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)象稱為液壓沖擊。

1.產(chǎn)生液壓沖擊的原因

    (1)閥門突然關閉引起液壓沖擊  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K的管道相通。閥門開啟時，管內(nèi)液體流動。當閥門突然關閉時，從閥門處開始  迅速將液體動能逐層轉化為壓力能，相應產(chǎn)生一從閥門向容腔推進的高壓沖擊波；此后又從容腔  開始將液體壓力能逐層轉化為動能，液體反向流動；然后，再次將液體動能轉化為壓力能而形成一高壓沖擊波．如此反復地進行能量轉化，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，振蕩過程會逐漸衰減而趨于穩(wěn)定。

    (2)運動部件突然制動或換向時引起液壓沖擊  換向閥突然關閉液壓的回油通道而使運動部件制動時，這一瞬間運動部件的動能會轉化為封閉油液的壓力能，壓力急劇上升，出現(xiàn)液壓沖擊。

    (3)某些液壓元件動作失靈或不靈敏產(chǎn)生的液壓沖擊  當溢流悶存系統(tǒng)中作安全閥使用時，如果系統(tǒng)過載安全閥不能及時打開或根本打不開．也會導致系統(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)生強烈震動及噪聲，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)生誤動作，造成設備故障及事故。

    3．減小液壓沖擊的措施

(1)延長閥門關閉和運動部件換向制動時間  當閥門關閉和運動部件換向制動時間大于0.3s時，液壓沖擊就大大減小。為控制液壓沖擊可采用換向時間可調的換向閥。如采用帶逐尼的電液換向閥可通過調節(jié)阻尼以及控制通過先導閥的壓力和流量來減緩主換向閥閥芯的換向（關閉）速度，液動換向閥也與此類似。

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

    (3)適當加大管道內(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，同時加大管道內(nèi)徑也可降低液體的流速，相應瞬時壓力峰值也會減小。

    (4)在液壓沖擊源附近設置蓄能器  使壓力沖擊波往復一次的時問短于閥門關閉時間，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，油液中的空氣就會分離出來而形成大量氣泡；當壓力進一步降低到油液工作溫度下的飽和蒸汽壓力時，油液會迅速汽化而產(chǎn)生大量氣泡。這些氣泡混雜在油液中，產(chǎn)生空穴，使原來充滿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油口處。油液流過閥口的狹窄通道時，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高，吸油管道內(nèi)徑過小，吸油阻力太大，或液壓泵轉速過高，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，在高壓作用下氣泡會迅速破裂，周圍液體質點以高速來填補這一空穴，液體質點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)生強烈的振動和噪聲。

    在氣泡凝聚處附近的管壁和元件表面，因長期承受液壓沖擊及高溫作用，以及油液中逸出氣體的較強腐蝕作用，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，對于高壓泵可采用輔助泵供油。

    ③整個系統(tǒng)管路應盡可能直，避免急彎和局部窄縫等。

    ④提高元件抗汽蝕能力。