船舶液壓系統(tǒng)減振降噪措施

蔡復(fù)新

摘 要：液壓系統(tǒng)是船舶上向各部分傳遞液壓油的裝置，主要功能是通過壓力的傳遞帶動(dòng)船舶各部件的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和高效運(yùn)行。隨著科技不斷發(fā)展，船舶液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)也在不斷完善優(yōu)化，把其中液壓管路的噪聲降低作為首要攻克的難題，再采取措施解決液壓系統(tǒng)的振動(dòng)過強(qiáng)的問題。設(shè)計(jì)人員從分析液壓系統(tǒng)管路振動(dòng)與噪音產(chǎn)生的原因入手，制定解決方案，重點(diǎn)考慮機(jī)械振動(dòng)過強(qiáng)以及流體動(dòng)力噪音過大兩個(gè)方面問題，提出有效的振動(dòng)少、噪音小的船舶液壓管路控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，供同行借鑒。

關(guān)鍵詞：船舶液壓系統(tǒng)；管道振動(dòng)；噪音；控制

中圖分類號(hào)：U664.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006—7973（2017）07-0034-02

1 船舶液壓系統(tǒng)管路噪聲源分析

船舶液壓系統(tǒng)由許多部件組成，其中管道是最易受振動(dòng)干擾的，也是產(chǎn)生噪聲的主要原因之一。液壓系統(tǒng)是一個(gè)封閉的循環(huán)系統(tǒng)，假如在封閉系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生較大的部件、元件振動(dòng)，會(huì)出現(xiàn)回波噪聲，不同的部件傳遞噪聲的效果有所差異，而船舶液壓傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，噪聲頻帶較寬，噪聲是由不同元素的聲學(xué)系統(tǒng)相互作用產(chǎn)生的。船舶液壓系統(tǒng)的工作方式和系統(tǒng)組成不同，噪聲效果差異大。通過對(duì)船舶液壓系統(tǒng)振動(dòng)原因的分析，得到以下結(jié)論：

（1）空氣侵入液壓系統(tǒng)是造成噪音的主要原因。當(dāng)空氣進(jìn)入液壓系統(tǒng)，在低壓力區(qū)域的體積較大，當(dāng)流到高壓區(qū)被壓縮，體積突然縮小，而當(dāng)它流向低壓區(qū)，體積突然增大，氣泡體積的突然變化，會(huì)產(chǎn)生“爆炸”現(xiàn)象，導(dǎo)致噪聲產(chǎn)生，這種現(xiàn)象通常被稱為“空穴”。為此，排氣裝置通常位于液壓缸上，方便排出進(jìn)入液壓系統(tǒng)的空氣。系統(tǒng)工作前，使執(zhí)行件以快速全行程往復(fù)幾次排氣，也是常用的方法。質(zhì)量不好的液壓泵或液壓馬達(dá)，通常是液壓傳動(dòng)中產(chǎn)生噪聲的主要部分液壓泵的制造質(zhì)量不好，精度不符合技術(shù)要求，壓力與流量波動(dòng)大，不能完全消除困油現(xiàn)象，軸承質(zhì)量不好以及密封不嚴(yán)，都是造成噪音的主要原因。在使用中，由于液壓泵部件磨損，間隙過大，流量不足，壓力波動(dòng)容易，也會(huì)造成噪音。

（2）液壓系統(tǒng)中的機(jī)械噪聲是由系統(tǒng)內(nèi)的組件振動(dòng)所產(chǎn)生的。在液壓系統(tǒng)中，高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的液壓泵、電機(jī)和液壓馬達(dá)這三種設(shè)備部件的旋轉(zhuǎn)頻率完全不一樣，因此產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)不平衡現(xiàn)象產(chǎn)生不平衡力，會(huì)引起軸的彎曲振動(dòng)，并形成低頻噪聲。聯(lián)軸器起到連接液壓泵和電機(jī)的作用，如果電機(jī)軸線與液壓泵軸線不在同一圓心，將會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。一般來說，同軸度偏差越大，就越強(qiáng)烈，噪聲越大。機(jī)械設(shè)備與管道之間的連接位置也容易出現(xiàn)振動(dòng)。一般設(shè)備之間距離越接近，振動(dòng)強(qiáng)度越大。

2 控制船舶液壓系統(tǒng)振動(dòng)與噪音的措施

2.1 浮筏技術(shù)的應(yīng)用

浮筏隔振是一種機(jī)械隔振技術(shù)。它出現(xiàn)在20世紀(jì)50年代。近年來，一些學(xué)者對(duì)浮筏隔振系統(tǒng)中筏板結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，提出了基于桁架結(jié)構(gòu)的浮筏設(shè)計(jì)概念。他們認(rèn)為，經(jīng)歷了單層隔振、雙層隔振和浮筏隔振等幾個(gè)發(fā)展過程階段的機(jī)械隔振技術(shù)是降低機(jī)械設(shè)備振動(dòng)和噪聲傳遞的主要手段，原來的單層隔振能量損耗通常是10 ～ 20dB左右，雙層隔振裝置的隔振性性能優(yōu)于單層隔離，尤其是在高頻段隔離上，雙層隔震裝置比單層隔震裝置的隔離度大約會(huì)高出10 ～ 20dB左右。而在浮筏隔振出現(xiàn)后，將多個(gè)機(jī)械設(shè)備放置在一個(gè)公共的閥體上，筏體彈性支撐或懸掛在殼體結(jié)構(gòu)上，對(duì)多個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一的振動(dòng)隔離設(shè)計(jì)，這樣的設(shè)計(jì)往往會(huì)使船舶的機(jī)械輻射噪聲大幅度降低。浮筏隔振系統(tǒng)在降低船舶振動(dòng)和水下輻射噪聲方面取得了顯著的隔振效果，有效地降低了船舶水下輻射機(jī)械噪聲。

2.2 管道是船舶液壓系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

在改進(jìn)和優(yōu)化液壓系統(tǒng)的過程中，對(duì)管道振動(dòng)和噪聲中經(jīng)常出現(xiàn)的問題需要采取有效解決方案。如油管細(xì)長(zhǎng)，彎頭多而未加固定，在油流通過時(shí)，特別是當(dāng)流速較高時(shí)，容易引起管子抖動(dòng)；電動(dòng)機(jī)和液壓泵的旋轉(zhuǎn)部分不平衡，或在安裝時(shí)對(duì)中不好，或聯(lián)軸節(jié)松動(dòng)等，對(duì)此應(yīng)采取的措施有：①較長(zhǎng)油管應(yīng)彼此分開，并與船體結(jié)構(gòu)隔開，適當(dāng)加設(shè)支承管夾；②調(diào)整電動(dòng)機(jī)和液壓泵的安裝精度；③重新安裝聯(lián)軸節(jié)，保證同軸度小于0.1MM等。④設(shè)計(jì)師要探究振動(dòng)原因，而且要識(shí)別噪聲源，并采用科學(xué)合理的技術(shù)在設(shè)備與管子的連接處添加繞性軟管以阻隔機(jī)械振動(dòng)傳遞給管子，對(duì)噪聲超過標(biāo)準(zhǔn)的問題采取改進(jìn)措施，而且根據(jù)噪聲傳播的相關(guān)概念，探究對(duì)液壓系統(tǒng)管道的振動(dòng)和噪聲的控制策略。

2.3 提高閥件的附加質(zhì)量

當(dāng)換向閥調(diào)整不當(dāng)，使換向閥閥芯移動(dòng)太快，造成換向沖擊，因而產(chǎn)生噪聲與振動(dòng)。在這種情況下，若換向閥是液壓換向閥，則應(yīng)調(diào)整控制油路中的節(jié)流元件，使換向平穩(wěn)無沖擊。在工作時(shí)，液壓閥的閥芯支持在彈簧上，當(dāng)其頻率與液壓泵輸油率的脈動(dòng)頻率或與其它振源頻率相近時(shí)，會(huì)引起振動(dòng)，產(chǎn)生噪聲。這時(shí)，通過改變管路系統(tǒng)的固有頻率，變改變閥滴位置或管子上包敷阻尼，則能防振降噪。

如果是溢流閥不穩(wěn)定，引起系統(tǒng)壓力波動(dòng)和噪聲。如由于滑閥與閥孔配合不當(dāng)或錐閥與閥座接觸處被污物卡住、阻尼孔堵塞、彈簧歪斜或失效等使閥芯卡住或在閥孔內(nèi)移動(dòng)不靈，對(duì)此，應(yīng)注意清洗、疏通陰尼孔；對(duì)溢流閥進(jìn)行檢查，如發(fā)現(xiàn)有損壞，或因磨損超過規(guī)定，則應(yīng)及時(shí)修理或更換。

2.4 定期維修

在使用過程中，需要經(jīng)常對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢查和維護(hù)，及時(shí)排除液壓系統(tǒng)故障，防止系統(tǒng)因故障而停止工作。①船舶盡量避免打開油箱蓋，防止異物進(jìn)入液壓系統(tǒng)。注意灰塵和水，保持液壓系統(tǒng)封閉性。②定期添加液壓油，防止油位過低；液壓油的定期檢查；新油必須通過沉淀和過濾之后才可以輸進(jìn)油箱之中，添加新油時(shí)一定要用濾油裝置，降低油的初始污染度。③定期檢查機(jī)油，如果需要更換液壓油，必須徹底放盡油箱中的油，同時(shí)要放盡管路及回路中的油液。④定期檢查清洗過濾器，必要時(shí)更換過濾器。⑤為了防止空氣進(jìn)入系統(tǒng)，有必要定期檢查氣體和管道的連接部分，發(fā)現(xiàn)泄漏及時(shí)解決，并注意在零件清洗維護(hù)過程中嚴(yán)格的管理制度，以免造成新的污染。

3 結(jié)束語(yǔ)

液壓系統(tǒng)是船舶的關(guān)鍵核心環(huán)節(jié)，系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，容易產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，為了保證船舶的穩(wěn)定性，管道是液壓系統(tǒng)的重要組成部分，相關(guān)人員的優(yōu)化設(shè)計(jì)必須從做管道開始，以減少管道故障的概率問題。設(shè)計(jì)師需要采取有效的措施來降低振動(dòng)和噪聲，強(qiáng)化了船舶的液壓系統(tǒng)功能，達(dá)到延長(zhǎng)液壓系統(tǒng)元件的使用壽命的目的。在優(yōu)化過程中，既要考慮系統(tǒng)的復(fù)雜性，又要引入創(chuàng)新的思路，從而提高設(shè)計(jì)水平。

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