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液壓沖擊的基本原因
在液壓系統(tǒng)中常遇到如下情況:在管道的一端有較大的容腔,例如液壓缸、蓄能器與管路相連接。在管道的另一輸出端處裝一閥門,因為容腔的液容較大,可以認(rèn)為容腔中的壓力是恒定,當(dāng)閥門開啟時,管道中的液流以一定的速度流經(jīng)閥門排出。當(dāng)閥門突然關(guān)閉時,液流不能再排出,在這瞬時,緊靠閥門的液層受到壓縮,這一部分液體的動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?。這時由于管道其他部分的液體受慣性作用仍以速度向右運(yùn)動,因此管道中的壓力從閥門開始,依次向左逐層受壓。設(shè)管道的長度為L,沖擊壓力波在管道中傳播的速度為C(即液體介質(zhì)中的聲速),則在閥門突然關(guān)閉后在t1=L/C時間內(nèi),沖擊壓力將傳遞到大容腔處。在這一瞬間,管道中的油液全部停止流動,而且處于壓縮狀態(tài)。
由于大容腔中的壓力低于傳遞來的沖擊壓力,因此管道中的油液又向大容腔中倒流,并且以速度C依次向右使液體壓力逐層降低,當(dāng)t2=2L/C時,傳遞到閥門處,由于閥門是關(guān)閉的,油液因慣性繼續(xù)倒流,是閥門處的油壓又進(jìn)一步降低,這低壓又以聲速C向左傳遞,如此繼續(xù)循環(huán)往復(fù)。但由于往復(fù)流動的能量損所致,將逐漸衰減至消失。這種在管路中產(chǎn)生的液壓沖擊,在液壓液體力學(xué)中稱為液壓沖擊。
在機(jī)床液壓系統(tǒng)中,高速運(yùn)動工作部件的慣性力,也可引起系統(tǒng)中的壓力沖擊。例如在工作部件要換向或制動時,常在排油管路中,用一個控制閥關(guān)閉油路,這時油液不能再從液壓缸中繼續(xù)排出,但運(yùn)動部件由于慣性的作用仍向前運(yùn)動,在經(jīng)過一段時間后,運(yùn)動才會完全停止。這樣也會引起液壓缸和管道中的油壓急劇升高而產(chǎn)生液壓沖擊。
由于液壓系統(tǒng)中某些元件反應(yīng)動作不夠靈敏,也可能造成液壓沖擊。例如當(dāng)液壓系統(tǒng)中壓力升高時,溢流閥不能及時迅速打開而造成壓力的超調(diào),或限壓式自動調(diào)節(jié)的液壓泵,當(dāng)油壓升高時不能及時減少輸油量而造成液壓沖擊等。