淺析液壓系統(tǒng)振動(dòng)和噪聲的控制

李占良

(河北同捷流體自動(dòng)化科技有限公司,河北石家莊 050000)

淺析液壓系統(tǒng)振動(dòng)和噪聲的控制

李占良

(河北同捷流體自動(dòng)化科技有限公司,河北石家莊 050000)

該文主要分析了液壓系統(tǒng)振動(dòng)和噪聲的產(chǎn)生因素,并提出改善措施和控制方法。

液壓系統(tǒng) 振動(dòng) 噪聲 控制

1 引言

我們?cè)谝簤合到y(tǒng)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和安裝過程中經(jīng)常會(huì)因忽視某些因素,而使液壓系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中產(chǎn)生不良振動(dòng),而這些不良振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生噪聲,不同的振動(dòng)引起不同的噪聲,噪聲的高低又體現(xiàn)著振動(dòng)的強(qiáng)弱,兩者往往同時(shí)存在,不可分割。這些不良振動(dòng)和噪聲極大地影響了系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和液壓元件的壽命,如果不能及時(shí)消除,會(huì)加大設(shè)備隱患,造成設(shè)備損壞甚至人身傷害。所以有效控制液壓系統(tǒng)的振動(dòng)和噪聲十分必要。

2 振動(dòng)和噪聲的來(lái)源

液壓系統(tǒng)中的振動(dòng)和噪聲,主要有兩類,一類是由于零件之間或各元件之間在運(yùn)行過程中連續(xù)產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動(dòng),而形成的振動(dòng)和噪聲,即固體振動(dòng)噪聲。另一類是由于流體在孔道、管路內(nèi)流動(dòng)時(shí)速度、壓力和方向的不斷變化,使流體產(chǎn)生擾動(dòng)、漩渦、湍流、氣穴和沖擊等現(xiàn)象而形成的振動(dòng)和噪聲,即流體振動(dòng)噪聲。構(gòu)成液壓系統(tǒng)的電機(jī)、液壓泵、液壓閥、油箱、管路、液壓缸等元件在系統(tǒng)運(yùn)行過程中都會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲,而成為振動(dòng)和噪聲的來(lái)源。

3 振動(dòng)和噪聲的控制

現(xiàn)從以下幾方面來(lái)討論和分析液壓系統(tǒng)中振動(dòng)和噪聲的產(chǎn)生因素和控制方法:

3.1 電機(jī)的振動(dòng)和噪聲控制

電機(jī)作為液壓系統(tǒng)的動(dòng)力源,運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)和噪音,尤其在啟動(dòng)瞬間會(huì)產(chǎn)生較大振動(dòng),它的振動(dòng)會(huì)傳遞給與之相連部件(如液壓泵和油箱),進(jìn)而影響整個(gè)系統(tǒng)的振動(dòng)。電機(jī)的振動(dòng)很難完全消除,但可采取以下措施降低:

(1)電機(jī)的振動(dòng)和噪聲與其本身制造質(zhì)量息息相關(guān),選擇電機(jī)時(shí),盡量選擇性能和振動(dòng)狀態(tài)優(yōu)良的電機(jī)。(2)給電機(jī)安裝減震器或減震條,可有效降低電機(jī)振動(dòng)。(3)必要時(shí),可給電機(jī)加軟啟動(dòng),減小電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的沖擊轉(zhuǎn)矩,使電機(jī)平滑啟動(dòng)運(yùn)行。(4)嚴(yán)格控制接入電機(jī)的電流和電壓,防止電機(jī)超速過載工作。(5)定期給電機(jī)加注潤(rùn)滑油,防止電機(jī)內(nèi)部磨損而產(chǎn)生不良噪聲和振動(dòng)。

3.2 液壓泵的振動(dòng)和噪聲控制

液壓泵作為液壓系統(tǒng)的心臟,是產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲的主要因素之一,對(duì)整個(gè)液壓系統(tǒng)的振動(dòng)起著重要作用。液壓泵內(nèi)部零件的加工精度、傳動(dòng)軸安裝誤差、聯(lián)軸器對(duì)中不良、泵體部分零件磨損,軸彎曲造成動(dòng)平衡破壞均可使泵運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定,而產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。另外無(wú)論是柱塞泵、葉片泵、齒輪泵、螺桿泵,當(dāng)吸入混有氣體的油液時(shí)都會(huì)產(chǎn)生很大的振動(dòng)和噪聲,對(duì)泵本身和整個(gè)液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的危害極大。

可從以下幾方面來(lái)控制液壓泵的振動(dòng)和噪聲:(1)根據(jù)系統(tǒng)所需壓力,流量及其變化的要求,結(jié)合液壓泵自身性能和參數(shù),選擇適合的液壓泵,防止液壓泵超速,超載。(2)電機(jī)與泵之間盡量采用撓性聯(lián)軸器加彈性墊的連接方式,彈性墊可有效減緩轉(zhuǎn)動(dòng)沖擊,泵架要保證加工精度,保證安裝后同軸度不大于0.08。(3)保證油液的清潔度符合泵的要求,防止油液內(nèi)雜質(zhì)造成泵體零件卡阻、磨損,使振動(dòng)和噪聲增大。(4)泵吸油口和出油口盡量使用軟連接,可有效降低泵的振動(dòng)和振動(dòng)的傳遞。(5)為了防止泵出口的壓力反沖,造成泵振動(dòng)和損壞,可在泵出口加單向閥。(6)防止液壓泵工作時(shí)吸入空氣和產(chǎn)生氣穴?？刹扇∫韵麓胧?

(1)初次使用泵時(shí)要先空載運(yùn)轉(zhuǎn)幾分鐘,排凈泵內(nèi)氣體后,再加載運(yùn)行,使用裝有排氣孔的泵時(shí),初次使用需給排氣孔注滿油液,并將排氣孔用軟管與油箱相連,使出口沒入液面以下。(2)吸油管路通徑盡量大而短,管口應(yīng)切成45°,管口距油箱底部距離要大于2倍管徑,防止泵吸油不暢產(chǎn)生局部低壓,產(chǎn)生氣穴。(3)使用吸油過濾器的過濾器允許最大流量要在泵吸油流量的3倍以上,并定期更換濾芯;(4)根據(jù)環(huán)境氣溫,選擇合理粘度液壓油,溫度過低時(shí)需將油箱油液加熱到允許溫度再啟動(dòng)泵,防止油的粘度過高,產(chǎn)生吸油困難;(5)吸油管路間連接處密封要良好,防止外界空氣吸入管路內(nèi)(此時(shí)連接處可能不會(huì)出現(xiàn)漏油現(xiàn)象)。(6)盡量降低泵的吸油高度,自吸能力差的泵可增加輔助供油泵。(7)泵吸油管路入口要沒入液面一定距離,防止從入口吸入空氣,要經(jīng)常觀察液位高度,及時(shí)補(bǔ)油。(8)盡量減少油箱內(nèi)油液混入空氣。

3.3 閥體的振動(dòng)

液壓閥作為液壓系統(tǒng)的控制元件,主要通過閥芯的移動(dòng)來(lái)控制油液的流速、方向和壓力,閥芯的頻繁開閉或滑動(dòng),都會(huì)使油液與閥之間產(chǎn)生沖擊產(chǎn)生振動(dòng),油液壓力的急劇變化也容易使閥內(nèi)部析出氣泡,產(chǎn)生氣蝕,而增大液壓閥的振動(dòng)和噪聲。另外閥體內(nèi)進(jìn)入雜質(zhì),導(dǎo)致閥芯磨損、卡滯,也會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。

可從以下幾方面來(lái)降低液壓閥的振動(dòng)和噪聲:

(1)根據(jù)系統(tǒng)要求合理選型,使流經(jīng)閥的流量和壓力保持在閥的允許范圍內(nèi);(2)流量大壓力高時(shí),采用先導(dǎo)溢流閥可有效降低溢流閥的振動(dòng)和噪聲;(3)對(duì)于流量大壓力高的系統(tǒng),換向閥在換向時(shí)液壓沖擊和阻力較大,宜采用電液換向閥,可采用電液閥先導(dǎo)閥疊加節(jié)流阻尼器的方法來(lái)延長(zhǎng)閥芯換向時(shí)間,提高閥的換向平穩(wěn)性,減小沖擊和振動(dòng)。(4)為防止小孔和錐閥等節(jié)流部分產(chǎn)生氣穴,節(jié)流口前后壓差盡量減小。(5)保證液壓油的清潔,防止閥的卡阻,磨損。(6)保證閥件控制信號(hào)的穩(wěn)定。

3.4 液壓缸的振動(dòng)

液壓缸作為執(zhí)行機(jī)構(gòu),負(fù)載的大小及變化,直接影響液壓缸工作的穩(wěn)定,另外缸體內(nèi)空氣的存在,加工精度、安裝質(zhì)量都是液壓缸產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲的因素,液壓缸停止和運(yùn)動(dòng)瞬間產(chǎn)生的沖擊會(huì)使液壓缸產(chǎn)生極大振動(dòng)和噪聲,另外液壓缸內(nèi)密封圈和防塵圈安裝的松緊,也會(huì)影響活塞移動(dòng)阻力,當(dāng)阻力過大時(shí)會(huì)產(chǎn)生摩擦聲,甚至卡阻,液壓缸的內(nèi)泄也會(huì)使液壓缸產(chǎn)生異常聲響。

可從以下幾個(gè)方面來(lái)降低液壓缸的振動(dòng)和噪聲:(1)液壓缸在正式工作前需先排出缸體內(nèi)空氣,空氣的存在會(huì)使液壓缸動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生爬行、抖動(dòng)。(2)液壓缸的油口與管路盡量不采用剛性連接,最好使用膠管總成連接,可有效降低液壓缸的震動(dòng)。(3)設(shè)計(jì)和裝配時(shí),防止滑動(dòng)面配合過緊,當(dāng)滑動(dòng)面配合過緊,會(huì)出現(xiàn)接觸面壓力過高,油膜被破壞,造成干摩擦甚至拉傷內(nèi)壁而產(chǎn)生異常噪聲。(4)合理控制密封圈和防塵圈的安裝精度,使密封圈和防塵圈不能壓的過緊,又不至太松而產(chǎn)生內(nèi)泄,漏油。(5)為了減小液壓缸的沖擊,可設(shè)計(jì)帶緩沖的液壓缸。(6)另外適當(dāng)添加平衡閥,調(diào)速閥,壓力緩沖器,安全閥等都可提高液壓缸的動(dòng)作穩(wěn)定性,從而減少振動(dòng)和噪聲,這些需要根據(jù)實(shí)際情況,適當(dāng)加以應(yīng)用。

3.5 管路的振動(dòng)和噪聲控制

管路作為傳遞流體介質(zhì)的通道,是傳遞振動(dòng)與噪聲的重要媒介,管路中油液的壓力脈動(dòng)和沖擊是產(chǎn)生管路振動(dòng)和噪聲的直接原因,另外管路的粗細(xì)、長(zhǎng)度、安裝方式,管夾安裝密度及緊固程度也都影響著管路振動(dòng)的強(qiáng)弱。

可以采取以下措施降低管路的振動(dòng)和噪聲:

(1)合理選取管路內(nèi)徑,盡量加大管徑,降低油液在管內(nèi)流速,減小沖擊。(2)盡量減少液壓管路的彎曲,減少直角彎,從而減少油液在管路內(nèi)的變向沖擊。(3)控制管路管夾的安裝間距,不易過大,在管路的拐彎處需安裝管夾,且管夾盡量固定在沒有振動(dòng)的構(gòu)件上。(4)必要時(shí)可在管路之間加一段軟管來(lái)減輕管路振動(dòng)和振動(dòng)傳遞。(5)管路布置要合理,防止相互交叉,接觸。

3.6 油箱的振動(dòng)控制

油箱本身雖不產(chǎn)生震動(dòng),但由于體積大,與振動(dòng)源接觸機(jī)會(huì)多,所以振動(dòng)源的振動(dòng)都可能會(huì)傳遞給油箱,而油箱的振動(dòng)又會(huì)傳遞給其他液壓部件,所以要盡量減小油箱振動(dòng)?？刹捎靡韵罗k法:

(1)油箱需放在平整牢固的基礎(chǔ)上,對(duì)于較大的油箱可以安裝地腳螺栓固定。(2)盡量使油箱和振動(dòng)較大的元件分離,比如把電機(jī)泵組和油箱分離安裝,最大程度減小振動(dòng)傳遞和共振。(3)加強(qiáng)油箱剛度。油箱壁不能太薄,必要時(shí)可增加加強(qiáng)筋。

3.7 其他

要注意對(duì)液壓系統(tǒng)的維護(hù)和保養(yǎng),時(shí)常檢查液壓系統(tǒng)連接部件松緊,檢查液壓元件運(yùn)行情況,發(fā)現(xiàn)異常時(shí)盡早處理,防止振動(dòng)的擴(kuò)大。油液作為液壓系統(tǒng)的血液,一定要保證其清潔,具有良好的性能,嚴(yán)格控制油液油溫,禁止不同型號(hào)油液混用,防止油液變質(zhì)。液壓元件本身材質(zhì)的好壞、生產(chǎn)加工精度、裝配質(zhì)量以及設(shè)計(jì)思路的不同都直接影響著元件本身的性能,在選型時(shí)要選擇質(zhì)量有保證的品牌和廠家,并做好收貨時(shí)的質(zhì)量驗(yàn)收,最大限度減少因元件本身質(zhì)量問題造成的振動(dòng)。

在壓力脈動(dòng)和壓力沖擊較大的地方加蓄能器,是降低系統(tǒng)振動(dòng)的重要方法。另外液壓原理圖的設(shè)計(jì)不合理,也是系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲的重要原因,所以能夠根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)出符合實(shí)際要求的原理圖,是解決液壓系統(tǒng)振動(dòng)和噪聲的重要因素。

4 結(jié)語(yǔ)

雖然液壓系統(tǒng)的振動(dòng)和噪聲無(wú)法徹底根除,但我們可以從系統(tǒng)設(shè)計(jì)、選型、安裝、調(diào)試等各方面采取有效措施最大化地降低系統(tǒng)的振動(dòng)和噪聲,從而保證整個(gè)液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

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[2陸望龍.實(shí)用液壓機(jī)械故障排除與修理大全[M].長(zhǎng)沙:湖南科學(xué)技術(shù)出版社,2001.

[3]黃志堅(jiān).液壓設(shè)備故障診斷與監(jiān)測(cè)實(shí)用技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.

李占良(1983.06.02-),性別:男,籍貫:河北省石家莊市,學(xué)歷:本科,職稱:助理工程師,研究方向:液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)。