应对闭式非驱动液压系统冲击负载的解决方案

　　0 引言

　　闭式非驱动液压系统， 尤其是马达输出端为低惯性负载时很容易遭受到冲击负载的破坏， 引起系统低压侧压力下降。 当压力降到允许的最低压力小时，系统元件会遭到严重破坏。 故在设计此类机器(如破碎机)的液压系统时， 一定要对系统冲击进行测试并根据测试数据采取有效措施。 本文推荐在回路中添加蓄能器对低压侧进行补油， 同时采用刚管连接以提高系统的刚度。 此外，尽量排除系统油液中的空气也能有效的防止低压侧压力下降。

　　1 系统冲击分析与研究

　　1.1冲击产生概述

　　闭式非驱动系统中， 当马达驱动一个低惯性负载时，若输出端遭受到冲击，由于负载的低惯性会使马达的输出轴转速减慢。 马达的转速减慢，意味着流经马达的流量变小。 但是，由于发动机的高惯性，发动机在短时间内会保持输出转速不变， 即泵的输出流量也会短时间内保持不变。 这就会引起系统高压侧的压力上升。同时，由于低压侧的回油流量减少，如果补油泵的补油流量小于回油的减少量就会使低压侧压力下降。 当下降到低压侧允许的最低压力以下时就会引起泵和马达的损坏。 虽然有些系统可能带压力限制阀，但在瞬间其对冲击负载很难起到抑制作用。

　　图1 为系统遭冲击负载时的一组测试曲线。 测试项目包括：低压测压力、高压测压力、补油压力、马达和泵的壳体压力及泄油流量。 采样频率200Hz。

　　从图1 可以看出，高压侧压力开始上升时，相应地低压侧压力和补油压力开始下降，甚至降为0。 故此时系统将遭受严重的损坏。 当冲击消失后，高压侧压力开始下降， 同时低压侧压力经过大约3 个周期的振荡后趋于平稳，并恢复为补油压力。

　　1.2系统弹性模量

　　液压系统的有效弹性模量βeff主要受三部分的影响，管道(钢管，胶管)、油液和油液中的空气含量，其定义如式(1)所示。 弹性模量表征了系统的刚度，βeff值越大，系统刚度越大，即引起单位体积变化所需的压力越大。 图2 为系统弹性模量的一组测试曲线。 从曲线可以看出压力对弹性模量也有影响。 相同管道时，高压力下的弹性模量大于低压力下的弹性模量;相同压力时，钢管的弹性模量大于胶管的弹性模量; 油液中空气含量越低弹性模量越高;此外，随着油中空气含量的增加，管道对弹性模量的影响变小，空气含量成为影响弹性模量的主要因素。

　　式中β_eff———有效弹性模量;

　　β_c———容器的弹性模量;