液壓傳動系統(tǒng)的噪聲是由電機、液壓泵、閥類輔助裝置以及液壓管道所組成的密閉回路所產(chǎn)生的。因為在這個密閉的回路系統(tǒng)中,工作狀態(tài)的液壓油由于流量與壓力的脈動沖擊氣穴紊流與渦流而產(chǎn)生流體噪聲,同時傳至支架基礎(chǔ)件并引起振動,形成機械噪聲。
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液壓傳動系統(tǒng)的噪聲源及其影響因素
總的來說,液壓傳動系統(tǒng)的噪聲,有液體動力噪聲、機械振動噪聲、管路共振噪聲以及由于振動和噪聲引起的支承件油箱等共鳴噪聲。
電機的電動機是動力源,電機噪聲是機械噪聲的主要因素。
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油泵的電機噪聲
其噪聲源主要有冷卻風(fēng)扇產(chǎn)生的空氣動力噪聲,轉(zhuǎn)子不平衡運轉(zhuǎn)、電磁振動、換向器、整流子以及各種零部件(如機殼、端蓋)等振動引起的噪聲。
液壓泵及液壓馬達的噪聲:
機械噪聲。由于液壓泵及液壓馬達工作過程中,每個工作腔內(nèi)油壓的周期性波動和壓油區(qū)工作腔急劇的周期性變化使零件殼體斤路產(chǎn)生擬動人而起噪聲山于供油不足產(chǎn)生空穴、氣蝕現(xiàn)象,引起激烈振動,這種激振力是無規(guī)則的齒輪泵中,齒輪嚙合噪聲隨著負荷轉(zhuǎn)速齒面粗糙度的增大而增強,與齒輪的加工粘度有很大關(guān)系。
流體噪聲。液壓泵及液壓馬達在工作過程中,都會產(chǎn)生不同程度的能量脈動,這種脈動遇阻即轉(zhuǎn)化為壓力脈動,從而產(chǎn)生容器的強迫振動。形成了液體噪聲這種噪聲頻譜較寬,其脈動頻率與單位時間內(nèi)的流量脈動次數(shù)成正比。另外,液壓泵及液壓馬達的高頻噪聲是由工作過程中形成的渦流、氣穴或沖擊引起的,它沒有規(guī)律性,強度較小。
液壓閥噪聲:
各種閥體的液壓閥是運動體,而且許多閥的閥芯在工作時都是依靠彈簧的作用,因此很容易產(chǎn)生振動,從而發(fā)生機械噪聲。這些根據(jù)其系統(tǒng)中的不同功能,產(chǎn)生的機械振動亦不一樣,換向閥換向時發(fā)出的沖擊聲是瞬時的;溢流閥泄油時閥芯產(chǎn)生的高頻振動是持續(xù)的,如果外界干擾頓率剛好為狀態(tài)下所形成的阻尼頻率時,將引起共振,增大噪聲。共振引起的高頻噪聲,頻率范圍為1-8kHz,聲壓級在90dB以上,具有明顯峰值。
管道噪聲
在液壓傳動的管道系統(tǒng)中,油液的不穩(wěn)定流是經(jīng)常發(fā)生的,這種不穩(wěn)定流是由于組成系統(tǒng)的某些元件或受外界干擾等所引起的,一般來說,對一個合理的液壓系統(tǒng),這個不穩(wěn)定狀態(tài)只是暫時的,它終將過渡到一個新的穩(wěn)定狀態(tài)的短暫的時期,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)合就會產(chǎn)生管道系統(tǒng)中油液的持續(xù)振動,當(dāng)管路長度剛好等于發(fā)生共振的管路等度時,就會產(chǎn)生強烈的高頻噪聲。
油箱噪聲
油箱是個福射面積較大的裝置,是傳遞和擴大噪聲的主要部件。其噪聲往往因其它裝置激發(fā)而產(chǎn)生,并且噪聲較大,如果液壓泵電機直接裝在油箱頂蓋上,則泵或電機的振動就會引起油的振動。
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液壓傳動系統(tǒng)噪聲控制與措施
要合理地選擇電機和液壓泵。電機,液壓泵是液壓傳動系統(tǒng)主要的噪聲源。在液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)對其工作性能和噪聲特點有所了解,并采取相對措施。
降低電機噪聲
必須按照我國電機噪限值標準選擇相應(yīng)的風(fēng)扇形狀。減小風(fēng)扇可以取得較好的降噪效果。一般來講,風(fēng)扇直徑改變與噪聲變化有關(guān)系,為了減小吸油阻力,應(yīng)經(jīng)常清洗和檢查濾油器,防止堵濃現(xiàn)象發(fā)生,要視地區(qū)和季節(jié)的不同,分別選擇不同牌號的工作油,或采用定的預(yù)熱裝置。對于油管的配置也應(yīng)注意,液壓系統(tǒng)管道配置方吸口的雙聯(lián)泵時應(yīng)參照配制,否則,油液容易流向大容量泵低壓泵,而小容量泵就易產(chǎn)生空穴。
另外,油箱油量不足,濾油網(wǎng)露出油面,液壓泵也會以渦流狀而吸進大量空氣因此油管的開口應(yīng)插入油液內(nèi)。對比噪聲系數(shù),一般可通過改變風(fēng)扇直徑。例如,風(fēng)扇外徑減小可降低噪聲。另外,選用單后傾機翼型塑料或內(nèi)阻尼大的合金制風(fēng)扇,效果亦較好。也可以通過改變?nèi)~片數(shù)來解決因葉片與風(fēng)道溝孔數(shù)的共振產(chǎn)生的噪聲。其次,要注意降低電磁噪聲,主要措施有選擇高精度電機穩(wěn)定電源電壓,及時緊固易松件如風(fēng)罩螺釘?shù)?,防止產(chǎn)生共振??稍俅尾捎孟暸c隔聲措施,在不影響電機通風(fēng)散熱的前提下采取消聲隔聲罩或阻性消聲器,降低噪音。
選擇脈動較小的泵
油泵排出的油都會帶有脈動性,這種脈動液流將激發(fā)機械振動而引起噪聲,所以要盡量選脈動小的泵。例如,同樣的齒輪泵,內(nèi)嚙合齒輪泵比外嚙合齒輪泵的脈動要小得多。
盡量防止系統(tǒng)中產(chǎn)生空穴現(xiàn)象
液壓傳動系統(tǒng)中產(chǎn)生空穴,主要是由于空氣溶解在油液中或形成小氣泡混雜在油液中。當(dāng)局部壓力降低到油的空氣分離壓時,則工作油內(nèi)溶解的空氣就會大量分離出,形成空穴。如果這種氣泡進入高壓區(qū),就會破裂,在局部范圍內(nèi)產(chǎn)生幅值很大的高頻沖擊壓力,引起高頻噪聲。這種空穴現(xiàn)象是由于泵的吸油阻力太大而引起的,因此,要選用吸油性能好的液壓泵,同時盡可能地使吸油管短粗直。
減少或避免吸油管突變
合理地設(shè)計油箱結(jié)構(gòu)是去除油液中空氣泡的有效方法。通常油液回油箱時,都帶有氣泡,只要有足夠積要大于或等于系統(tǒng)中兩分鐘的最大流量,有意識地增加油液的停留時間,使油液中的氣泡充分釋放。
防止管道系統(tǒng)的振動
管道系統(tǒng)的振動以其振動性質(zhì)和幅值與管道長度,管徑材料,管道支承形式,位置聯(lián)結(jié)方式有關(guān)。為防止共振,要避開配管系統(tǒng)的固有頻率,通??刂圃诩ふ耦l率一定的范圍以外。大多數(shù)情況下,激振頻率是不能隨意改變的,因此要對配管系統(tǒng)的固有頻率進行調(diào)整。例如,在適當(dāng)位置增設(shè)支承改變閥體安裝位置等等。有關(guān)管道系統(tǒng)的固有頻率近似計算可參閱有關(guān)手冊,但需根據(jù)實際情況將配管支承盡可能設(shè)計在堅固的臺架上。為防止管道系統(tǒng)的振動,還可以采取緩沖隔聲隔振措施,如部分地采用橡膠軟管將排油管及其支承件與鄰近構(gòu)件隔開,采用隔聲材料包覆管路,增加管道剛性等等。
降低系統(tǒng)中閥的流體噪聲
換向閥的換向時,使油液急速關(guān)閉與打開。由于慣性,將引起液壓沖擊,其值取決于壓力的變化率。因此,降低移動速度,適當(dāng)延長換向時間,即可減少振動,裝設(shè)帶錐度的換向閥,增設(shè)緩沖裝置以及采用電液換向閥等可以緩和沖擊力。
溢流閥的流速噪聲與閥體主閥芯,主閥座等零件的幾何形狀有關(guān)。流經(jīng)節(jié)流孔的噴射液流,首先沖擊力補償而失掉部分動能,所以,增大直徑有助于阻擋噴射液流的能力。差值也與流速噪音有關(guān)。差值增大,液流噴射角也增大。這樣自環(huán)形節(jié)流孔口與中心噴射的液流,在沖向壓力補償之前其水平方向的液流速度能互相抵消部分。損失部分動能,可以降低流速噪戶,但是由于節(jié)流孔口棱角過尖,會使噪聲加大,為此可采用種主閥芯為錐閥結(jié)構(gòu)的低噪聲溢流閥。由于較小,能較好地防止節(jié)流口部位產(chǎn)生紊流從而使噪聲有所降低。
流量閥由于液流力和流速的變化,使節(jié)流閥發(fā)出時大時小的噪聲。如節(jié)流閥前后壓力與流量的變化較大,則除了流速噪聲增加外,還將產(chǎn)生較大的渦流噪聲,可采用分級節(jié)流或選擇適當(dāng)流量單向閥主要發(fā)生振動和撞擊,其大小與彈簧有關(guān),彈簧過硬,調(diào)足力尚大,振動撞擊聲亦大。為此應(yīng)選取合適的彈簧剛度,降低通過單向閥的流速,從而降低噪聲。
減少結(jié)構(gòu)振動的噪聲:
設(shè)計油液傳動結(jié)構(gòu)時,為了結(jié)構(gòu)緊湊,減少占用面積,常將泵電機安裝在油箱上。這樣,泵和電機的振動很容易激發(fā)油箱產(chǎn)生很大的噪聲。為減少振動,最好將電機與泵單獨放置或者在安裝時采取些隔聲減振措施,如在電機泵與蓋之間放置橡膠墊進行隔振,將與泵聯(lián)結(jié)的油管換成橡膠管或用隔聲材料包覆的管道,并在適當(dāng)距離上放置彈性支架固定管道,以提高油箱的剛性。
結(jié)論
液壓傳動系統(tǒng)的工作狀況比較復(fù)雜,由于各種油壓傳動系統(tǒng)在性能規(guī)格傳動方式和結(jié)構(gòu)特點等方面有很大不同,產(chǎn)生噪聲的程度也會有很大的差異。因此,從理論上分析液壓傳動產(chǎn)生噪聲的原因與控制方法,往往難以收到預(yù)期的效果,必須針對液壓傳動的具體結(jié)構(gòu),特別是具體的生產(chǎn)與使用情況,有針對性地綜合采用各種降低噪聲的措施,才能有效地控制液壓傳動系統(tǒng)的噪聲。
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