液壓系統(tǒng)產(chǎn)“炮鳴”的原因及防止的方法

一、“炮鳴”及其原因

在大功率的液壓機(jī)、矯直機(jī)、折彎?rùn)C(jī)等的液壓系統(tǒng)中，由于工作壓力都很高，當(dāng)主油缸上腔通入壓力油并進(jìn)行壓制、拉伸或折彎時(shí)，高壓油具有很大的能量，除了推動(dòng)油缸活塞下行完成工作外，還會(huì)使油缸機(jī)架、工作油缸本身、液壓元件、管道和接頭等處產(chǎn)生不同程度的彈性變形，積蓄大量能量。當(dāng)壓制完畢或保壓之后，油缸上行時(shí)，缸上腔通回油，則上腔積蓄著的油液壓縮能和機(jī)架等部分積蓄的彈性變形能突然釋放出來(lái)，而機(jī)架系統(tǒng)也迅速回彈，會(huì)瞬時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)（抖動(dòng)）和巨大的聲響；在此行降壓過(guò)程中，油缸內(nèi)過(guò)飽和溶解的氣體的析出和破裂更加劇了這一作用，對(duì)設(shè)備的正常運(yùn)行極為不利，造成壓力表指針強(qiáng)烈抖動(dòng)和系統(tǒng)發(fā)出很大的槍炮聲狀的噪聲，稱之為“炮鳴”。

“炮鳴”是在高壓大流量系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，對(duì)能量釋放認(rèn)識(shí)不足，未做處理或處理不當(dāng)而產(chǎn)生的，即在設(shè)計(jì)上未采取有效而合理的卸壓措施所致。

二、“炮鳴”的危害

(1)在立式油缸上升（返回）空行程產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)和巨大的聲響。

(2)振動(dòng)導(dǎo)致連接螺紋松動(dòng)，致使設(shè)備嚴(yán)重漏油。

(3)振動(dòng)導(dǎo)致液壓元件和管件破裂，壓力表震壞。

(4)系統(tǒng)有可能無(wú)法繼續(xù)工作，甚至造成人身安全設(shè)備事故。

三、防止產(chǎn)生“炮鳴”現(xiàn)象的方法

消除“炮鳴”現(xiàn)象的關(guān)鍵在于先使油缸上腔有控制地卸壓，即能量慢慢釋放，卸壓后再換向（缸下腔再升壓做返回行程）。具體方法如下。

1．采用小型電磁閥泄壓(見圖1)

油缸下行時(shí)，小型電磁閥1不通電，當(dāng)主缸完成擠壓以后，在三位四通電磁閥2開始換向之前，借助一時(shí)間繼電器使閥1先接通約2～3s，當(dāng)油缸上腔壓力降至接近于預(yù)定值或零時(shí)，再接通電池閥2換向。由于幾乎在沒有壓力的情況下進(jìn)行換向，使油缸上行，從而消除了“炮鳴”。

2．采用卸荷閥控制卸壓（見圖2）

油缸下行壓制工件時(shí)，2YA通電。當(dāng)換向閥1處于中位時(shí)，液壓機(jī)為壓制后的保壓過(guò)程，主缸上腔的高壓油使液控順序閥2呈開啟狀態(tài)。保壓結(jié)束后由時(shí)間繼電器發(fā)訊，1YA通電，閥1切換到右工作位，壓力油經(jīng)閥2回到油箱。閥2的閥前壓力使液控單向閥3中的泄壓閥閥芯開啟，泄壓油流經(jīng)阻尼孔回到充液油箱，待主缸上腔壓力逐漸降壓至閥2調(diào)定的活塞回程壓力之后，閥2關(guān)閉。同時(shí)，其閥前壓力將閥3的主閥打開；壓力油進(jìn)入主缸下腔。上腔的大量回油經(jīng)閥3回充液油箱，活塞得以回程。

3．采用專用節(jié)流閥卸壓(見圖3)

主缸下腔為擠壓腔（工作腔）。當(dāng)2YA通電，壓力油經(jīng)三位四通電液換向閥1、液控單向閥2進(jìn)入主缸下腔進(jìn)行擠壓，擠壓力上升到要求的噸位后，電接點(diǎn)壓力表3發(fā)信號(hào)，2YA斷電，進(jìn)行保壓。泄壓時(shí)，由操作者慢慢擰開專用節(jié)流閥4，將高壓油逐漸放回油箱；當(dāng)觀察壓力表5所示壓力值降至3～5MPa時(shí)，再使1YA通電，大量的低壓油經(jīng)閥2、閥1流回油箱。

4．用手動(dòng)卸壓換向閥（專用）卸壓

如圖4(a)所示，手動(dòng)卸壓換向閥由3部分組成：左端是大口徑的單向閥，起充液閥的作用；中部是起換向作用的換向閥，右端是使泵卸荷的換向閥，油口接泵。

當(dāng)手柄在中間位置時(shí)[見圖4(b)]，油缸兩腔封閉。通路5和6接通，油泵卸荷。當(dāng)手柄向左移動(dòng)時(shí)，滑閥右移，通路5和6斷開，油泵工作，壓力油經(jīng)通道7由通路2排出，活塞下降。當(dāng)工作結(jié)束手動(dòng)手柄換向，滑閥向左移動(dòng)時(shí)，由于在油缸壓力作用下單向閥緊閉，所以當(dāng)滑閥的頂端9碰到單向閥的閥柄時(shí)便停止了。這時(shí)通路2與滑閥中的小孔8接通，而使油缸通過(guò)通路2、7、8、4卸壓。卸壓速度由小孔 8的大小來(lái)決定。這時(shí)通路5和6接通，油泵卸荷。只有當(dāng)油缸充分卸壓后，滑閥才能繼續(xù)向左移動(dòng)并打開單向閥，通路2和4接通，同時(shí)通路1和3接通，而通路5和6又?jǐn)嚅_，這才開始回程，不會(huì)出現(xiàn)“炮鳴”現(xiàn)象。

5．閉武回路程中用卸壓換向閥卸壓(見圖5)

當(dāng)活塞加壓下降時(shí)，a為壓力側(cè)，b為吸油側(cè)，故下滑閥開啟，而上滑閥關(guān)閉。卸壓閥不起作用。工作完畢泵換向，b轉(zhuǎn)為壓力側(cè)，液壓力克服了滑閥的彈簧力將它移到左端，各通路接通。于是缸上腔通過(guò)a、1、4和節(jié)流閥7卸壓，同時(shí)泵的吸油也幫助卸壓。卸壓速度由節(jié)流閥7來(lái)調(diào)節(jié)。這時(shí)，泵的供油通過(guò)h、2、3、5和6排回油箱而卸荷，僅保持低壓以平衡上滑閥的彈簧力。當(dāng)上腔壓力低于下滑閥彈簧力時(shí)，下滑閥逐漸關(guān)閉，關(guān)閉速度可通過(guò)節(jié)流閥8來(lái)調(diào)節(jié)，以保證充分卸壓。下滑閥的關(guān)閉切斷了油泵的卸荷通路，缸下腔壓力上升，活塞回程上升。

6．采用電流換向閥K型閥芯機(jī)能泄壓（見圖6）

如圖6所示，當(dāng)1YA通電時(shí)，壓力油經(jīng)三位四通電液動(dòng)換向閥1進(jìn)^主缸上腔進(jìn)行擠壓，當(dāng)壓力上升到預(yù)定壓力時(shí)，電接點(diǎn)壓力表2發(fā)信號(hào)，通過(guò)時(shí)間繼電器延時(shí)保壓。保壓結(jié)束后，1YA斷電，閥1在其所帶阻尼器的控制下延時(shí)切換到中位，高壓油也就隨著K型閥芯的移動(dòng)，由小到大將開口量逐步釋放，閥芯移到完全中位時(shí)，高壓油的能量已大部分釋放，這樣，“炮鳴”就大大減少了。為保證可靠換向，在圖中a處應(yīng)加背壓閥。