬時(shí)急劇上升的現(xiàn)象。
這種現(xiàn)象主要由于液壓油和動(dòng)作元件及負(fù)載具有慣性
引起的。根據(jù)其發(fā)生時(shí)在系統(tǒng)中的部位可分為液壓閥
前或液壓閥后。
(1)對(duì)于液壓閥前液壓沖擊形成的原因主要是
由于液壓油的慣性作用。當(dāng)液壓閥閥口突然關(guān)閉時(shí)，
液壓油通道被迅速關(guān)閉，使液壓油速度迅速降為0
甚至反向，在慣性力作用下，液壓油的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為
壓勢(shì)能沖撞液壓系統(tǒng)產(chǎn)生液壓沖擊波并迅速在管道
內(nèi)傳播，導(dǎo)致液壓沖擊發(fā)生。其液壓沖擊波壓力規(guī)
律如圖1所示。
圖1中豎坐標(biāo)值為沖擊壓力與系統(tǒng)正常工作壓力
的差值，t為沖擊波持續(xù)時(shí)間。
收稿日期：2009—05—2O
作者簡(jiǎn)介：裴學(xué)智，男，2003年畢業(yè)于武漢科技大學(xué)液壓專業(yè)，曾負(fù)
責(zé)安陽(yáng)鋼鐵一廠液壓系統(tǒng)的維護(hù)工作。
／／^＼ { 閥口關(guān)閉、
，
／ 一’ 、
、
， 一一
＼ ＼ ＼，／ ， ／ ＼＼＼／ ＼～ ＼＼
2￡ ～ 閥口開(kāi)啟
圖1 液壓沖擊的壓力變化
以等直徑管端突然關(guān)閉為例，如圖2所示。
等徑管道
三一
圖2 等徑管道中的液壓沖擊
當(dāng)管道內(nèi)液壓油以速度 流動(dòng)著，管端突然關(guān)
閉，運(yùn)動(dòng)著的液壓油沖擊關(guān)閉了的閥門，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化
為壓勢(shì)能，沖擊波在管道內(nèi)迅速傳播，使管道內(nèi)局部
液壓油壓力驟然升高，其壓力變化遵從圖1所示的
規(guī)律。
其P 最高壓力峰值可根據(jù)以下公式 計(jì)算：
p? = 。： √告(1+ 詈)告 (1)
式中P? ——最大沖擊壓力，即液壓沖擊波處于第
一個(gè)波峰時(shí)的壓力；
p— — 液壓油的密度；
t，—— 液壓沖擊發(fā)生前的液壓油速度；
9
液壓氣動(dòng)與密封／2010年第2期
— — 液壓油中沖擊壓力傳播速度，
(1+ E 6)～ ；
液體的體積彈性模數(shù)，對(duì)液壓油取
K =1700MPa；
E—— 管材彈性模數(shù)；
d— —管道內(nèi)徑；
— — 管壁厚度。
(2)對(duì)于液壓閥后液壓沖擊形成的原因主要是運(yùn)
動(dòng)部件(液壓活塞和負(fù)載)的慣性作用。運(yùn)動(dòng)部件由
液壓油推動(dòng)，當(dāng)其突然制動(dòng)或換向時(shí)，高速運(yùn)動(dòng)部件
在慣性力作用下擠壓封閉中的液壓油，使其動(dòng)能轉(zhuǎn)化
為壓勢(shì)能導(dǎo)致液壓沖擊。
其沖擊壓力規(guī)律遵守動(dòng)量定理，即¨
,Xp= (2)
式中卸——沖擊壓力；
Σm—— 運(yùn)動(dòng)部件的總質(zhì)量；
△ —— 運(yùn)動(dòng)部件速度變化量；
A——運(yùn)動(dòng)部件有效作用面積；
△ —— 制動(dòng)時(shí)間。
2 減小液壓沖擊措施的探討
根據(jù)以上分析，減小液壓沖擊可以通過(guò)使用液壓
元件吸收或釋放沖擊產(chǎn)生的動(dòng)能來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)
減小換向閥的換向速度和液壓缸停止前或反向前的速
度來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此一般液壓缸動(dòng)作特點(diǎn)需要設(shè)計(jì)為慢啟
動(dòng)一快運(yùn)行一慢停止。根據(jù)此原理，下面探討一些可
以減小液壓沖擊的措施。
(1)合理設(shè)計(jì)管道。合理選擇管道的材質(zhì)、大
小、管壁厚度并適當(dāng)增大其安全系數(shù)，減小彎道，使
用軟管都能減小液壓沖擊和震動(dòng)。
(2)一般采用蓄能器和安全閥減小液壓沖擊。蓄
能器能夠吸收系統(tǒng)中產(chǎn)生的液壓沖擊和壓力脈動(dòng)，使
沖擊壓力峰值大大減小。安全閥能夠使液壓沖擊產(chǎn)生
的超過(guò)工作壓力的液壓油溢流流回油箱，減小了沖擊
對(duì)閥體及管道的危害。蓄能器要安裝在造成液壓沖擊
的液壓閥前，如果位置靠近液壓閥，起到的效果會(huì)
更好。
(3)對(duì)于采用電液換向閥的大流量系統(tǒng)，可以在
滿足執(zhí)行元件動(dòng)作要求的情況下，通過(guò)減小主閥芯換
向速度來(lái)減小液壓沖擊，如利用節(jié)流閥或阻尼控制先
導(dǎo)閥的壓力和流量，減小推動(dòng)主閥芯的力和換向速
10
度，從而減小沖擊。
(4)對(duì)于負(fù)載較重或前沖速度非常迅速的液壓回
路中，可以設(shè)置平衡閥和背壓閥，以增加快速下降或
水平運(yùn)動(dòng)的阻力，通過(guò)調(diào)節(jié)背壓壓力，可以控制沖擊
速度。在立式液壓機(jī)和臥式液壓機(jī)中分別采取了平衡
閥和背壓閥就屬于這種情況。
(5)在系統(tǒng)回路中設(shè)置比例調(diào)速閥。在工況允許
條件下在系統(tǒng)中設(shè)置比例調(diào)速閥實(shí)現(xiàn)液壓缸平緩?fù)Ｖ?
無(wú)沖擊。
3 減小液壓沖擊措施的實(shí)際應(yīng)用
圖3為某鋼廠橫切剪液壓壓緊系統(tǒng)，根據(jù)橫切
剪工作規(guī)律， 當(dāng)待剪鋼板進(jìn)入橫切剪之后，橫切剪
先
圖3 橫切剪液壓系統(tǒng)
兩側(cè)的壓緊塊液壓缸向下運(yùn)動(dòng)壓緊鋼板，此時(shí)壓緊
塊液壓缸需要的液壓壓力最大； 當(dāng)橫切剪剪斷鋼板，
壓緊塊空載返回，因此向上運(yùn)動(dòng)時(shí)系統(tǒng)只需要克服
活塞和壓緊塊重力即可。從圖可知，系統(tǒng)在液壓缸
有桿腔設(shè)置了單向減壓閥3，它的作用是減小壓緊塊
返回時(shí)無(wú)桿腔的壓力從而減小對(duì)缸體沖擊。此橫切
剪投產(chǎn)以后，發(fā)現(xiàn)其液壓壓緊系統(tǒng)在換向閥換向時(shí)，
閥臺(tái)和管道震動(dòng)非常大，閥臺(tái)、管道焊縫及管接頭
處有滲油現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)技術(shù)人員研究及向生產(chǎn)廠家詢
問(wèn)，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)廠家在供貨時(shí)遺漏雙單向節(jié)流閥4，其
安裝位置如圖4所示。
從圖4可知，電液換向閥的先導(dǎo)閥輸出液壓油經(jīng)
過(guò)雙單向節(jié)流閥4作用到主閥芯兩端。節(jié)流閥4可減
小先導(dǎo)閥輸出流量，從而減小主閥芯受力和速度t，。
所以只要減小節(jié)流閥開(kāi)口度就可減小主閥芯換向時(shí)的
=
Hydraulics Pneumatics＆ Seals／No．2．2010
先
圖4 橫切剪改進(jìn)之后的液壓系統(tǒng)
速度，進(jìn)而減小液壓沖擊。
實(shí)踐表明，安裝雙單向節(jié)流閥4之后，閥臺(tái)及管
道震動(dòng)明顯減弱，滲油現(xiàn)象消失。
4 結(jié)語(yǔ)
(1)由于液壓系統(tǒng)中液壓沖擊始終是存在無(wú)法絕
對(duì)消除的，所以液壓系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)要嚴(yán)格遵守國(guó)家標(biāo)
— +一“—+一··—+一-·+ ··-4-·--+-
準(zhǔn)，在壓力和流量大的系統(tǒng)中可選擇足夠的安全
系數(shù)。
(2)選擇質(zhì)量有保證的液壓元件，監(jiān)測(cè)元件，在
施工中對(duì)管道中的焊縫嚴(yán)格把關(guān)，避免不合格焊縫。
(3)實(shí)際上某些液壓元件不夠靈敏，也會(huì)造成液
壓沖擊，如限壓式變量液壓泵在油壓升高時(shí)不能及時(shí)
減少輸油量，對(duì)于此種系統(tǒng)需要采用蓄能器吸收壓力
或流量脈動(dòng)。
參考文獻(xiàn)
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社。2005．
中國(guó)液壓氣動(dòng)密封件工業(yè)協(xié)會(huì)
第六屆會(huì)員代表大會(huì)選舉產(chǎn)生新一屆領(lǐng)導(dǎo)集體
在上海隆重召開(kāi)的中國(guó)液壓氣動(dòng)密封件工業(yè)協(xié)會(huì)第六屆會(huì)員代表大會(huì)上，來(lái)自液壓液力氣動(dòng)密封行業(yè)
會(huì)員單位的260位代表齊聚一堂，選舉產(chǎn)生了協(xié)會(huì)新一屆的領(lǐng)導(dǎo)集體。
會(huì)議依照協(xié)會(huì)章程規(guī)定和有關(guān)程序規(guī)定，通過(guò)如下決議：
一
、會(huì)議以無(wú)記名投票方式選舉產(chǎn)生了由北京華德液壓工業(yè)集團(tuán)有限公司等41個(gè)單位(人)組成的中
國(guó)液壓氣動(dòng)密封件工業(yè)協(xié)會(huì)第六屆常務(wù)理事會(huì)。
二、選舉沙寶森同志為中國(guó)液壓氣動(dòng)密封件工業(yè)協(xié)會(huì)第六屆理事會(huì)理事長(zhǎng)；選舉杜旭東、顧智毅、林
真真、謝志剛、李利、叢黎明、王少瑜、黃興、陳學(xué)東、郭洪凌、潘正東等11位同志為中國(guó)液壓氣動(dòng)密封
件工業(yè)協(xié)會(huì)第六屆理事會(huì)副理事長(zhǎng)；選舉楊補(bǔ)春同志為第六屆理事會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)。
三、由秘書(shū)長(zhǎng)提名，會(huì)議通過(guò)聘任程曉霞(常務(wù))、李耀文、于鴻立等三位同志為中國(guó)液壓氣動(dòng)密封件
工業(yè)協(xié)會(huì)第六屆理事會(huì)副秘書(shū)長(zhǎng)。
四、由沙寶森理事長(zhǎng)提名，會(huì)議一致同意推舉于珍同志為中國(guó)液壓氣動(dòng)密封件工業(yè)協(xié)會(huì)為名譽(yù)理事長(zhǎng)；
聘請(qǐng)中國(guó)工程院院士曾廣商、王玉明；行業(yè)資深專家王長(zhǎng)江、黃人豪、王雄耀、趙彤等六位同志為協(xié)
會(huì)特別顧問(wèn)；聘請(qǐng)楊爾莊同志為榮譽(yù)顧問(wèn)。
會(huì)議期間新當(dāng)選的理事單位代表上海博世力士樂(lè)液壓及自動(dòng)化有限公司工業(yè)液壓部總經(jīng)理?xiàng)钶x、寧波
廣天賽克思液壓有限公司董事長(zhǎng)吳賽珍、寧波索諾工業(yè)自控設(shè)備有限公司總經(jīng)理毛信強(qiáng)、新當(dāng)選的第六屆
理事會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)、副理事長(zhǎng)紛紛發(fā)言表示：珍惜協(xié)會(huì)賦予的重任，竭力為中國(guó)液氣密行業(yè)做出更大的貢獻(xiàn)!

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