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博士力士樂液壓系統噪聲分析與控制

2016-10-22 1812

博士力士樂液壓系統噪聲分析與控制

液壓傳動系統是由電動機、力士樂液壓泵、各種控制閥、液壓缸與馬達及各種輔助裝置(管道、油箱、冷卻器)等組成。由于流量與壓力的脈動、沖擊、氣穴、紊流、旋渦而產生液體噪聲，同時傳至各種支架和基礎部件并引起振動，形成機械噪聲。

（一）液壓傳動系統主要噪聲源分析
1．1電動機、液壓泵
(1)冷卻風扇產生的空氣動力噪聲。
(2)轉子和軸承不平衡運轉、電磁振動、各種零部件(機殼、端蓋等)振動引起的噪聲。
(3)流體噪聲，即齒輪泵、柱塞泵和葉片泵的工作腔，都會產生不同程度的流量脈動，當脈動遇到阻力時將轉換成壓力脈動，從而產生脈動噪聲和機械振動噪聲。泵的流體噪聲由多種頻率組成，頻譜較寬，其壓力脈動基頻與單位時間內脈動次數成正比泵的高頻噪聲由湍流氣穴或沖擊引起，是沒有規律性的非峰值噪聲，其強度不大。
(4)機械振動噪聲。一是由于泵和馬達每個工作腔內油壓的周期波動和壓油區內工作腔數急劇的周期變動引起的振動，其激振力是有規律的；二是由于油液粘度太大或管道阻力太大造成供油不足，產生氣穴、氣蝕現象，引起激烈振動，振動是不規則的；三是齒輪泵，齒輪嚙合也產生嚙合聲。在節點上兩齒相對滑動速度為零，而摩擦力和滑動速度的大小、方向均改變，導致節點脈沖沖擊引起噪聲，它隨著負荷、轉速、齒面粗糙度的增加而增大。當然，齒輪嚙合變形，造成輪齒碰撞，同樣會使齒輪振動而引起噪聲。這種沖擊噪聲直接與齒形誤差、周節偏差、軸線不平行度、齒面粗糙度等因素有關。

1．2各種閥體
液壓閥、溢流閥、單向閥、隨動閥等閥芯都是支承在彈簧上的，當彈簧質量、阻尼與負載相匹配的有關系數超過臨界值時，閥芯就會因壓力脈動或其它振動而產生持續的自激振動。在油泵壓力脈動的激勵作用下，外來的干擾頻率剛好為某一狀態下閥的固有頻率時，將引起共振，增大噪聲。

1．3 管道
閥的開啟、泵的起動、系統的卸荷或外載負荷變化等，在由穩定狀態過渡到新的穩定狀態的短暫時刻，管道內部將產生沖擊波，在一定條件下，油管與泵或閥相結合就會產生管道系統中油液的持續振動，當管路長度剛好等于發生共振的管路長度時，就會產生強烈的高頻噪聲。

1．4油箱
由于其它裝置的激發，油箱往往產生很大的噪聲，如果液壓泵和電機直接安裝在油箱上面，產生共振時引起的噪聲則更大。

博士力士樂液壓系統噪聲分析與控制

（二）對各種噪音的控制方法
2．1合理選擇電動機和液壓泵
液壓系統的設計應同時考慮工作性能和噪聲，對噪聲指標應有所了解和要求。
(1)降低電機噪聲。首先必須按《電機噪聲限值標準》選用電機，其次是要設計好風扇。風扇形狀好、直徑小、圓周速度低，也能收到降噪的效果。還要注意降低電磁噪聲，平衡轉子、提高電機精度、穩定電源及電壓都能消除風罩共振等噪聲。zui后應從設計、制造、選配、安裝等方面著手控制機械噪聲，如轉子偏心引起的低頻噪聲、軸承缺陷引起的高頻噪聲、支架與電機的共振產生的噪聲等等。
(2)選擇脈動小的液壓泵。齒輪泵、葉片泵、力士樂柱塞泵等由于結構上的原因，排出的油液帶有脈動性，這個脈動油液將激發機械振動而成為噪聲源，所以應盡量選用脈動較小的泵，既要考慮負載大小的要求，又要考慮降低噪聲的要求。例如：內嚙合齒輪泵比外嚙合齒輪泵脈動要小得多，前者的脈動量為排油量的1％，而后者可達25％，而螺桿泵的脈動和噪聲均zui低。

2．2防止管道振動
液壓系統的振動性質、振幅與管道長度、材料、支承形式及位置和聯接構件的性質等因素有關。為了防止共振，可把配管系統的固有頻率控制在激振源頻率的1／3到3倍的范圍以外，大多情況下，激振源的頻率是不能隨意改變的，因此，需要從配管系統的固有頻率上進行調整。例如：在振動大的地方加支撐或固定以及改變閥體的安裝位置等。
由于管路安裝在基礎件上不可能十分完善，設計的自振頻率值一般小于實際情況，所以要求配管
的支撐盡可能設置在堅固的臺架上。在液壓泵壓油管中間或將與油管聯接的部分換成橡膠軟管，可以緩沖振動的作用。將排油管同支撐構件與鄰近構件隔離開來、用隔聲材料包復管路、增加管路的剛度等都是防止管路系統的振動和噪聲的有效措施。

2．3降低控制閥的流體噪聲
(1)換向閥的沖擊。換向閥急速關閉或打開，因流體的慣性，將引起液壓沖擊，因此降低閥芯移動速度，延長換向時間，即可減小沖擊和噪聲。采取在先導部分進行節流，使換向閥關閉或打開時間加長，或者使用帶錐度的換向閥、加設緩沖裝置以及采用電液換向閥都可以緩和沖擊力。
(2)溢流閥的噪聲。溢流閥中的流速噪聲與主閥芯及主閥座等零件有密切關系。可選用主閥芯為錐閥結構的低噪聲溢流閥，它的主閥芯錐面角與主閥座錐角的差值小，因而能較好地防止節流口部位產生紊流，可使噪聲降低。
(3)流量閥的噪聲。液流壓力和流量的變化，使節流閥發出時大時小的噪聲。如果節流閥前后的壓力差大于流量變化很大時，除流速噪聲增加外，還將產生圈套的渦流噪聲，在回油管路中還會產生氣穴噪聲。采用分級節流或選擇適當規格的流量閥，可以降低噪聲。
(4)單向閥的振動和撞擊。如果彈簧過硬，調定壓力過高，則振動與撞擊聲也將增大。選取合適的彈簧剛度，降低通過單向閥的液流速度，可使噪聲減小。
(5)減壓閥的噪聲。控制減壓閥節流口前后的壓比不大于3～6倍，就可以防止氣穴噪聲。一般采用二級或三級減壓或串聯液流閥，可減少閥前后壓力比，使噪聲降低。減少通過減壓閥的流量，以及使油液粘度減小，可使流動阻力減少，則可降低流速噪聲。

2．4減少結構振動
設計液壓系統時，為了減少占地，往往油泵與電機安裝在油箱上，常常激發油箱產生很大噪聲。zui 好將它們安置在地下，或在泵及電機與箱蓋之間放置橡膠隔振、與泵聯接的壓油管換橡膠軟管以及用隔聲材料包覆管路等，在適當距離上放置彈簧支架固定管道；在油箱上加厚板壁，布置肋條及撐條；內外壁噴涂阻尼材料等等都可減少振動，降低噪聲。

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