液压冲击消除措施的探讨与应用.pdf

Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s＆ S e a l s ／ No ． 2 ． 2 0 1 0 液压 冲击消 除措 施 的探讨 与应 用 裴 学智 安阳钢铁股份有 限公 司 ，河南安阳4 5 5 0 0 4 摘要本文阐述了液压冲击产生的现象、原因及危害，对多种减小液压冲击的措施进行了探讨，并介绍了部分应用实例。 关键词液压系统；液压冲击 ；液压震动 中途分类号 T H1 3 7 ． 5 文献标识码 A 文章编 号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 0 0 20 0 0 9 0 3 Di s c us s i o n a n d Ap p l i c a t i o n o n El i mi n a t i n g t he Hy d r a u l i c I mpa c t P EI Xu ez h i A n y a n g S t e e l I r o n C o ．L t d ．A n y a n 4 5 5 0 0 4 ，C h i n a Ab s t r a c t T h e p h e n o me n a a n d c a u s e o f h y d r a u l i c i mp a c t a n d t h e r e s u l t i n g h u g e h a r m t o t h e h y d r a u l i c s y s t e m w a s d i s c u s s e d i n t h e p a p e r ，i n t h e me a n t i me i t a l s o p r o p o s e d s o me me a s u r e me n t s t o d e c r e a s e t h e h y d r a u l i c i mp a c t a n d i n t r o d u c e d s o me a p p l i c a t i o n s f o r e x a mp l e ． Ke y W o r d s h y d r a u l i c s y s t e m ；h y d r a u l i c i mp a c t ；h y d r a u l i c s h o c k O 引言 在液压系统 中，当液压泵突然启 动或停 止 ，液压 阀突然关 闭或开启 ，液压缸突然运动或停止 时系统 内 局部压力就会发生突然变化 ，造成液压冲击 。发生液 压冲击时系统内局部压力变化 的峰值 可达正 常工作压 力的几倍 ，不仅极易引起系统震动 ，而且有可能使密 封破损 、管道爆裂 、焊缝开裂 ，造成 系统漏 油，还可 能使调压 阀和流量阀损坏 、压力计流量计失灵 、压力 继电器和顺序 阀误发信号等故 障，既影响 系统 的工作 质量又缩短其使用寿命 。 1 液压冲击原因分析 液压冲击是系统 中动作元件及负载工作状况发生 变化时管道 内液压油局部压力 瞬时急剧 上升 的现象 。 这种现象主要 由于液压油和动作元件及负载具有惯性 引起的。根据其发生时在系统中的部位可分为液压阀 前或液压阀后 。 1 对 于液压 阀前液压 冲击形 成 的原 因主要是 由于液压油的惯性作用 。当液压 阀阀 口突然关 闭时 ， 液压油通 道被迅 速关 闭 ，使 液压 油 速度 迅速 降 为 0 甚至反 向，在惯性 力作 用下 ，液 压油 的动 能转 化为 压势能冲撞液压 系统产 生液 压 冲击 波并迅 速在 管道 内传播 ，导致液压 冲击 发生 。其 液压 冲击 波压 力规 律如 图 1所示 。 图 1中竖坐标值 为冲击压力与系统正常工作压力 的差值 ，t 为冲击波持续时间。 收稿 日期 2 0 0 9 0 5 2 O 作者简 介裴学智 ，男 ，2 0 0 3年毕业 于 武汉科 技大 学液 压专业 ，曾 负 责安 阳钢铁一厂液压 系统 的维 护工作。 ／ ＼ 阀 口 关 闭 、 ／ { ， ／一’ 、 、 ，一一 ＼ ／ ＼ ＼ ＼ ／ ＼～ ＼＼ ＼ ， ＼ ， ／ 2 ￡ ～ 阀 口开启 图 1 液 压冲击的压力变化 以等直径管端突然关闭为例 ，如图 2所示。 等径管道 三 一 图 2等径管道 中的液压 冲击 当管道 内液压 油 以速 度 流 动着 ，管端 突然关 闭，运动着的液压油冲击关闭了的阀门，将动能转化 为压势能 ，冲击波在管道 内迅速传播 ，使管道 内局部 液压油压 力骤然 升高 ，其压 力变化 遵从 图 1所示 的 规律。 其 P 最高压力峰值可根据以下公式 计算 p⋯ 。 √ 告 1 詈 告 1 式 中P ⋯ 最 大冲击压力 ，即液压 冲击波处 于第 一 个波峰时的压力 ； p 液压油的密度 ； t ， 液压冲击发生前的液压油速度 ； 9 液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0 1 0年 第 2期 液压 油 中冲击压力传 播速度 ， 1 E 6 ～ ； 液 体 的体 积 弹 性 模 数 ，对 液 压 油 取 K 1 7 0 0MPa； E 管材弹性模数 ； d 管道内径 ； 管壁厚度 。 2 对于液压阀后液压冲击形成 的原因主要是运 动部件 液压活塞和负载 的惯性作用 。运动部件 由 液压油推动，当其突然制动或换 向时 ，高速运动部件 在惯性力作用下挤压封闭中的液压油 ，使其动能转化 为压势能导致液压冲击。 其冲击压力规律遵守动量定理 ，即 ,X p 2 式中卸 冲击压力 ； ∑m运动部件的总质量； △ 运动部件速度变化量 ； A 运动部件有效作用面积 ； △ 制动时间。 2 减小液压冲击措施的探讨 根据以上分析 ，减小液压冲击可以通过使用液压 元件吸收或释放 冲击产生的动能来实现 ，也可 以通过 减小换向阀的换 向速度和液压缸停止前或反 向前的速 度来实现。因此一般液压缸动作特点需要设计为慢启 动一快运行一慢停止。根据此原理 ，下面探讨一些可 以减小液压冲击的措施。 1 合理设 计管道。合 理选择 管道 的材质 、大 小、管壁厚度并适 当增大其安全系数 ，减小弯道 ，使 用软管都能减小液压冲击和震动。 2 一般采用蓄能器和安全阀减小液压冲击。蓄 能器能够吸收系统中产生的液压冲击 和压力脉动 ，使 冲击压力峰值大大减小。安全阀能够使液压冲击产生 的超过工作压力的液压油溢流流 回油箱 ，减小了冲击 对阀体及管道的危 害。蓄能器要安装在造成液压 冲击 的液压阀前 ，如 果位置 靠近 液压 阀，起到 的效果 会 更好。 3 对于采用电液换向阀的大流量系统 ，可 以在 满足执行元件动作要求 的情况下 ，通过减小主 阀芯换 向速度来减小液压冲击 ，如利用节流阀或阻尼控制先 导阀的压力和 流量 ，减小推 动主 阀芯 的力和 换 向速 1 0 度 ，从而减小冲击。 4 对于负载较重或前冲速度非常迅速的液压 回 路中，可以设置平衡 阀和背压阀，以增加快速下降或 水平运动的阻力 ，通过调节背压压力，可以控制冲击 速度。在立式液压机和卧式液压机 中分别采取 了平衡 阀和背压阀就属于这种情况。 5 在系统回路中设 置比例调速阀。在工况允许 条件下在系统 中设置 比例调速阀实现液压缸平缓停止 无冲击。 3 减小液压冲击措施的实际应用 图 3为某 钢厂横 切剪液 压压紧 系统 ，根据 横切 剪工作规律 ，当待 剪钢板进入 横切剪 之后 ，横切 剪 先 图 3 横切剪液 压系统 两侧的压 紧块 液压缸 向下运动压 紧钢板 ，此 时压 紧 块液压缸需要的液压压力最 大；当横切剪剪断钢板 ， 压紧块空载返 回 ，因此 向上运 动时系统 只需要 克服 活塞 和压 紧块 重力 即可 。从 图可知 ，系统在液 压缸 有杆腔设置 了单 向减压 阀 3 ，它的作用是减小压紧块 返 回时无杆 腔 的压力从 而减小 对缸体 冲击 。此横 切 剪投产以后 ，发现其液压压紧系统 在换 向阀换 向时 ， 阀台和管 道震动非 常大 ，阀台 、管道焊缝及 管接头 处有渗油现 象。经过 技术人 员研 究及 向生产 厂家询 问，发现生产厂家在供货 时遗漏 双单 向节流 阀4，其 安装位置如图 4所示 。 从 图4可知 ，电液换 向阀的先导阀输 出液压油经 过双单 向节流阀 4作用到主阀芯两端。节流阀 4可减 小先导 阀输 出流量 ，从而减小 主阀芯受力和速度 t ， 。 所以只要减小节流阀开 口度就可减小主阀芯换 向时的 Hy d r a u l i c s Pn e u ma t i cs＆ S e a l s ／No ． 2． 2 01 0 先 图 4横切剪改进之后 的液压系统 速度 ，进而减小液压冲击。 实践表 明，安装双单 向节流阀 4之后 ，阀台及管 道震动明显减弱 ，渗油现象消失 。 4 结语 1 由于液压系统中液压冲击始终是存在无法绝 对消除的 ，所以液压系统在设计时要严格遵守国家标 一“ 一 一- - 4 - - - - 准 ，在 压力 和 流量 大 的 系统 中 可选 择 足够 的安 全 系数 。 2 选择质量有保证 的液压元件 ，监测元件 ，在 施工 中对管道中的焊缝严格把关 ，避免不合格焊缝 。 3 实际上某些液压元件不够灵敏 ，也会造成液 压冲击 ，如限压式变量液压泵在油压升高时不能及时 减少输油量 ，对于此种系统需要采用蓄能器 吸收压力 或流量脉动。 参考文献 [ 1 ] 陆望 龙 主编 ． 实 用 液压 机 械故 障 排 除与 修理 大 全 第 二 版[ M] ． 长沙 湖南科学技术 出版社， 2 0 0 7 ， 6 3 26 3 4， 7 1 771 8． [ 2 ] 雷天觉主编， 新编液压工程手册[ M] ． 北京 北京理工大学 出版社 1 9 9 8 ． [ 3 ] 王 春行． 液压控 制系统 [ M] ． 北 京 机械工业 出版社， 1 9 95． 5． [ 4 ] 成大先 ， 等． 机械设计手册[ M] ． 第三版． 第 1 卷及第 4卷． 北京 化学工业 出版社 1 9 9 3 ． [ 5 ] 董福林 ， 赵艳春． 液压与气压传动[ M] ． 北京 化学工业出 版社 ， 2 0 0 6 ． [ 6 ] 张利平． 液压传动系统及设计[ M] ． 北京 化学工业 出版 社 。 2 0 0 5 ． 中国液压气 动密封件 工业协会 第六届会员代表 大会选举产 生新一届领 导集体 在上海隆重召开的中国液压气动密封件工业协会第六届会员代表大会上 ，来 自液压液力气动密封行业 会员单位的 2 6 0位代表齐聚一堂 ，选举产生 了协会新一届的领导集体。 会议依照协会章程规定和有关程序规定 ，通过如下决议 一 、会议以无记名投票方式选举产生了由北京华德液压工业集 团有限公司等 4 1 个单位 人 组成的中 国液压气动密封件工业协会第六届常务理事会 。 二 、选举沙宝森 同志为 中国液压气动密封件工业协会第六届理事会理事长 ；选举杜旭东 、顾智毅 、林 真真、谢志刚 、李利 、丛黎明 、王少瑜 、黄兴 、陈学东、郭洪凌 、潘正东等 1 1位 同志为 中国液压气动密封 件工业协会第六届理事会副理事长 ；选举杨补春同志为第六届理事会秘书长。 三 、由秘书长提名 ，会议通过聘任程晓霞 常务 、李耀文 、于鸿立等三位同志为中国液压气动密封件 工业协会第六届理事会副秘书长。 四、由沙宝森理事长提名 ，会议一致同意推举于珍 同志为中国液压气动密封件工业协会为名誉理事长 ； 聘请中国工程院院士曾广商、王玉明；行业资深专家王长江、黄人豪、王雄耀、赵彤等六位同志为协 会特别顾 问；聘请杨尔庄 同志为荣誉顾 问。 会议期间新当选的理事单位代表上海博世力士乐液压及 自动化有限公 司工业液压部总经理杨辉 、宁波 广天赛克思液压有 限公司董事长吴赛珍 、宁波索诺工业 自控设备有限公 司总经理毛信强 、新 当选的第六届 理事会秘书长 、副理事长纷纷发言表示 珍惜协会赋予 的重任 ，竭力为中国液气密行业做出更大的贡献