ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ УДАР: СПОСОБЫ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ

HYDRAULIC SHOCK: WAYS TO PREVENT

Kapishnikov Gordey Petrovich

Student, Department of Railway Track and Construction, Volga State University of Railway Engineering,

Russia, Samara

АННОТАЦИЯ

В гидравлических системах высокое давление и переменные нагрузки могут вызывать проблемы с плавностью работы, что делает необходимым настройку демпфирующих элементов для управления скоростью и давлением. Гидравлический удар, возникающий при резком увеличении скорости жидкости, может привести к повреждению оборудования. Для его предотвращения используются компоненты, такие как гидравлические демпферы, центробежные насосы и гидроаккумуляторы.

ABSTRACT

In hydraulic systems, high pressure and variable loads can cause smooth operation issues, necessitating the use of damping elements to control speed and pressure. Hydraulic shock, which occurs when the fluid velocity increases abruptly, can lead to equipment damage. To prevent this, components such as hydraulic dampers, centrifugal pumps, and hydraulic accumulators are used.

Ключевые слова: гидравлический удар; вибрация; клапан.

Keywords: hydraulic shock; vibration; valve .

В гидравлической системе частое возникновение рабочих ситуаций высокого давления и переменной нагрузки может привести к отсутствию плавности работы. Следовательно, крайне важно настроить параметры демпфирующего элемента системы так, чтобы они не только соответствовали требованиям дросселирования системы, регулирования давления и другим функциям, но и достигали целей управления скоростью и давлением системы. Кроме того, крайне важно обеспечить функцию буферизации и гашения вибраций, чтобы решить проблемы движения системы, повысить ее надежность и обеспечить оптимальное управление. Гидравлический удар – это процесс, который возникает в трубопроводе с капельной жидкостью при внезапном увеличении ее скорости [1]. Гидравлический удар — термин, используемый для описания внезапного повышения гидравлического давления в гидравлическом контуре. Этот скачок давления приводит к высоким пикам и обычно сопровождается вибрацией и шумом. Обычно гидравлические удары возникают при резкой остановке насоса [2]. В результате некоторые гидравлические компоненты могут выйти из строя, что приводит к повреждению оборудования. Возникновение гидравлического удара при работе различных машин — распространенное и неотъемлемое явление. Он вызван механическими вибрациями, разрывами гидравлических линий и гидроударом. Явление гидравлического удара возникает из-за множества факторов, охватывающих широкий спектр проблем.

В последнее время учёные предложили множество методов предотвращения гидравлического удара, в основном, сосредоточившись на компонентах гидравлической системы. Гидравлическая система включает в себя гидравлические демпферы, центробежные насосы, аккумуляторы, регулирующие клапаны и ряд других компонентов. Гидравлический демпфер – это механизм, предназначенный для смягчения воздействия вибрации и ударов путём их поглощения и регулирования скорости и перемещения соединённого оборудования. Кроме того, он служит защитным механизмом, уравновешивающим перемещения, возникающие в результате теплового расширения и сжатия оборудования. Это критически важно для поддержания стабильности системы. Одновременно гидравлические демпферы и демпфирующие отверстия регулируют расход, чтобы замедлить изменения и минимизировать колебания.

Рисунок 1. Гидравлический демпфер

Центробежные насосы – это гидравлические устройства, работающие на принципе центробежной силы [3]. Основной корпус центробежного насоса состоит из двух основных компонентов: рабочего колеса и корпуса червяка. По сравнению с другими типами гидравлических машин, конструкция центробежного насоса сравнительно проста. Основные направления исследований в области насосов сосредоточены на повышении стабильности, продлении срока службы и снижении энергопотребления. Перед запуском необходимо убедиться, что корпус насоса и всасывающий трубопровод полностью заполнены водой. После этого можно запустить двигатель, в результате чего вал насоса приводит в движение рабочее колесо и вызывает быстрое вращательное движение воды. Вода, совершая центробежное движение, продвигается к внешнему краю рабочего колеса. Это происходит через вихревой корпус насоса и проточный канал, в конечном итоге попадая в напорный трубопровод насоса.

Рисунок 2. Центробежный насос

Гидроаккумуляторы выполняют три основные функции в более широкой гидравлической системе.

Гидравлический аккумулятор – это сосуд рассчитанный для аккумулирования и возврата энергии рабочей жидкости, находящейся под давлением [4]. Гидроаккумулятор выполняет три основные функции: служит вспомогательным источником энергии, компенсирует утечки и поддерживает давление в системе, а также поглощает ударное давление или пульсирующее давление гидравлического насоса. Ударный поршень гидравлического ударного механизма специально разработан для возвратно-поступательного движения внутри рабочего процесса. Поршень выполняет только внешнюю работу во время хода, тогда как возвратная ступень предназначена только для подготовки к следующему ходу. Во время возвратного движения гидравлический насос не может обеспечить достаточное количество гидравлического масла для обеспечения необходимого количества для хода поршня. В результате вся система временно хранит избыточное масло в аккумуляторе. Это делается для уменьшения сопротивления во время возврата. Когда поршень возвращается, масло сбрасывается обратно в бак гидроаккумулятора. Это не только повышает эффективность системы, но и позволяет гидроаккумулятору поглощать любые гидравлические удары, вызванные резкими остановками или обратным ходом гидроцилиндра, внезапным закрытием или обратным ходом реверсивного клапана, а также внезапными остановками гидронасоса. Это помогает предотвратить повреждение компонентов системы, избегая чрезмерно высокого давления в системе.

Список литературы:

1. «Центробежные насосы», авторы: Березин В. П., редактор: Мовшович С. М.. Издание: Магадан, 1952 г., 68 стр.
2. Макиша, Е. В. Причины и особенности возникновения гидравлического удара в напорных трубопроводах канализационных насосных станций / Е. В. Макиша, Е. В. Носорев // Инженерный вестник Дона. – 2021. – № 3(75). – С. 361-367.
3. Рекомендации по выбору гидроаккумулятора для гидравлической системы / Н. С. Малыбаев, А. Ж. Касенов, К. К. Абишев [и др.] // Наука и техника Казахстана. – 2020. – № 1. – С. 86-93.
4. Храпуцкая, Ю. А. Способы предотвращения гидравлических ударов при эксплуатации мобильных объектов / Ю. А. Храпуцкая // Исследования и разработки в области машиностроения, энергетики и управления : Материалы XXIV Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. В 2-х частях, Гомель, 25–26 апреля 2024 года. – Гомель: Гомельский государственный технический университет им. П.О. Сухого, 2024. – С. 49-52.