（青岛港湾职业技术学院,山东 青岛 266400）

在《液压传动》的相关课本中，对关于液压冲击的问题往往不进行分析，只给出公式和结论，甚至一带而过，使得学生只知其然，而不知其所以然。而液压冲击作为工作中经常遇见的问题，毕业生若不能从根上去分析机理，对于冲击问题也就不能够对症下药、有效处理。

课本中关于液压冲击的描述：在液压系统中，管路内流动的液体常常会因阀门突然关闭，换向阀快速换向或运动部件突然制动时，会在管路内形成很高的压力峰值，这种现象称为液压冲击。压力峰值的危害比较严重，它会引起系统的振动和噪声，顺序阀、压力继电器等产生误动作，密封部件破坏，工作失灵。因此，在设计和使用中需要搞清楚冲击问题。

现行的课本中介绍了两种液压冲击现象：一种是液压管路中流动的液体突然由于阀门关闭而产生的液压冲击现象；另一种是运动的带有负载的液压缸突然关闭排油管路而导致排油腔的压力冲击现象。下面分别进行分析。

1 管路中流动液体阀门关闭时的液压冲击

图1

如图1所示，管路A的进端安装蓄能器，出端安装通断电磁阀。当阀处于通态，管中的流速为V0。若阀突然关闭，管路便会产生压力冲击。设管路截面为A，管长为l，管中液体的初始速度为V0，液体的密度为∆ρ，压力波从阀端B传至A端的时间为t，冲击压力的最大升高值为∆ρ，运用动量方程得：

若流速V0不是突然降为零，而是降为V1，则上式可改写为：

在液压传动中，液体压力波的传递速度c一般为890～1 250 m/s。

冲击波在管路中往复一次的时间T=2l/c，当阀门关闭的时间t＜T时，可看作是瞬时关闭，这时由于液体速度改变所引起的能量全部转化为压力能，因而系统中的压力峰值很大，这种液压冲击称为完全冲击。压力升高值可按式（1）和式（2）计算。

如果t＞T时，由速度改变所引起的能量变化仅有一部分（相当于T/t的部分）转变为液压能，故系统压力峰值较小，这种液压冲击为非完全冲击。这时管道内压力的增大值∆p可近似地按下式计算：

如果阀门不是完全关闭，而是部分关闭，使液体速度从V0降为V1，这时管道内压力增大值为：

由上面分析可知，要减小液压冲击，应减慢阀门的关闭速度（增大t），或减小冲击波的传播距离（减小T）。

2 运动部件制动时产生的液压冲击

如图2所示，设液压系统的运动部件的总质量为∑m，活塞有效作用面积为A，瞬时运动速度为V0。当液压缸的排油管路换向阀突然关闭时，由于运动部件的惯性作用，紧急制动导致液压缸内的液压力急剧上升，引起压力冲击。同样运用动量方程，对运动部件进行分析：

图2 部件制动产生的液压冲击

式中：E0为油液体积弹性模量；V为回油腔容积；

V0为运动部件的瞬时速度；∑m为运动部件的总质量。

由上式可见，运动部件的冲击压力与运动部件质量、速度成正比，而与回油腔容积成反比。

3 总结

根据以上对两种液压冲击状况的分析液压冲击产生的原因：

（1）阀门突然关闭，液流惯性会引起的液压冲击。对于管路中流动液体因阀门突然关闭，液流速度骤然降低到零，液体的动能瞬间转化为压力能，使管路形成压力冲击波；

（2）运动部件的惯性力引起的液压冲击。高速运动的液压轮斗，工业机械手、液压挖掘机的回转马达等在制动和换向或意外卡阻时，由于惯性运转，将会引起压力急剧升高。

根据上述推导的公式，要减小液压冲击，可以采取以下措施。

（1）延长阀门关闭时间和运动部件制动换向时间。实践已经证明，运动部件制动换向时间若能大于0.2 s，液压冲击就大为减轻。因此，可采用时间可调的节流换向阀。

（2）限制管道流速及运动部件速度。通常将管道的流速限制在4.5 m/s以下，液压缸所驱动的运动部件速度不超过10m/min，可认为是安全的，∆p一般不超过5 MPa。

（3）适当加大管道直径，缩短管道长度。加大管道直径的目的是降低流速，缩短管道长度降低以冲击波的传播速度。

（4）在冲击区附近安装蓄能器或采用软管，以增加系统的弹性，吸收、消耗冲击能量，也可采用响应速度快的溢流阀，放油减压。