管道內(nèi)部的介質(zhì)多為流體，即氣體或液體，因此管道以內(nèi)部介質(zhì)種類分為氣體管道和液體管道。由于管道內(nèi)流體參數(shù)往往是隨時(shí)間而變化的，因而常導(dǎo)致管道振動(dòng)。與往復(fù)機(jī)械相聯(lián)的管道內(nèi)部介質(zhì)特性波動(dòng)比較常見，因此往復(fù)機(jī)械相關(guān)管道振動(dòng)也是常見異常現(xiàn)象之一。在介紹管道振動(dòng)原因之前，我們先了解一下流體在管道內(nèi)的流動(dòng)。

可壓縮流體與不可壓縮流體

• 非定常流動(dòng)，是指流場中固定空間點(diǎn)上的任動(dòng)參數(shù)，隨時(shí)間而改變的一種流動(dòng)，也稱非穩(wěn)定流動(dòng)。

層流與湍流

• 層流是指流體質(zhì)點(diǎn)間相互不混雜的流動(dòng)，亦稱片流。

• 湍流是指流體質(zhì)點(diǎn)相互混雜而無層次的流動(dòng)，亦稱紊流。

湍流時(shí)，由于液體質(zhì)點(diǎn)的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，使空間上任一點(diǎn)的流速無論其大小或方向都隨時(shí)間而變化（其它流動(dòng)參數(shù)也可能隨時(shí)間而變化）。因此，湍流實(shí)質(zhì)上總是非定常流動(dòng)。從層流轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧鲿r(shí)，管道內(nèi)流體的平均流速稱為臨界流速。

允許流速

• 液壓系統(tǒng)中換向閥關(guān)閉，突然停止管道中液體流動(dòng)，出現(xiàn)液壓沖擊，使管道產(chǎn)生振動(dòng)。在圖1所示液壓系統(tǒng)中，當(dāng)換向閥開啟且開度不變時(shí)，液體在管道內(nèi)保持穩(wěn)定流動(dòng)。開始時(shí)管道內(nèi)液體自左向右流動(dòng)，此時(shí)管道中的流速和壓力稱為起始流速和起始?jí)毫Α?/span>

• 液壓系統(tǒng)控制的運(yùn)動(dòng)部件制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的液壓沖擊使管道產(chǎn)生振動(dòng)。如圖2所示，液壓動(dòng)力源經(jīng)換向閥供油，從右管道進(jìn)入執(zhí)行元件液壓缸右腔，活塞組件帶動(dòng)外負(fù)載向左運(yùn)動(dòng)。當(dāng)換向閥突然關(guān)閉，油液被封在液壓缸兩腔及左、右管道中，由于慣性，活塞組件的運(yùn)動(dòng)不能立即停止，急需運(yùn)動(dòng)，使液壓缸及左管道內(nèi)液體受壓縮，壓力急劇上升，最終達(dá)到某一壓力峰值，于是液壓缸及管道內(nèi)將產(chǎn)生液壓沖擊。當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)能，全部轉(zhuǎn)化為液體的彈性能時(shí)，活塞組件將停止運(yùn)動(dòng)。此時(shí)液體的彈性能開始釋放，并改變活塞組件的運(yùn)動(dòng)方向，使活塞組件向右運(yùn)動(dòng)。這樣交替變換運(yùn)動(dòng)方向，將持續(xù)地振蕩一段時(shí)間，使管道產(chǎn)生振動(dòng)，直到液壓系統(tǒng)的內(nèi)泄漏、外泄漏及摩擦損失耗盡了全部能量之后，管道的振動(dòng)才能停止。

• 液體流經(jīng)節(jié)流口處，將引起空穴現(xiàn)象，致使管道產(chǎn)生振動(dòng)。在流動(dòng)的液體中，因流速變化引起壓降而產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象稱為空穴現(xiàn)象。空穴現(xiàn)象將使管道產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)，并使管道內(nèi)部表面受到腐蝕。圖3所示為液體流經(jīng)節(jié)流口處出現(xiàn)空穴現(xiàn)象的示意圖。當(dāng)液體流到圖示節(jié)流口的喉部位置時(shí)，根據(jù)伯努利方程，該處壓力值將降到很低。若在工作溫度下，此壓力值如低于液體的空氣分離壓，溶解于液體中的空氣將迅速大量分離出來；如低于液體的飽和蒸汽壓，液體將迅速汽化。不論是前者還是后者，液體中都將出現(xiàn)大量氣泡，這些氣泡隨著液體流到壓力較高的部位處，因受不了高壓而破滅，產(chǎn)生局部的液壓沖擊，發(fā)出噪聲并引起管道振動(dòng)。

• 液壓系統(tǒng)中，因U形管內(nèi)液體的振動(dòng)而引起管道振動(dòng)。

• 液壓泵和液壓馬達(dá)的結(jié)構(gòu)參數(shù)、液壓泵的進(jìn)油管道設(shè)計(jì)不正確，將產(chǎn)生管道的振動(dòng)。

• 管道內(nèi)液體的流動(dòng)速度過快，管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與配置不正確，而產(chǎn)生管道振動(dòng)

氣體管道

• 氣體流動(dòng)激勵(lì)管道產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)。管道內(nèi)所均勻充滿的氣體稱為氣柱。氣柱具有可壓縮及膨脹的性質(zhì)，因此氣柱本身是一個(gè)具有連續(xù)質(zhì)量的彈性振動(dòng)系統(tǒng)。彈性振動(dòng)系統(tǒng)受到一定激勵(lì)后，將會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。壓縮機(jī)汽缸的周期性吸氣和排氣，使氣流的速度和壓力產(chǎn)生周期性的變化，即氣流脈動(dòng)，形成對(duì)管道內(nèi)氣柱的激勵(lì)，使氣柱振動(dòng)。管道內(nèi)氣柱振動(dòng)的結(jié)果，將產(chǎn)生管道內(nèi)的壓力脈動(dòng)，從而形成管道的振動(dòng)。

  
  

• 機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)激勵(lì)管道產(chǎn)生的振動(dòng)。管道本身、管道附件和支架等所構(gòu)成的管路系統(tǒng)實(shí)際上也是一個(gè)機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)，當(dāng)壓力脈動(dòng)作用在管路的轉(zhuǎn)彎處或管道截面變化處，將產(chǎn)生不平衡力，此力將引起管道的機(jī)械振動(dòng)。

生產(chǎn)實(shí)踐表明，壓縮機(jī)機(jī)組及管道的振動(dòng)，絕大部分都是氣流脈動(dòng)所引起的。氣流脈動(dòng)將激發(fā)管道產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)。管道振動(dòng)反過來又會(huì)引起機(jī)組的振動(dòng)。因此，消除管道系統(tǒng)的振動(dòng)，首先應(yīng)考慮消除氣流脈動(dòng)。

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