液压冲击的影响因素及近似计算方法

在液压系统中，由于某种原因引起液压油的压力在某瞬间突然急剧上升，形成一个很大的压力峰值，这种现象称为液压冲击。液压冲击时，瞬时压力峰值有时比正常压力要大好几倍，这就容易引起液压设备振动，导致密封装置、管道和元件的损坏。因此，在减振器设计中必须防止或减小液压冲击。

1.产生液压冲击的原因

1）当管道内的液体运动时，如某一瞬时将液流通路迅速切断（如阀门迅速关闭），则液体的流速将突然降为零。此时，首先是与阻止液体运动的壁面直接接触的液层停止运动，它的动能转化为液体的压力能，使液体内的压力升高。随后这种液体的能量转换迅速传递到后方的各层液体，形成压力波。同时，各层的压力波又反过来传到最前面的液体层，形成压力振荡波，造成液压冲击波。只有压力波在封闭管道内往复振荡直到能量消耗后，油压才趋向稳定。

2）液压系统中的高速运动部件突然制动时，也可引起液压冲击。因运动部件换向或制动时，常用控制阀关闭回油路，使油液不能继续排出，但由于运动部件的惯性而将继续向前运动，使封闭的油液受到挤压，压力急剧升高而产生液压冲击。

3）当液压系统中的某些元件反应不灵敏时，也可能造成液压冲击。如溢流阀不能在系统压力升高时及时打开，限压式变量泵不能在油压升高时自动减少输油量等，都会出现压力超调现象，进而造成液压冲击。

2.冲击压力

假设系统正常工作的压力为p，则产生压力冲击时的最大压力为

p_max=p+Δp （6-11）

式中，Δp为冲击压力的最大升高值。

由于液压冲击是一种非定常流动，动态过程非常复杂，影响因素很多，要准确计算Δp的值是很困难的，因此在实际应用时只能近似计算。(www.xing528.com)

（1）阀门关闭时的液压冲击 设管道截面积为A，产生冲击的管长为l，压力冲击波第一波在长度l内传播的时间为t₁，液体的密度为ρ，管中液体的流速为v，阀门关闭后的流速为0，则由动量方程得

整理后得

式中，，为压力冲击波在管中的传播速度。

应用式（6-12）时，需要先知道c的大小，而c值不仅与液体的体积模量有关，还与管道材料的弹性模量、管道的内径d及壁厚δ有关。在液压传动中，c值一般为900～1400m/s。

若流速v不是突然降为0，而是降为v₁，则式（6-12）可写成

Δp=ρc（v-v₁） （6-13）

设压力冲击波在管中往复一次的时间为t_c（）。当阀门关闭的时间t＜t_c时，称为突然关闭，此时压力峰值很大，这时的冲击称为直接冲击，其Δp值可按式（6-12）或式（6-13）计算；当t＞t_c时，阀门不是突然关闭，此时压力峰值较小，这时的冲击称为间接冲击，其Δp值为

（2）运动部件制动时的液压冲击 设总质量为∑m的运动部件在制动时的减速时间为Δt，速度减小值为Δv，液压缸有效面积为A，则根据动量定理得

式（6-15）忽略了阻尼和泄漏等因素，计算结果偏大，但比较安全。