基于油压机回油冲击产生的原因分析及解决措施的思考

丁振义 陆毅

摘 要：油压机是一种较为普遍、常见的液压传动控制设备，是一种以液压油为工作介质的油压控制机器，通过液压泵将液压油压缩进入油缸中，在密封环境下，控制液压油单向运动，进而产生生产力的一种机械。作为动力核心部件，其稳定运行对整个机械系统影响极大，而回油冲击则是影响其运行稳定性的关键问题。本文主要探索了回油冲击产生的原因，并提出了有针对性的解决措施。

关键词：油压机；回油冲击；原因；措施

油压机是较具代表性的液压设备。它有许多不同的种类，具体的用途也各不相同。然而，不同的油压机在使用过程中，当液压缸处于回程阶段时，机械系统内部的液压冲击会迅速变大，导致设备大幅度震动，严重情况下引发油压机故障，影响机械的正常运作。以下主要以回油冲击作为故障典型分析，探讨了油压机回油冲击产生的原因及其解决措施。

1.油压机产生回油冲击的主要原因

通常而言，油压机是由主机及动力控制机构组成的。其主机部分主要是由油压机机身、主缸、充液装置等构成，动力控制机构则是由泵、油箱、低压控制系统、电动机及其他阀门件等部分组成。动力控制机构主要是在主机内部电气装置的控制基础上，通过系统内部的高压泵、油缸、液压阀门控制来完成各部分之间的能量调配与控制，以此来实现各个工艺的配合循环。在液压系统运行期间，当系统处于回程时期，以图1为例，系统中电磁铁3DT迅速通电，系统电液转换阀9便会产生转向变化，此时系统内部的压力油便会通过阀门进入具有双向活塞杆的有杠腔内，与此同时，迅速打开液压控制的单向阀门10，使液压无杆腔中的油液回到油箱内。由于液压缸内的无杆腔内的油液在之前的工作状态下，处于高压状态（通常约为30MPa），在如此高的压力下被突然释放，必然会产生液压冲击，导致油压机运行故障。若通过科学计算，将油压机液压冲击的速度及其最大升高压力计算出来便可为后期制定解决措施提供指导。

如图1为某油压机系统工作原理图，设定某油压机第九阀门的换向时间为60ms，该油压机的液压缸内径为D=160mm，其液压缸活塞行程为L=2000mm，油压机油管内径为d=50mm，具体长度为l=3m。若系统运行压力为P，设定μ为液压油的压缩系数，假设油压机所采用的油料为矿物油，则μ=7×10-10（m2/n），以V2表示主泵及其传送油缸及其路线管道的容积。此时便可以将主泵送液压缸机器及其已被压缩的油液体积V1表示为：V1=μ·P·V2。设系统运行压力P=32Mpa。

图1 某油压机系统工作原理图

而V2的值又可以通过内径、油管长度等数据进行计算，具体如下：

综合以上两式，并代入数据，不难得出V1=1.032（L）

我们又知道，换向瞬间的回油量Q=V1/Δt，再次代入数据，得出Q=1032（L/min）。从而可以进一步得出如下结论：

（m/s）

一般来说，系统回程时对管道油液的流动速度要求通常小于等于5（m/s）[1]，而此时的管道流速为8.76（m/s），明显超过了正常液压，会对油压机内部管道造成较大的冲击，进而会对系统运行产生严重的影响，因而必须采取措施进行解决。

2.油压机回油冲击故障解决措施分析

通过对回油冲击的原因进行分析与探究，得出了三种解决方案。解决原理结构如图2所示。主要是从解决其泄压问题的方向出发，预防油压机在系统回程过程中产生的液压冲击及其相关的轰鸣现象。其中有两项控制方案对其液压控制单向阀有一定的要求，规定其必须为附带卸荷阀芯的液压控制单向阀。

图2 三种解决回油冲击的措施方案

第一种方案原理图见图2所示，主要是将单向阀12与一个外控油源直接相连，此时阀12具备一定的先导压力，能够保障液压控制的主导权，基于卸荷阀芯的系统保障，确保主阀芯不会被压力冲击开来，进而保障油压机的液压缸无腔杠不会出现泄压回流。当该液压缸的油压低于某一固定值时，负责液压控制的单向阀柱塞则会对系统内部的主要阀门芯产生较大冲击，将其顶开，完成系统内部的回油准备，同时将系统外部矿物油源的压力控制在标准范围内。以受力平衡原理作为指导，若以S1表示主控阀门的截面积，以S2表示卸载阀芯的截面积，以S3表示为系统控制柱塞的截面积。将P1表示液压控制单向阀主要端口B的压力强度。假设回程压力强度为0，此时液压控制单向阀C端的压力为P2，将P3表示为具体的控制压力，并设系统内部弹簧的摩擦力为F0。

此时的压力调控范围便为：

第二种解决方案原理类似于第一种方案，同样是采取压力调节的方式，当系统内部电磁铁通电后，液压缸回程的压力便取决于相邻的顺序阀12[2]。此时便需要保障其中顺序阀的两端压差要始终大于将液压单向阀内部卸荷阀芯顶开所需具备的压力强度。

第三种解决方案，则是采取预先泄压的指导理念，在系统回程时间内，保障阀12及阀5DT的通电时间早于电磁铁3DT。根据实际情况调整好电磁铁通电延时，以完成回程系统的泄压准备，预防回油冲击的产生。

结束语

综上所述，以上所述三种方案均是解决油压机回油冲击的有效方案。第一种方案主要是通过调节液控单向阀12的先导压力，确保在系统回程时间内，压力能够稳定调节，此项控制压力措施能够在多缸运作，有效实施泄压控制，解决其回油冲击问题。第二种解决方案则主要是通过直接控制系统油缸的回程压力，来稳定压力结构，此种解决措施结构较为复杂，通常仅仅适用于对系统振动要求较低的地点。第三种解决方案则能够灵活调制系统泄压时间，可以做到将无腔杆的压力释放到最低，保障系统回程时不会受到任意冲击。总而言之，第三种解决方案是最为简单、有效的控制回油冲击的方案。

参考文献：

[1]吴晓红，朱琪.一种发电机联轴器压装油压机液压系统的设计[J].液压与气动，2010（06）.

[2]徐飞.3000T油压机油压系统充液阀的故障分析与排除[J]. 四川工程职业技术学院学报，2009（03）.