液壓震動(dòng)與噪聲控制技術(shù)

液壓系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)、液壓泵和液壓馬達(dá)都以高速回轉(zhuǎn)，如果它們的轉(zhuǎn)動(dòng)部件不平衡，就會(huì)產(chǎn)生周期性的不平衡力，激勵(lì)轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)振動(dòng)，從而產(chǎn)生噪聲，這種振動(dòng)傳到油箱和管路時(shí)，就會(huì)發(fā)出很大的聲響。為了控制這種噪聲，應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行精密的動(dòng)平衡試驗(yàn)，控制其不平衡，并注意盡量避開(kāi)共振區(qū)。

2. 電動(dòng)機(jī)引起的振動(dòng)與噪聲

電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的噪聲主要是指機(jī)械噪聲、通風(fēng)噪聲和電磁噪聲。機(jī)械噪聲包括轉(zhuǎn)子不平衡引起的低頻噪聲，軸承有缺陷或安裝不合適而引起的高頻噪聲以及電動(dòng)機(jī)支架與電動(dòng)機(jī)之間共振所引起的噪聲。

3. 聯(lián)軸器引起的振動(dòng)與噪聲

液壓泵傳動(dòng)軸不能承受徑向力和軸向力，因此不允許在軸端直接安裝帶輪、齒輪、鏈輪，通常用聯(lián)軸器連接驅(qū)動(dòng)軸和泵傳動(dòng)軸。如因制造原因，泵與聯(lián)軸器同軸度超差，裝配時(shí)又存在偏差，則隨著泵的轉(zhuǎn)速提高離心力加大聯(lián)軸器變形，變形大又使離心力增大，造成惡性循環(huán)，其結(jié)果產(chǎn)生振動(dòng)與噪聲，從而影響泵的使用壽命。此外，還有如聯(lián)軸器柱銷(xiāo)松動(dòng)未及時(shí)緊固、橡膠圈磨損未及時(shí)更換等因素的影響。因此在安裝時(shí)，同軸度應(yīng)控制在最小范圍內(nèi)。

4. 管路引起的振動(dòng)與噪聲

管路一般都是由外界因素引起振動(dòng)和噪聲的，如機(jī)械振動(dòng)、壓力脈動(dòng)等。另外，管路過(guò)細(xì)以及方向、截面變化大時(shí)，很容易產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。管路的諧振噪聲。管道的阻抗、結(jié)構(gòu)尺寸和形狀等固有特性，決定了它本身的固有頻率，一旦有外部因素的影響，如壓力脈動(dòng)、機(jī)械振動(dòng)以及由于閥或液壓缸等的動(dòng)作造成管中的液體振蕩使激勵(lì)頻率達(dá)到其固有頻率時(shí)就會(huì)產(chǎn)生諧振，發(fā)出噪聲。

5. 液壓泵的機(jī)械振動(dòng)與噪聲

對(duì)用一種液壓泵來(lái)說(shuō)，一般液壓泵的噪聲隨液壓功率的增加而增加，而液壓功率是由泵的輸出壓力p、每轉(zhuǎn)排量q以及轉(zhuǎn)速n這3個(gè)參數(shù)所決定的。而引起機(jī)械振動(dòng)與噪聲的主要因素是轉(zhuǎn)速，液壓泵轉(zhuǎn)速的提高使泵的噪聲增加比輸出壓力提高的作用要大得多。為了使噪聲最低，一般在選用液壓泵時(shí)，在保證所需的功率和流量的前提下，盡量選擇轉(zhuǎn)速低的液壓泵(1000r/min-1200r/min)，或使用復(fù)合泵(并聯(lián)和串聯(lián)液壓泵)和卸荷回路來(lái)降低噪聲。

5. 液壓閥的機(jī)械振動(dòng)與噪聲

閥的選用或裝配不當(dāng)，也是產(chǎn)生噪聲的一個(gè)重要方面。若閥芯與閥孔裝配不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)與噪聲，若過(guò)緊，則閥芯移動(dòng)困難，產(chǎn)生振動(dòng)與噪聲，若過(guò)松，則內(nèi)泄嚴(yán)重，同樣會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)與噪聲。因此，裝配時(shí)要控制合適的間隙，以閥芯在閥孔內(nèi)可以自由移動(dòng)，但不松不澀為度。其次，溢流閥的溢流壓力與泵的額定壓力一定要匹配，否則會(huì)產(chǎn)生溢流噪聲。另外，溢流閥的溢流壓力由調(diào)壓手輪設(shè)定后，手輪要用鎖緊螺母鎖緊，如手輪松動(dòng)則壓力要產(chǎn)生變化，引起噪聲。在使用中，溢流閥的彈簧變形、油污堵塞阻尼孔、閥體孔或閥芯橢圓等原因都會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)和壓力波動(dòng)，形成噪聲，應(yīng)及時(shí)研磨修整或更換。

6. 液壓缸的機(jī)械振動(dòng)與噪聲

液壓缸在快速換向、負(fù)載變化大等情況下會(huì)引起壓力沖擊，產(chǎn)生波及到管道的機(jī)械振動(dòng)，從而產(chǎn)生噪聲。因此在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)一定要選擇帶緩沖裝置的液壓缸。為此除要求液壓缸的設(shè)計(jì)要有緩沖裝置外，還可以在液壓缸進(jìn)油口處設(shè)置一小型蓄能器，吸收液壓缸換向時(shí)引起的油液脈動(dòng)，減小噪聲。

1. 液壓泵的流體振動(dòng)與噪聲

液壓泵的流體振動(dòng)與噪聲主要是由泵的壓力、流量的周期性變化以及氣穴現(xiàn)象引起的。在液壓泵的吸油和壓油過(guò)程中，產(chǎn)生周期性的壓力和流量變化，形成壓力脈動(dòng)，從而引起液壓振動(dòng)，并經(jīng)出口向整個(gè)系統(tǒng)傳播。同時(shí)液壓回路的管道和閥類將液壓泵的壓力反射，在回路中產(chǎn)生波動(dòng)，使泵產(chǎn)生共振，發(fā)出噪聲。對(duì)于壓力脈動(dòng)的控制辦法，設(shè)計(jì)時(shí)齒輪泵的齒輪模數(shù)盡量取小，齒數(shù)盡量取多，卸荷槽的形狀和尺寸要合理;柱塞泵的柱塞個(gè)數(shù)應(yīng)為奇數(shù)，最好為7個(gè)-9個(gè)，并在進(jìn)、排油配流盤(pán)上對(duì)稱開(kāi)三角槽，以防柱塞泵出現(xiàn)困油。

“困油”現(xiàn)象引起的噪聲。液壓泵在工作時(shí)一部分油液被圍困在兩對(duì)輪齒所形成的封閉空腔之間，當(dāng)其容積減少時(shí)會(huì)使被困油液受擠壓并從縫隙中擠出而產(chǎn)生很高的壓力；而封閉容積的增大又會(huì)造成局部的真空，使油液中溶解的氣體分離，產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象，這些都能產(chǎn)生強(qiáng)烈的噪聲，這就是困油現(xiàn)象引起的振動(dòng)與噪聲。

2. 液壓沖擊產(chǎn)生的振動(dòng)與噪聲

在液壓系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，由于某種原因，會(huì)引起液體壓力的突然升高，其峰值高出正常壓力好幾倍，這種現(xiàn)象稱為液壓沖擊。因?yàn)橐簤汗艿罏閺椥泽w，所以液壓沖擊常伴有振動(dòng)和噪聲，甚至發(fā)生損壞液壓元件的事故，有時(shí)也會(huì)造成液壓元件的誤動(dòng)作。

引起液壓沖擊的主要原因是：迅速關(guān)閉液流通道或液流迅速換向時(shí)，液流速度大小或方向突然變化，就會(huì)形成液壓系統(tǒng)的液壓沖擊現(xiàn)象。液壓系統(tǒng)中，沖擊波、慣性力、截面增壓效應(yīng)、共振等都可能是引起液壓沖擊的因素。液壓沖擊是以波的形式在液壓油中傳播，據(jù)有關(guān)資料介紹，其傳播速度與聲速相同。

3. 液壓閥的流體振動(dòng)與噪聲

液壓閥也是液壓系統(tǒng)的一個(gè)噪聲源。比較典型的是控制閥的氣穴作用產(chǎn)生氣穴噪聲。因?yàn)橛鸵航?jīng)節(jié)流孔口或閥口時(shí)，形成高速射流，使其絕對(duì)壓力下降而產(chǎn)生氣穴噪聲。其次，在噴流狀態(tài)下產(chǎn)生剪切流、紊流或渦流，由此產(chǎn)生高頻噪聲。

方向控制閥突然關(guān)閉或打開(kāi)造成液壓沖擊也能引起振動(dòng)和噪聲。為減少液壓沖擊噪聲，可以增加閥口關(guān)閉時(shí)間，也可以設(shè)置蓄能器吸收壓力波動(dòng)。溢流閥工作部分產(chǎn)生缺陷和磨損會(huì)發(fā)生一種單音調(diào)尖叫聲或“嘯叫”。

4. 管路的流體振動(dòng)與噪聲

液壓系統(tǒng)由于要適應(yīng)不同工況的需要，需經(jīng)常改變某些元件的工作狀態(tài)。例如閥的開(kāi)啟、泵的啟動(dòng)、系統(tǒng)的加載與卸荷或者外載荷的變化等，在這些情況下液壓系統(tǒng)原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就將發(fā)生瞬間的變化，由一個(gè)原先穩(wěn)定的狀態(tài)過(guò)渡到另一個(gè)新的穩(wěn)定的狀態(tài)。然而，就在這個(gè)短暫的時(shí)間內(nèi)，管道內(nèi)部將產(chǎn)生沖擊波。在一定條件下，管道與泵或閥相結(jié)合，就會(huì)產(chǎn)生管道系統(tǒng)中油液的持續(xù)振動(dòng)。當(dāng)管路長(zhǎng)度剛好等于發(fā)生共振的管路長(zhǎng)度時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的高頻噪聲。雖然由壓力波產(chǎn)生的流速噪聲不大，但由于壓力波引起的管道等結(jié)構(gòu)振動(dòng)發(fā)出的噪聲則是不可忽視的。

液壓系統(tǒng)運(yùn)行中，在液壓泵吸油口附近造成負(fù)壓時(shí)，就會(huì)發(fā)生氣穴現(xiàn)象。這一氣穴往往造成正常輸油量的下降或流量和壓力脈動(dòng)。在液壓回路中，當(dāng)壓力油流過(guò)節(jié)流口或狹窄縫隙時(shí)，由于流速急劇增加，其壓力也會(huì)降低很多，有時(shí)也產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象，從而引起振動(dòng)和噪聲。

造成氣穴現(xiàn)象的原因主要有以下幾方面：

• 液壓泵的濾油器、進(jìn)油管堵塞、液壓油粘度過(guò)高，易造成泵進(jìn)油口處真空度過(guò)高，使空氣滲入。

  
  

• 吸油管插入油箱油面太淺時(shí)，液壓泵吸入的油液中會(huì)含有很多空氣泡。

  
  

• 吸油管接頭處和泵傳動(dòng)軸密封處密封不嚴(yán)也能使泵吸入空氣。