泵送系统液压冲击原因分析及控制措施

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1徐州徐工施维英机械有限公司江苏徐州221000;2瑞隆液压（徐州）有限公司江苏徐州221000

泵送机械的液压系统，无论是开式系统还是闭式系统都存在较大的压力冲击。开式系统的液压冲击较闭式系统更为严重。本文通过对泵送机械开式液压系统液压冲击机理的分析,提出了通过减小系统液压流量来改善液压系统冲击性能的方法,并介绍了两种典型的应用，可供泵送机械液压系统设计时参考采纳。

为减小液压系统压力冲击,人们采用多种技术措施,如装设蓄能器或卸荷阀,改变换向阀阀芯结构,控制阀芯的动作速度或换向时机等，其中，主动调整泵送系统换向阀、摆动系统换向阀及主油泵排量动作的逻辑顺序，使泵送换向阀换向时，流经换向阀的流量接近零，这样由泵送换向引起的系统冲击可大幅度降低，这种换向方法称为柔性换向。

一、液压冲击与泵送负载特性分析

在液压系统中,由于管道中阀门的开关,管内液体压力发生急剧升降的波动过程称为液压冲击。而对液压系统产生危害的液压冲击，主要有阀门突然开启关闭引起的直接液压冲击及负载组件惯性力引起的液压冲击。

（1）直接液压冲击的最大冲击压力计算。当阀门突然关闭时，管路中流动的液压油的动能瞬间转化为压力能，从而产生液压冲击。根据能量转化和守恒定律，阀门关闭前液压油具有的动能转化阀门关闭后所形成液压油的弹性能，即

其中Q为液压油的流量；Vn为泵的排量；n为泵的转速；A为管道截面积。

由此可以看出，如果在换向阀换向时减小系统流量或者减小泵的排量Vn，就可以减小流速v，从而可以减小液压冲击力。

二、系统应用

1、闭式系统

在闭式液压系统中,泵送系统的换向是利用主油泵的斜盘摆角正负变化来实现的。由于主油泵换向后,其流量逐步降到零再逐步增大,因而起动平缓,活塞加速均匀,可以较好的消除在换向时所产生的液压冲击。

2、开式系统

开式液压系统以其结构简单、散热性好等特点在泵送机械中相对闭式系统应用更为广泛，但它存在着比闭式系统更严重的压力冲击问题。主换向阀切换与导通的瞬间、泵送液压缸工作行程转换的瞬间，由于换向阀的换向过渡以及输送管路中的高压混凝土作用，液压系统各元件之间产生压力冲击，这个压力冲击直接影响液压系统及其元件的寿命、振动及噪声。

2.1开式系统的液压减排原理是：当活塞运行到输送缸端部某一特定位置时，由于此处外接一个接近开关，此时接近开关会产生一个电信号，该信号使主泵流量下降，以达到减小换向冲击的目的。当换向完成后，主泵排量再恢复到正常值。

其原理如下图：

2.2MPS（非变排量柔性换向系统）

1.1左摆动油缸1.2右摆动油缸2.1左泵送油缸2.2右泵送油缸3蓄能器4.1换向阀a5.1溢流阀5.2换向阀b6.1换向阀c

MPS柔性换向是施维英的专利技术，其工作过程如下：假设初始位置时，5.2处于右位，P1通过5.2进入2.2的无杆腔推动活塞前行，同时2.1的活塞后退，当2.2的活塞运行到最前端时，发出信号油，推动6.1右位工作，P2通过6.1右位推动摆动阀组换向的同时，推动4.1右位工作，此时5.1的控制油通过4.1溢流，5.1的主阀芯打开，P1溢流，减小了系统流量，活塞的运动速度降低。换向完成后，5.1主阀芯关闭。由此可见，整个换向过程中，液压泵的排量没有变化，而是通过释放部分流量来降低主油缸的速度。

三、结论

本文通过对液压冲击与泵送负载特性的分析，揭示了泵送时影响系统冲击的主要因素，提出了两种降低液压冲击的方法，为高压、大流量的液压系统的设计提供了理论依据，并对设备易损件磨损、设备震动、噪声和发热等方面的研究具有一定的指导意义。