機械設(shè)備液壓系統(tǒng)振動噪聲的原因及維護(hù)措施

劉紅成

摘要：液壓系統(tǒng)中的振動和噪聲是兩種并存的有害現(xiàn)象，隨著液壓傳動向高壓、高速和大功率方向發(fā)展，系統(tǒng)中的振動和噪聲也隨之加劇，并成為液壓技術(shù)發(fā)展中必須解決的主要問題之一。爬行是液壓傳動系統(tǒng)中的另一有害現(xiàn)象，它極大地影響了液壓傳動系統(tǒng)的運動穩(wěn)定性和控制精度。本文主要探討機械設(shè)備液壓系統(tǒng)振動噪聲的原因及維護(hù)措施。

關(guān)鍵詞：機械設(shè)備；液壓系統(tǒng)；振動；噪聲

中圖分類號： TU85文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

凡是存在某種強制力作用的場合都可能產(chǎn)生振動和噪聲。如機械轉(zhuǎn)動的不平衡力、機械或液壓的沖擊力、壓力和流量的突然變化、摩擦力和彈性力等，這些強制力一般是周期性的，因而產(chǎn)生一定的波動，并傳給液壓系統(tǒng)中的元件，使某些元件產(chǎn)生振動。而振動的一部分作為聲波向空氣中發(fā)射，空氣受到振動而產(chǎn)生聲壓，于是出現(xiàn)噪聲[1]。

1機械設(shè)備液壓系統(tǒng)的噪聲源

液壓系統(tǒng)是由電動機、液壓泵、液壓馬達(dá)或液壓缸、控制閥、油箱以及將這些元件連接起來的管路組成的。從液壓系統(tǒng)中發(fā)出的噪聲是由這些元件振動所引起噪聲的合成。電動機轉(zhuǎn)動時，由于質(zhì)量不平衡而產(chǎn)生回轉(zhuǎn)噪聲，磁通引起電磁噪聲和蜂鳴，電動機中的冷卻風(fēng)扇聲和風(fēng)道聲組成的通風(fēng)噪聲以及軸承噪聲等。液壓泵在將油液吸入和壓出的循環(huán)過程中，流速和流量發(fā)生急劇變化引起液壓振動。液壓回路的管道和閥類將液壓泵的壓力反射．在回路中產(chǎn)生波動使液壓泵共振，從而又重新使回路激振。此外，液壓泵也有軸承噪聲和充氣回轉(zhuǎn)噪聲。液壓泵輸出功率越大，轉(zhuǎn)速越高，噪聲隨之增加。據(jù)統(tǒng)計，液壓系統(tǒng)噪聲中的70％左右是由液壓泵引起的[2]。

控制閥的噪聲是由高壓液體的流動、閥的自激振動以及管道的共振引起的。從閥內(nèi)輸出的高壓液體形成噴流，在噴流與周同液體之間產(chǎn)生剪切流、湍流或渦流，由此產(chǎn)生高頻噪聲；電磁換向閥有電磁鐵的吸合聲和電磁噪聲；在油液驟然停止的換向瞬間，產(chǎn)生壓力沖擊；有時主閥和先導(dǎo)閥的機械振動也要產(chǎn)生2000Hz以上的高頻噪聲。另外，在給大容量液壓缸加壓時，如果換向過快，通過閥的液體瞬時變成高速，由于壓力急劇變化，引起液壓缸結(jié)構(gòu)表面的瞬時變形，在空氣中突然造成聲壓，也會發(fā)出很大聲響。液壓泵和控制閥中的空穴作用引起高頻振動，也產(chǎn)生很大噪聲，并對液壓元件和管路起破壞作用。管路噪聲是由管內(nèi)湍流引起的，而彎管和分支管產(chǎn)生的湍流又進(jìn)一步使噪聲增大。

2機械設(shè)備液壓系統(tǒng)振動噪聲的原因

2.1液壓泵及吸油管路的氣穴現(xiàn)象產(chǎn)生的振動、噪聲

當(dāng)吸油管路在阻力很大時，油液來不及填充管路及泵腔，產(chǎn)生局部真空，形成低壓。當(dāng)壓力低到空氣分離壓時，溶解在工作油液中的空氣通常有9％(體積分?jǐn)?shù))大量分解出來，形成氣穴、氣泡。氣泡到高壓區(qū)被壓縮、擊破，又會產(chǎn)生高頻沖擊，其壓力值有時可高達(dá)系統(tǒng)壓力的10倍以上，這時會使系統(tǒng)產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象，伴隨著沖擊振動、噪聲及高溫。排除方法有：①加大油管直徑，減少或避免吸油管道的彎曲，減少管道阻力。②經(jīng)常清洗濾油器。③液壓泵吸油高度盡可能小(不能超過0．5m)。

2.2液壓泵困油現(xiàn)象產(chǎn)生的振動噪聲

液壓泵困油，高壓油部分使泵內(nèi)某些零件受到高頻撞擊，負(fù)荷增大而產(chǎn)生噪聲，局部真空部分使溶于液壓油中的空氣產(chǎn)生氣穴氣泡，引起流量、壓力的不均勻和振動，從而產(chǎn)生噪聲。排除方法：對齒輪泵主要檢查端蓋上卸荷槽尺寸、位置，若相差不多，可用銼刀修銼，否則需換端蓋。對葉片泵主要檢查三角槽是否加工太短，可用三角銼刀進(jìn)行修銼。

2.3調(diào)節(jié)閥引起的噪聲

①調(diào)壓彈簧損壞。更換彈簧。②閥座密封不良。更換鋼球或修研閥座密封結(jié)合面，使鋼球與閥座結(jié)合面接觸良好。③滑閥在閥體內(nèi)移動不靈活。將滑閥用金相砂紙研光，并清除污物。④滑閥阻尼孔被堵塞。清洗疏通阻尼孔。⑤節(jié)流閥口開得太小，流速高產(chǎn)生噴流。減少節(jié)流閥進(jìn)出口液壓差，或采用小規(guī)格節(jié)流閥，使在流量很小的情況下，節(jié)流閥開口較大。⑥電磁換向閥快速切換，產(chǎn)生液壓沖擊。在電磁換向閥油路中設(shè)置緩沖裝置。

2.4液壓系統(tǒng)的機械噪聲

①原動機與泵聯(lián)軸器同軸度誤差過大或產(chǎn)生松動或軸承損壞，保證同軸度誤差在0.1mm內(nèi)，更換已損壞的軸承。②管路安裝不良，進(jìn)油管與回油管距離太近。適當(dāng)拉開進(jìn)油管與回油管距離，主要的管道應(yīng)用管夾裝置定位[3]。

3機械設(shè)備液壓系統(tǒng)振動噪聲的控制與維護(hù)措施

控制液壓系統(tǒng)噪聲的途徑．原則上有以下兩種根本方法：一是降低液壓系統(tǒng)噪聲源的噪聲，二是控制噪聲外傳的路徑。以下主要從液壓元件選用、系統(tǒng)設(shè)計和使用等角度，介紹液壓傳動系統(tǒng)噪聲控制的具體措施。

3.1改進(jìn)液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

(1)采用低噪聲的液壓元件老式液壓泵噪聲大，可用新型液壓泵取而代之。柱塞泵與齒輪泵的振動與噪聲比葉片泵要大，但葉片泵沒有柱塞泵那么高的額定壓力，新型葉片泵的額定壓力有很大改進(jìn)，達(dá)20MPa，用葉片泵取代柱塞泵也是降低振動與噪聲的一種方式。液壓系統(tǒng)是由元件組成的，系統(tǒng)的性能取決于其組成元件的性能。要降低液壓系統(tǒng)的振動與噪聲，存選擇系統(tǒng)中所用元件時，除要考慮其工作性能外，還要考慮元件的噪聲狀況。尤其是電動機、液壓泵和控制閥等元件，對其流體噪聲、結(jié)構(gòu)噪聲和空氣噪聲三個方面都要有所要求，否則就不能形成低噪聲系統(tǒng)。

(2)減少液壓泵的數(shù)量液壓泵少了，振源就少了，噪聲也就降低了。老式液壓系統(tǒng)采用多個液壓泵來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的流量與壓力。新式液壓系統(tǒng)采用比例閥調(diào)整系統(tǒng)壓力和流量，可減少液壓泵的數(shù)量。

(3)在系統(tǒng)中設(shè)蓄能器液壓系統(tǒng)的壓力脈動將引起嚴(yán)重的噪聲，在系統(tǒng)中并聯(lián)蓄能器可吸收壓力脈動。這種蓄能器容量不大，但要求慣性小反應(yīng)靈敏。蓄能器的固有頻率在幾十赫茲以內(nèi)，用于吸收低頻壓力脈動比較有效。對于高頻振動與噪聲，可通過設(shè)消振器和濾波器予以消除。消振器有多種形式。

3.2防止氣穴噪聲

液壓油中混入空氣是產(chǎn)生氣穴的根本原因，系統(tǒng)中產(chǎn)生局部低壓和負(fù)壓是產(chǎn)生氣穴的條件，因此，防止氣穴噪聲可從以下幾方面采取措施：

(1)防止空氣侵入系統(tǒng)

1)液壓泵吸油管道連接處需嚴(yán)格密封，防止吸入空氣。液壓泵的有關(guān)部位(如出軸端)也要嚴(yán)加密封，防止泵內(nèi)出現(xiàn)短時間低壓而吸入空氣。

2)液壓泵的吸、回油管末端要處在油位下限以下。

3)液壓元件和管接頭要密封良好。

4)加強對油液的過濾，減少油中的機械雜質(zhì)，因機械雜質(zhì)的表面附有一層薄的空氣。

5)避免壓力油與空氣直接接觸而增加空氣在油液中的溶解量。

3.3裝配、操作與維修不當(dāng)產(chǎn)生振動與噪聲

液壓泵內(nèi)零件損壞嚴(yán)重，裝配松動或零件裝錯，引起液壓泵噪聲過大。解決方法：立即停車，解體檢查校正或更換有關(guān)零件。零件的光滑程度，零件外部的幾何形狀不規(guī)則或有毛刺或接合面平整度不合要求等原因造成元件間的密封不良，混入空氣，產(chǎn)生空氣噪聲，如有此種情況只能更換零配件。如長時間不開機，在突然開機時產(chǎn)生的噪聲和振動，在平常工作中按要求工作則能避免。工作要求：長時間不開機，在開機時應(yīng)對液壓泵注滿清潔的液壓油(從回油孔注入)，平時最好每周開機一次[4]。

結(jié)論

總之，了解并掌握機械設(shè)備液壓系統(tǒng)中振動、噪聲產(chǎn)生的原因和控制方法，無疑是液壓系統(tǒng)設(shè)計者必須注意的主要問題之一。

參考文獻(xiàn)：

[1] 查環(huán). 淺談液壓柱塞泵振動噪聲問題[J]. 液壓與氣動，2013，01：79-80.

[2] 陳愛萍，張曉榮. 砌塊成型機液壓系統(tǒng)振動與噪聲的原因分析與防治[J]. 墻材革新與建筑節(jié)能，2013，02：67-68.

[3] 普林昌. 冶金機械設(shè)備液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)的熱因素故障探討[J]. 廣東科技，2013，08：161-162.

[4] 姚曉東. 淺析煤礦液壓設(shè)備液壓油的維護(hù)和保養(yǎng)[J]. 民營科技，2013，09：34.