液压系统中液压冲击和气穴现象及其预防措施

液压冲击

在液压系统工作过程中，管路中流动的液体往往会因执行元件换向阀或阀门关闭而突然停止运动。由于液流和运动元件的惯性，在系统内会产生很大的瞬时压力峰值，这种现象叫做液压冲击。液压冲击会引起振动和噪声。其压力峰值可超过工作压的几倍，有时使某些液压元件，如压力继电器、顺序阀等产生错误动作而影响系统正常工作，甚至可能使某些液压元件、密封装置和管路损坏。因此，应找出产生液压冲击的原因，并能估算出压力峰值，以便找出防止和减小液压冲击的措施。

液压冲击的预防措施：

1、对换向阀迅速关闭,或开启进、回油口时所产生的液压冲击的防止方法.

（1）在确保换向阀工作周期的前提下,应尽可能地减慢换向阀的关闭或开启进、回油口的速度.办法是：在换向阀两端采用阻尼器,可用单向节流阀调节换向阀的移动速度；采用电磁换向阀的换向回路,如因换向速度快而产生液压冲击,可换用带阻尼器装置的电磁换向阀；适当降低换向阀的控制压力；严防换向阀两端油腔渗漏.

（2）在换向阀未完全关闭关减慢液体的流速.办法是：改进换向阀进、回油口控制边的结构.换各阀进、回油口控制边的结构有直角形、锥形和轴向三角槽形等多种形式（见图1a、图1b和图1c）.当采用直角形控制边时,液压冲击较大；采用锥形控制边时,如制动锥角θ大,则液压冲击较铁矿石；采用三角槽开控制边,则制动过程较平稳；采用先导阀预制动的的效果较好.

合理选择制动锥角和制动锥的长度.制动锥角小,制动锥的长度长,则液压冲击小.

正确地选择三位换向阀的换向机能,合理确定换向阀在中间位置的开口量.

（3）有快跳动作要求的换向阀（如平面磨床及外圆磨床上）,其快跳动作不能越位,即在结构与尺寸的匹配上应保证换向阀快跳后处于中间位置.

（4）适当加大管路的管径,缩短换向阀至液压缸的管路,减少管道的弯曲.

2、对液压活塞在行程的中间位置突然被制动、减速或停止时所产生的液压冲击的防止方法.

在液压缸的入口及出口处设置反应快、灵敏度高的小型安全阀；采用动态特性好（如动态调量小）的压力控制阀；减小驱动能,即在达到所需驱动力的情况下,尽可能地减小系统的工作压力；在带有背压阀的系统中,适当地提高背压阀的工作压力；在立式动力头或立式液压机拖板快速下降的液压控制回路中,应设置平衡阀或背压阀；采用双速转换；在发生液压冲击的附近处安装皮囊式波纹形的蓄能器；采用橡胶软管,以吸收液压冲击的能量；防止和排除液压系统中的空气.

3、对液压缸活塞在行程终端停止或反向时所引起的液压冲击的防止办法.

此种情况下一般的防治方法是,在液压缸中设置缓冲装置。

气穴现象

在液压传动中，液压油总是含有一定量的空气。空气可溶解在液油中，也以气泡的形式混合在液油中。对于矿物性液压油，常温时在一个大气压下约含有6%～12%的溶解空气。如果某一处的压力低于空气分离压力时，溶解在油中的空气就会从油中分离出来形成气泡，当压力降低至油液的饱和蒸汽压力以下时，油液就会沸腾而产生大量气泡。这些气泡混杂在油液中，使得原来充满导管和元件容腔中的油液成为不连续状态，这种现象称为气穴。

在液压系统中，泵的吸油口及吸油管路中的压力低于大气压力，容易产生气穴现象。油液流经节流口等狭小缝隙处，由于速度增加，压力下降至空气分离压力以下时，也会产生气穴现象。气穴现象产生的气泡，随着油液运动到高压区时，气泡在高压油的作用下迅速破裂，并凝结成液体，使体积突然减小而形成真空，周围高压油高速流过来补充。由于这一过程是在瞬间发生的，因而引起局部液压冲击，压力和温度都急剧上升，并产生强烈的噪声和振动。

在气泡凝结区域的管壁及其他液压元件表面，因长期受到冲击压力和高温作用，以及油液中游离出来的空气氧化的酸化作用，使零件受到腐蚀，这种因气穴现象而产生的零件腐蚀，称为气蚀。

为了防止气穴现象的产生，在设计液压元件和液压系统时，对于液压泵来说，要正确设计泵的结构参数和泵的吸油管路。对于元件和系统管路，应尽量避免油道狭窄处或急剧转弯，以防止产生低压区。另外，应合理选择液压元件的材料，增加零件的机械强度，提高零件表面质量等，以提高抗腐蚀能力。

预防气穴及气蚀的措施：

1.减小孔口或缝隙前后压差。

2.限制液压泵吸油口至油箱油面的安装高度。

3.提高各元件结合处管道的密封性，防止空气浸入。

4.对易产生气蚀的零件采用抗腐蚀性强的材料，增强零件的机械强度，并降低其表面粗糙度。