液壓沖擊與空穴現(xiàn)象

 

在液壓系統(tǒng)中，由于某種原因引起液體壓力在某一瞬間突然急劇上升，而形成很高的壓力峰值，這種現(xiàn)象稱(chēng)為液壓沖擊。

1.產(chǎn)生液壓沖擊的原因

    (1)閥門(mén)突然關(guān)閉引起液壓沖擊  如又圖所示有一較大容腔（如液壓缸、蓄能器等）和在另一端裝有閥門(mén)K的管道相通。閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)，管內(nèi)液體流動(dòng)。當(dāng)閥門(mén)突然關(guān)閉時(shí)，從閥門(mén)處開(kāi)始  迅速將液體動(dòng)能逐層轉(zhuǎn)化為壓力能，相應(yīng)產(chǎn)生一從閥門(mén)向容腔推進(jìn)的高壓沖擊波；此后又從容腔  開(kāi)始將液體壓力能逐層轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，液體反向流動(dòng)；然后，再次將液體動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能而形成一高壓沖擊波．如此反復(fù)地進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化，在管道內(nèi)形成壓力震蕩。由于液體內(nèi)摩擦力和管道彈性變形等的影響，振蕩過(guò)程會(huì)逐漸衰減而趨于穩(wěn)定。

    (2)運(yùn)動(dòng)部件突然制動(dòng)或換向時(shí)引起液壓沖擊  換向閥突然關(guān)閉液壓的回油通道而使運(yùn)動(dòng)部件制動(dòng)時(shí)，這一瞬間運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)能會(huì)轉(zhuǎn)化為封閉油液的壓力能，壓力急劇上升，出現(xiàn)液壓沖擊。

    (3)某些液壓元件動(dòng)作失靈或不靈敏產(chǎn)生的液壓沖擊  當(dāng)溢流悶存系統(tǒng)中作安全閥使用時(shí)，如果系統(tǒng)過(guò)載安全閥不能及時(shí)打開(kāi)或根本打不開(kāi)．也會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)管道壓力急劇升高，產(chǎn)生液壓沖擊。

    2．液壓沖擊的危害

    ①巨大的瞬時(shí)壓力峰值使液壓元件，尤其是液壓密封件遭受破壞。

    ②系統(tǒng)產(chǎn)生強(qiáng)烈震動(dòng)及噪聲，并使油溫升高。

    ③使壓力控制元件（如壓力繼電器、順序閥等）產(chǎn)生誤動(dòng)作，造成設(shè)備故障及事故。

    3．減小液壓沖擊的措施

(1)延長(zhǎng)閥門(mén)關(guān)閉和運(yùn)動(dòng)部件換向制動(dòng)時(shí)間  當(dāng)閥門(mén)關(guān)閉和運(yùn)動(dòng)部件換向制動(dòng)時(shí)間大于0.3s時(shí)，液壓沖擊就大大減小。為控制液壓沖擊可采用換向時(shí)間可調(diào)的換向閥。如采用帶逐尼的電液換向閥可通過(guò)調(diào)節(jié)阻尼以及控制通過(guò)先導(dǎo)閥的壓力和流量來(lái)減緩主換向閥閥芯的換向（關(guān)閉）速度，液動(dòng)換向閥也與此類(lèi)似。

    (2)限制管道內(nèi)液體的流速和運(yùn)動(dòng)部件速度  機(jī)床液壓系統(tǒng)，常常將管道內(nèi)液體的流速限制在5．Om/s以下，運(yùn)動(dòng)部件速度一般小于lOm/min等。

    (3)適當(dāng)加大管道內(nèi)徑或采用橡膠軟管  可減小壓力沖擊波在管道中的傳播速度，同時(shí)加大管道內(nèi)徑也可降低液體的流速，相應(yīng)瞬時(shí)壓力峰值也會(huì)減小。

    (4)在液壓沖擊源附近設(shè)置蓄能器  使壓力沖擊波往復(fù)一次的時(shí)問(wèn)短于閥門(mén)關(guān)閉時(shí)間，而減小液壓沖擊。

    二、空穴現(xiàn)象

    在液壓系統(tǒng)中，如果某處壓力低于油液工作溫度下的空氣分離壓時(shí)，油液中的空氣就會(huì)分離出來(lái)而形成大量氣泡；當(dāng)壓力進(jìn)一步降低到油液工作溫度下的飽和蒸汽壓力時(shí)，油液會(huì)迅速汽化而產(chǎn)生大量氣泡。這些氣泡混雜在油液中，產(chǎn)生空穴，使原來(lái)充滿(mǎn)管道或液壓元件中的油液成為不連續(xù)狀態(tài)，．這種現(xiàn)象一般稱(chēng)為空穴現(xiàn)象。

    空穴現(xiàn)象一般發(fā)生在閥口和液壓泵的進(jìn)油口處。油液流過(guò)閥口的狹窄通道時(shí)，液流速度增大，壓力大幅度下降，就可能出現(xiàn)空穴現(xiàn)象。液壓泵的安裝高度過(guò)高，吸油管道內(nèi)徑過(guò)小，吸油阻力太大，或液壓泵轉(zhuǎn)速過(guò)高，吸油不充足等，均可能產(chǎn)生空穴現(xiàn)象。

    液壓系統(tǒng)中出現(xiàn)空穴現(xiàn)象后，氣泡隨油液流到高壓區(qū)時(shí)，在高壓作用下氣泡會(huì)迅速破裂，周?chē)后w質(zhì)點(diǎn)以高速來(lái)填補(bǔ)這一空穴，液體質(zhì)點(diǎn)間高速碰撞而形成局部液壓沖擊，使局部的壓力和溫度均急劇升高，產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)和噪聲。

    在氣泡凝聚處附近的管壁和元件表面，因長(zhǎng)期承受液壓沖擊及高溫作用，以及油液中逸出氣體的較強(qiáng)腐蝕作用，使管壁和元件表面金屬顆粒被剝落，這種因空穴現(xiàn)象而產(chǎn)生的表面腐蝕稱(chēng)為汽蝕。

    為了防止產(chǎn)生空穴現(xiàn)象和汽蝕，一般可采取下列措施。

    ①減小流經(jīng)小孔和間隙處的壓力降，一般希望小孔和間隙前后的壓力比p1/p2<3. 50

    ②正確確定液壓泵吸油管內(nèi)徑，對(duì)管內(nèi)液體的流速加以限制，降低液壓泵的吸油高度，盡量減小吸油管路中的壓力損失，管接頭良好密封，對(duì)于高壓泵可采用輔助泵供油。

    ③整個(gè)系統(tǒng)管路應(yīng)盡可能直，避免急彎和局部窄縫等。

    ④提高元件抗汽蝕能力。