液压系统振动噪产生原因分析.doc

液压系统振动噪声产生原因分析 Analysis for the Reason of Producing Vibration Noise of Hydraulic System 摘 　 要:对液压系统产生振动噪声原因分析 ,提出衰减、 阻尼及消除方法。 关键词:液压系统; 振动噪声; 消除方法 液压系统的振动与噪声是一个相当普遍的问题。机器设备愈向高速、 高压和大功率的方向发展 ,相应的技术跟不上 ,振动与噪声也相应增大 ,长期处于异常振动的液压设备必然会出现各种故障 ,造成振动与液压装置难以正常工作 ,影响设备的性能和液压元件的寿命 ,也影响人的身心健康。因此分析振动噪声产生原因有助于采取有效的消除方法。 振动与噪声 噪声是一种振动波 ,它通过不同的传播媒体 ,可分为流体噪声、 结构噪声和电磁噪声。在液压传动或自动控制系统中 ,上述 3 种噪声同时存在 ,其产生的成因和组成是多方面的。 液压泵的噪声 在液压系统中主要的噪声源是液压泵。即使它不辐射出大量的声功率 ,其压力波动和结构振动也能间接地引起机器设备的噪声。 液压泵的噪声随液压功率的增加而加大。液压功率是由液压泵的输出压力 p、 每转的排量 q 和转速 n这 3 个参数决定的。这 3 个参数对液压泵的噪声影响程度是不同的。转速的提高使泵的噪声增大比输出压力提高的作用要大得多;每转排量对噪声的影响基本与输出的压力相同。 为了使噪声最低 ,一般在选用液压泵时 ,在保证所需的功率和流量的前提下 ,尽量选择转速低的液压泵(1000～1200 r/ min) ,在实际应用中也可使用复合泵(并联和串联液压泵)和卸荷回路来降低噪声。 (1)液压泵的流量脉动 ,由此引起的出口及管路压力脉动。这种固有的流量与压力脉动必然产生流体噪声。 (2) 液压泵困油区的压力冲击及倒灌流量产生噪声。如斜盘式轴向柱塞泵 ,其缸体在旋转过程中位于上死点时 ,柱塞腔内的液体压力在与排油腔接通的瞬间 ,吸油压力突然上升到排油压力产生了较高压力冲击。同理 ,位于下死点时 ,柱塞腔内的液体压力在与吸油腔接通的瞬间突然由排油压力下降到吸油压力 ,同样也产生压力冲击。与此同时 ,在上死点排油腔内的液体向柱塞腔内倒灌 ,便产生了所谓 “倒灌流量”,使液压泵原来固有的流量脉动更加剧烈。由此产生较大的流体噪声 ,它是液压泵的主要声源。 (3) 液压泵的困油现象也是产生振动和噪声的重要原因。如齿轮泵在实际使用中因困油产生较大的噪声时 ,应检查其卸荷槽的尺寸是否与设计图纸相符。在修磨端盖时要保证原卸荷槽的尺寸不变。 (4) 由于泄漏的原因 ,增加了液压泵的压力和流量脉动也是产生噪声的原因之一。因此 ,在维修中消除液压装置的外泄漏 ,是降低噪声的有效措施。 2) 控制阀的噪声 控制阀是液压系统中的另一个噪声源。 (1) 控制阀的气穴作用发出的嘘嘘声(高速喷流声) 。这是由于油液通过阀口时产生的节流作用 ,在节流口处产生很高的流速 ,有时可达 100～150 m/ s (通常称喷流现象) 。在节流口下游通道截面处流速极不均匀的情况下 ,当压力低于大气压时 ,溶解于油中的空气便分离出来产生大量的气泡。这些气泡由于油流压力回升而消失 ,此时的振动频率将达到 200 Hz 以上。另外 ,在喷流状态下 ,油流速度不均匀而发生涡流或由于液流被剪切也产生噪声。 解决这类噪声的办法是提高节流口下游背压 ,使其高于空气分离压力的临界值。可用二级或三级减压的办法 ,以防止气穴现象的发生。一般油液通过控制阀的节流口时 ,要求上游压力 p1 与下游压力 p2 之比 ,不大于 3～6 (锐边阀口取小值 ,圆弧阀口取大值) 。 (2) 控制阀的自激振动产生的噪声。如溢流阀一类的控制阀 ,其阀芯是支承在弹簧(包括油液的弹性)上 ,与质量 ,阻尼系统与管路以及与负载相匹配的有关参数超过临界值时 ,阀芯就会因其他部位的扰动(如压力脉动或其他振源)产生持续的自激振动和异常噪声。又如滑阀、 转阀和伺服阀等由液动力引起的自激振动也发生一种呈 “嗡嗡叫” 的高频声响。在一般情况下 ,压力、 温度愈高 ,这种现象就愈容易发生。 (3) 液压泵压力脉动的激励作用 ,使阀件产生共振 ,因而增大噪声;控制阀中特别是节流阀 ,其节流开口小 ,流速高易产生涡流 ,有时将会引起阀芯拍击阀座 ,产生很大的蜂鸣声。发生这种现象时 ,可选用小规格的控制阀来替换或将节流口开大。 (4) 在液压系统中 ,由于方向控制阀突然关闭或突然打开造成液压冲击而引起振动和噪声。如电磁换向阀快速切换时 ,油路突然关闭或使油流突然改向以及电磁阀突然打开使液压泵卸载都会产生液压冲击。一般电磁阀的动作时间为 0. 08～0. 12 s ,由于快速切换引起管内压力剧烈波动 ,并以声速沿着管道方向传播 ,当传至液压缸