液压系统中的液压冲击现象

液压系统中的液压冲击现象 天津中远散货运输有限公司 　　施 　洋 　张世忠 　　液压机械在现代船舶中得到了广泛的应用 , 包 括舵机、锚机、绞缆机、起货机等。 在液压系统中 , 往往因液流速度的突然改变或 外界负载的突然变化 , 液体压力会突然上升 , 伴随 而来的是猛烈撞击声 , 管道和元件亦随之振动 , 严 重时造成密封装置、导管或其它液压元件破损等事 故 , 此种现象叫做液压冲击。在日常工作中 , 我们 有时碰到正在放水的旋塞突然关闭 , 也会产生水流 撞击声和管道的振动现象。 若某管道中液体以 V 1 速度流动着 , 将管道中的 阀门突然关闭时 , 靠近阀门的液体速度由 V 1 降为 零 , 根据能量守恒的关系 , 速度能全部转化为压力 能 , 以后各层液体也因速度的突然变化由速度能转 化为压力能 , 但后面的压力能层层向前传 , 越传到 前面压力能越大 (部分能量被弹性的油液和导管所 吸收) , 一直传到靠近阀门的这层液体 , 压力能达到 最大 , 此时即出现了水流撞击声。片刻之后 , 管道 内液体压力在前后压能差的情况下 , 从前面反射到 后面 , 此时管前 (靠近阀门) 的液体压力迅速下降 , 管后的液体压力逐层上升 , 到某一时间 , 管后的液 体压力又逐层向前传播 , 以后就和前述一样 , 来回 传播。但压力在管道的油液中传播是有阻尼的 , 因 此如用示波器来记录管道中这种脉动现象 , 就会发 现是一种衰减的压力脉动 , 而压力的第一次泵升到 后来衰减的脉动是产生液击和振动的根源。 在管道中来回传播的压力波称冲击波。它在管 道中的传播速度与以下因素有关。 (1) 冲击波在导管内的传播速度 根据理论推导得知 , 冲击波在导管中的传播速 度 a 等于 : 　　 a = 1 . 32 ×10 5 1 + K ·dE ·δ 　(cm/ s) 　　 (1) 式中 : K ———油液容积弹性系数 , 一般 K = 1 568 ×106 Pa ; d ———导管的内径 , cm ; E ———导管材料的弹性系数 , Pa ; δ ———导管的壁厚 , cm。 在液压系统所用矿物油中 , a 约为 970 ～ 1 100 m/ s。 (2) 冲击波在导管内压力增值 冲击波的压力增值与管路通道关闭的快慢有关。 设通道关闭的时间为 t , 冲击波从起始点开始再反 射到起始点的时间为 T (s) , 冲击波传播的距离为 L (cm) , 它相当于冲击波的起始点 (通道关闭的地方) 到油液容积比较大 (如蓄能器或油缸) 的区域之间 导管长度 , 即参加惯性运动的液柱长度 , 则 : T = 2 L / a (2) 当通道关闭时间为 t < T 时 , 称完全冲击 , 由单 位体积油液的动能完全变为压缩油液的弹性能出发 , 可推得冲击波在导管内的压力增值ΔP 为 : ΔP = 9 . 8 · ρ·a0 ·ΔV 1 + K ·dE ·δ ×104 ( Pa) (3) 式中 : P ———油液的密度 ,ρ= rg ≈900 ,kg/ m 3 ; a0 ———声音在矿物油中传播速度 , a0 = 1. 32 ×105 ,cm/ s ; ΔV ———液流速度的变化值 , ΔV = V 1 - V 2 , cm/ s ; V 1 、V 2 ———分别为液流速度发生变化前和变 化后的流速 ,cm/ s。 若通道全部关闭 ,则ΔV = V 1 ;如通道部分关 闭 ,则ΔV = V 1 - V 2 。 从式 (3) 可以看出 , 在压力波完全冲击时 , 压 力增值ΔP与 K、d 成反比 ,与 E、δ和ΔV 成正比 。很 明显 , 液流在某一流速情况下 , 如果油液和导管的 弹性大一些 , 则它们所吸收的液流压力能多一些 , 而剩余的压力能所产生的压力增值就可小一些。这 与参加惯性运动的液柱长度无关。 当通道关闭时间 t > T 时 ,称非完全冲击 ,则冲 击波在导管内的压力增值ΔP 就等于 : ΔP = 9 . 8 ·ρ·a0 ·ΔV 1 + K ·dE ·δ ·T t ×104 ( Pa) (4) ·61·　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　中 国 修 船 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1998 年第 3 期 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 第四届修船学委会第二次工作会议纪要 　　第四届修船技术学术委员会第二次工作会议于 1998 年 4 月 15 日至 18 日在舟山召开。出席会议的有学委会委 员、秘书和《中国修船》编辑部副主编及有关人员共 52 名。 会议由时凤俊副主任委员主持 , 海军装备修理部办公室汪以俊副主任代表海军装备修理部领导和金矛主任委 员参加了会议 , 并对学委会工作提出了要求 ; 舟山基地严玉春副司令员、装备修理部仇祝轩部长在百忙中到会讲 了话 ; 会上郝纯孝副主任委员传达了中国造船工程学会有关会议精神 , 朱儒席副主任委员作了修船技术学术委员 会 1997 年工作总结和 1998 年任务的 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 ; 各学组及《中国修船》编辑部汇报了工作 ; 研究了学委会 1998 年工作 计划 ; 发送了《论文集》, 交流了 9 篇有关维修理论、修船管理与技术等方面的学术论文 , 这些论文内容丰富、层 次较高 , 很有见地 , 很受启发 , 大家感到收获很大。与会代表精神饱满 , 认真负责 , 积极发言 , 提出很多很好建 议。时凤俊副主任委员作了会议总结。 会上对各项议题进行了认真讨论 , 并对今后工作作了部署 , 现将会上确定的问题纪要如下 : (1) 会议同意修船技术学术委员会 1997 年工作总结和 1998 年任务的报告 , 通过了 1998 年学委会工作计划 , 希望各学组 1998 年的学术交流活动及早准备 , 周密安排 , 使论文质量、学术水平再提高一步 , 更好地为船舶维修 现代化服务。 (2) 会议对评选优秀论文工作作了部署。希望各学组向船电修理学组学习 , 坚持论文评选制度 , 这对提高论 文质量有促进作用。评选出的优秀论文由学委会颁发证书 , 并在学委会论文集或《中国修船》杂志上刊登。 (3) 会议对成立电子修理学组表示赞同。与会代表认为随着科学技术的发展 , 船舶电子技术 (包括通信、雷 达、声纳、航海设备、电子对抗、指挥仪等) 发展很快 , 在船舶装备中所占的比重越来越大 , 为适应电子技术发 展 , 成立电子修理学组十分必要。会议希望海军电子工程学院抓紧筹办 , 争取年内召开成立大会 , 并交流学术论 文 , 推动船舶电子修理行业的技术进步。 (4) 会议要求各位委员积极撰写论文 , 为出版论文集创造条件。修船技术学术委员会论文集原则上 1～2 年出 版一集。希望各位委员把学习心得、实践经验写出来 , 总结好 , 推动修船行业管理与技术的进步。 (5) 会议希望加强横向联系 , 积极开展技术咨询活动。专业学组与地方造船工程学会联合召开学术会议 , 在 人力、财力上可以节省 , 在学术质量上会有提高 , 应积极提倡。各学组都有技术优势 , 进行技术咨询和科技信息 服务都有条件 , 要大力倡导 , 充分发挥修船技术学术智囊团的作用。 (6) 会议确定继续缴纳团体会费。根据《修船技术学术委员会暂行条例》规定 , 委员单位每年缴纳团体会费 2 000 元 , 希望各位委员继续做好这项工作 , 按时缴纳团体会费 , 以保证学委会工作顺利进行。 (7) 会议对于修船技术学术委员会前途十分关切。与会代表认为 , 修船技术学术委员会成立 16 年来 , 在组织 国内外学术交流、推动船舶维修技术进步和人才成长方面发挥了重要作用 , 希望在国家体制改革中学会工作不要 削弱 , 应继续发挥应有作用。 海军舟山基地装备修理部为会议创造了非常好的条件 , 张昌其副部长亲自领导会务保障工作 , 热情、精心、 周到地为代表服务。对此 , 与会代表表示衷心感谢。 (学委会秘书组 供稿) 将式 (1) 和式 (2) 代入 , 压力增值ΔP 为 : ΔP = 19 . 6 ·ρ·ΔV ·L t ×104 ( Pa) (5) 从上式可知ΔP与 t 成反比 ,与ΔV 、L 成正比。为 此 ,可让换向阀一端的油液通过节流装置来减慢通道 的关闭时间 t ,或在冲击波的起始点附近设置蓄能器 等措施 ,以减少冲击波的传播距离 L 。 (3) 减小冲击波的措施 对某一液压系统 , 首先要判别它属于那一种类 型的液压冲击 , 是完全冲击还是非完全冲击。对于 完全冲击者 , 除了尽量降低油液在管道内流速外 , 要设法加大管径 d 和在强度允许范围内减薄管壁厚 度δ,或采用弹性系数较大的材料等办法减小压力增 值ΔP。由于ΔP 与参加惯性运动的液柱长度无关 ,所 以不必在这方面采取措施。而对于非完全冲击者 ,由 公式可知 ,除了与油流速度ΔV 有关外 ,ΔP 与管道的 直径、壁厚和弹性系数无关 ,但与参加惯性运动液柱 长度和通道关闭时间有关。因此 ,设计时不必在管道 直径、壁厚和材料上多花精力 ,而在 L 和 t 上采取一 些措施 , 可得到事半功倍的效果。 (收稿日期　1997 - 12) ·71·1998 年第 3 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　中 国 修 船 　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net