挖泥船压力冲击是由于管道液流速度急剧改变而形成的。例如液压执行元件在高速运动中突然停止,换向阀的迅速开启和关闭,都会产生高于静态值的冲击压力。它不仅伴随产生振动和噪声,而且会因过高的冲击压力而使管路、液压元件遭到破坏。对系统影响较大的压力冲击常为以下两种形式:
1)挖泥船当迅速打开或关闭液流通路时,在系统中产生的冲击压力。
直接冲击(即t<τ)时,管道内压力增大值
(2)
间接冲击(即t>τ)时,管道内压力增大值
式中 ρ——液体密度(kg/m3);
△υ——关闭或开启液流通道前后管道内流速之差(m/s);
t——关闭或打开液流通道的时间(s);
τ= |
|
——管道长度为l时,冲击波往返所需的时间(s); |
——管道内液流中冲击波的传播速度(m/s)。
若不考虑挖泥船粘性和管径变化的影响,冲击波在管内的传播速度
式中 E0——液压油的体积弹性模量(Pa),其推荐值为E0=700MPa;
δ、d——管道的壁厚和内径(m);
E——管道材料的弹性模量(Pa),常用管道材料弹性模量:钢E=2.1×1011Pa,紫铜E=1.18×1011Pa。
2)急剧改变挖泥船液压缸运动速度时,由于挖泥船液体及运动机构的惯性作用而引起的压力冲击,其压力的增大值为
式中 ——液流第i段管道的长度(m);
Ai——第i段管道的截面积(m2);
A——液压缸活塞面积(m2);
M——与活塞连动的运动部件质量(kg);
△υ——液压缸的速度变化量(m/s);
t——液压缸速度变化△υ所需时间(s)。
计算出挖泥船冲击压力后,此压力与管道的静态压力之和即为此时管道的实际压力。实际压力若比初始设计压力大得多时,要重新校核一下挖泥船相应部件管道的强度及阀件的承压能力,如不满足,要重新调整。
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