液壓系統噪音的分析與解決措施
1. 概述
噪音這種環境污染形式,國際標準化組織( ISO ) 已經制定了標準,液壓傳動中噪音等級規定一般不得超過 70~80dB。如今隨著技術的發展,液壓系統向著大功率、高速度、大流量的方向發展,噪音污染也越來越嚴重,因此,必須要對液壓系統的噪音進行控制。 本文根據工廠生產經驗,立足理論研究,下面就液壓系統中噪音產生的原因及其降噪措施做簡單的分析。
2.噪音來源及解決方案
2.1 泵產生的噪音
首先,在液壓系統產生的噪音中,由泵產生的噪音最為明顯, 這是由泵本身配流結構引起的。
油泵運轉時,齒輪、葉片、或者柱塞由于容積變化而產生高低壓油,就不可避免的造成容積排量的周期性變化,從而形成壓力脈動和流量脈動,引起結構振動,導致噪音的產生。因此,在額定轉速和壓力下,好的配流形式就成為關鍵。由于泵體結構的不同,在壓力、流量需求一定的情況下,就噪音而言,葉片泵最優,柱塞泵次之,外嚙合齒輪泵噪音相對要大一些。所以我們在設計
時要優先考慮低噪音的液壓泵。
其次,與泵連接的電機、聯軸器等也可能成為噪音的來源。電機的性能直接決定了噪音的大小。在現場經常發現電機軸和泵軸同軸度差的情況,如若誤差過大,則彈性聯軸器不僅不能吸收振動,反而強烈振動,產生噪音。所以要在裝配時提高裝配精度,以減少由裝配誤差而產生的噪聲。還有電機一般都是旁置或者上置式安裝,這個時候電機的機械振動會帶動油箱振動從而產生噪音,一般我們要在電機底座上增加一層橡膠或者其他減振措施,來降低這類噪音。
再次,泵的氣蝕現象也是引發噪音的一個主要原因。液壓油會溶解一部分空氣或者因為設計原因使空氣進入了液壓系統,這些空氣分離出來后形成的大量氣泡會使原來連續的油液變成不連續的狀態 , 同時這些氣泡隨液流由液壓泵的低壓腔運動到高壓腔 , 氣泡在壓力油的沖擊下將迅速破滅 , 由于這一過程是瞬間發生的 , 會引起局部液壓沖擊 , 在氣泡凝結的地方 , 壓力和溫度會急劇升高 , 引起強烈的振動和噪聲。液壓油中溶解的空氣是很難避免的,所以,在設計或者裝配中必須嚴格控制空氣的進入。空氣進入泵基本上是通過以下幾種途徑:
(1).濾網或吸油管路存在過大的吸油阻力。
(2).泵從吸油側吸入空氣。
(3).空氣從泵軸和其密封之間被吸入。
(4).氣泡混入油中。
(5).泵速太高,導致吸空。
(6).選用液壓油的粘度過高。
所以,為了防止空氣進入液壓泵產生噪音,我們就要在系統設計或者系統裝配時注意以上羅列的事項,確保系統中空氣的含量盡可能減少,在最大程度上降低液壓泵產生的噪音。
2.2 閥產生的噪音
液壓閥是液壓系統中必不可少的元件,也是主要噪音源之一。下面我們就選擇兩個常用閥簡單分析一下。
溢流閥是液壓系統中控制壓力的重要元件 , 也是主要的噪聲源之一。當執行機構換向或者負載變化時 , 將引起系統壓力的升高 , 油液從溢流閥溢出 , 這種壓力的變化是瞬間完成的 , 這時滑閥的動作與復位也是瞬間完成的 , 再加上彈簧伸縮量的變化 , 導致閥流量不穩、 產生壓力波動 , 就使其在工作中產生噪聲。溢流閥在卸載時產生的泄油膨脹噪聲和壓力沖擊噪聲,同時通過節流口的高速液流與周圍液體之間產生剪切流、紊流、渦流或摩擦產生的噪聲 , 且溢流閥設定壓力和流量越高 , 其噪聲也越大。解決的辦法和措施是,檢查彈簧是否損壞或性能是否完好 , 否則應更換彈簧;拆卸溢流閥 , 進行清洗;檢查滑閥與閥口
配合是否過緊或過松 , 研磨閥體孔 , 不能修磨時 , 更換新滑閥 , 重配間隙;如滑閥是被污物卡住 ,阻尼孔堵塞 , 應檢查油液污染度 , 進行過濾 , 必要時換油; 檢查流量 , 應在額定流量范圍內使用;由氣穴引起噪聲時 , 應提高溢流閥的背壓。
針對大流量換向頻率高的系統,為避免換向閥快速換向帶來的液壓沖擊和振動噪音,可采用帶有緩沖裝置的換向閥或使用比例換向閥代替普通換向閥。帶有緩沖裝置的換向閥主閥芯上帶有行程調整器,通過調整主閥芯行程調整器的排油節流口來控制主閥芯運動速度,借此可以控制響應時間,減慢閥芯的換向速度,或是通過液控阻尼器調整先導閥出口流量來控制主閥芯換向速度,減小沖擊。對于比例換向閥,可改變輸入驅動電壓、電流來控制閥芯換向速度,同時,可以在管道或接近液壓缸處安裝蓄能器,吸收或緩沖由換向閥突然換向,液壓缸突然停止運動或溢流閥產生的液壓沖擊,使其流量脈動減小,壓力變
幅減弱,噪聲減少。
2.3 管道及其它噪音
管道一般不直接產生噪音,當泵或負載變化而引起壓力波動時,會通過管道產生振動噪音。
此外由于管道的拐彎、管道流通面積的變化,在流速或壓力很高的情況下也會引起噪音,特別是若干條管路排在一起時,噪音尤為突出。產生這類故障的原因和排除方法有以下兒種。
( 1). 液壓泵 - 電機等振源的振動頻率與配管的振動頻率合拍產生共振,為防止產生共振,二者的振動頻率之比要在 1/3 ? 3 的范圍之外。
( 2). 管內油柱的振動。可通過改變管路長度來改變油柱的固有振動頻率,在管路中串聯阻尼( 節流器 ) 來防止和減輕振動。
( 3). 管壁振動。盡量避免有狹窄處和急劇彎曲處,盡可能不用彎頭。彎管時,彎曲半徑應盡量大。
(4). 采用管夾和彈性支架等,防止振動。
(5). 管內進了空氣,造成振動和噪聲,要定期對系統排空氣。
(6). 回油管的振動沖擊。當回油管不暢通背壓大,或因安裝在回油管中的濾油器、冷卻器堵塞時,會產生振動沖擊產生噪音,解決辦法是減小管路背壓,定期清理濾芯,保證系統中的油液通暢運行。
3. 結論
綜上所述,液壓系統的主要噪音是由泵、電機、閥、管路、附件等產生的,在上面的敘述中簡要的分析了它產生的原因和解決的相關措施,必要的時候對噪音源進行隔離。液壓系統噪聲產生的原因及其控制是一個復雜問題,減少噪音,對于改善環境質量、提高液壓系統性能是非常重要的。通過分析可以從元件的設計選取、機械結構的改善、 物理防治等方面, 采取多種控制手段,以獲得減小噪音良好效果。
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