Гидравлические удары
и пульсации давления в гидросистеме
Гидравлическим ударом называется резкий скачок давления, возникающий в трубопроводе. Этот процесс происходит очень быстро и характеризуется чередованием резких пиков и спадов давления, связанных с упругими деформациями гидравлической жидкости и стенок трубопровода. Гидроудар сопровождается сильными акустическими эффектами, иногда – прорывами трубопроводов.
Зачастую гидроудары возникают в момент разгрузки предохранительных клапанов, когда жидкость проходит через клапан практически свободно, без давления. Процесс разгрузки проходит очень быстро, т.е. давление в гидросистеме резко падает, что и вызывает гидравлический удар. Для борьбы с гидроударами на практике применяются различные методы: профилирование рабочей поверхности плунжера; применение ослабителей и модулей демпфирования ударов; использование регулируемого пилотного управления. Современные гидрораспределители в качестве опции могут комплектоваться специальными регуляторами времени переключения, позволяющими предотвращать возникновение гидравлических ударов.
Более плавный процесс переключения предохранительного клапана может обеспечить модуль демпфирования ударов. Модуль демпфирования ударов (6) располагается между пилотом (7) предохранительного клапана и электрогидрораспределителем (3), оборудованным демпфером (8) на линии В.
Модуль демпфирования ударов:
а - при открытом гидрораспределителе
б - при закрытом гидрораспределителе
Зачастую гидроудары возникают в момент разгрузки предохранительных клапанов, когда жидкость проходит через клапан практически свободно, без давления. Процесс разгрузки проходит очень быстро, т.е. давление в гидросистеме резко падает, что и вызывает гидравлический удар. Для борьбы с гидроударами на практике применяются различные методы: профилирование рабочей поверхности плунжера; применение ослабителей и модулей демпфирования ударов; использование регулируемого пилотного управления. Современные гидрораспределители в качестве опции могут комплектоваться специальными регуляторами времени переключения, позволяющими предотвращать возникновение гидравлических ударов.
Более плавный процесс переключения предохранительного клапана может обеспечить модуль демпфирования ударов. Модуль демпфирования ударов (6) располагается между пилотом (7) предохранительного клапана и электрогидрораспределителем (3), оборудованным демпфером (8) на линии В.
Когда распределитель закрыт, золотник (9) под действием рабочего давления смещается вправо и сжимает пружину (10), перекрывая соединение В2-В1. Когда гидрораспределитель открыт, поток рабочей жидкости из линии В поступает в бак, на дросселирующем отверстии (8) при этом поддерживается постоянный перепад давлений. Усилие пружины создает некоторую задержку открытия соединения В2-В1, таким образом возникновение пиков давления в гидросистеме устраняется. Наличие модуля демпфирования гидроударов в системе позволяет исключить возникновение акустических ударов, понизить пики давления и исключить зависимость от вязкости рабочей жидкости.
Следует различать гидравлические удары и пульсации давления. Причинами колебаний давления в гидросистеме могут быть неравномерная подача насоса; подключение и отключение различных насосов; работа отсечных и управляющих гидроаппаратов высокого быстродействия и др. Колебания давления и расхода разрушительно действуют на гидроаппаратуру, уменьшая срок службы элементов и приводя к их отказам. Поэтому важно еще на этапе проектирования гидросистемы определить возможную причину возникновения колебаний давления и предусмотреть меры по их компенсации. Зарекомендовавшим себя методам демпфирования колебаний давления является установка гидравлических амортизаторов.
Например, для обеспечения быстрого и мягкого переключения гидрораспределителей (дросселирующих или пропорциональных) рекомендуется до них и после них устанавливать аккумуляторы. При этом одновременно устраняются и удары давления. Установка гидравлических аккумуляторов также позволяет защитить от разрушения элементы, чувствительные к воздействию ударной волны (например, насосы). Гидроаккумуляторы также применяются в качестве гидравлических пружин для демпфирования колебаний и ударов, при этом сжимаемый в аккумуляторе газ используется в качестве пружинящего элемента. Например, аккумуляторы применяются в натяжных механизмах и в приводах мобильных машин для предотвращения передачи ударов приводной цепью.
