
一个长期工作正常的液压系统,突然发生软管或管道爆裂,问题是什么?

这种现象发生在液压系统中执行机构停止运动或液压控制元件打开时,由于实际系统中一般都有溢流阀、安全阀的设置,局部压力升高会及时释放。问题往往发生在这些液压溢流阀或安全阀,由于各种原因 (如阀卡塞、阀污染、弹簧节流增加等),在系统压力升高时打开的时间有所延缓,而管道内水锤压力一下子飞速增长,就发生软管、管道等处的爆裂。

液压系统水锤现象会造成比较严重的破坏。这是因为当管道中液压控制阀突然关闭时,管道中的介质在具有很大的动能并流动的情况下被切断流路,瞬间 (ms级)流体惯量在切断处能量集聚,极高压力飞升。由于管壁具有弹性和油液的压缩性,水锤压力将以弹性波的形式沿管道传播 [见式 (2-45)与式 (2-46)],并达到极高的数值,以至在薄弱之处破坏系统硬件。

水锤波在管中传播一个来回的时间 tr称之为相,因此周期 T=2tr。
水锤波传播速度公式为

由式 (2-45)与式 (2-46)可知,在很短瞬间 (毫秒级)水锤波的传递速度很快。
如图 2-59所示,阀关闭的速度越快,在管道内造成的压力飞升越严重,此时的瞬间能量能够上升几十倍,从而在管道的偏弱环节产生破坏。
因此,在液压系统的实际应用中溢流阀就是起到这种安全作用,避免水锤现象的发生。如果管道很长,例如容易产生水锤现象的液压马达处,距离动力源有时比较远,这时应该在液压马达附近增加一个安全阀,而且这已经成为液压系统的标准配置。

① 液压马达与液压控制阀全关闭时,容易造成压力飞升,应该设置释放安全阀;
② 减缓液流的突然切断时间,例如在液压缸运动控制中的缓冲;
③ 设置的压力释放溢流阀开启时间要短,尽量选用直动式,避免污染阻塞。
溢流阀在液压系统中会起到安全保护、系统卸荷、稳压和远程调压等等作用,结构形式有板式、螺纹插装式等,在系统中匹配合适的溢流阀就变得尤为重要。虽说溢流阀很常见,那直动式、先导式、电磁式、电比例式,这些都有什么区别,用的时候怎么选嘞?搞不太清的小伙伴,欢迎一起“吃透”溢流阀~

互动小问题:
小伙伴们在工作中有遇到过水锤效应么,以及对于水锤效应在设计液压系统的时候还有哪些需要注意的么?欢迎留言说一说哦~
摘录参考资料:现代液压气动手册(全套3册)

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原文始发于微信公众号(iHydrostatics静液压):【i说说】管道/软管好端端的怎么就爆裂啦?
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