液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中振動(dòng)與噪聲故障的原因分析及處理辦法

【摘 要】 常見(jiàn)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)如平面磨床和外圓磨床，工作過(guò)程中液壓泵、液壓馬達(dá)、液壓缸及液壓閥等常出現(xiàn)振動(dòng)和噪聲，既影響工件的加工質(zhì)量、降低生產(chǎn)效率又造成機(jī)床和刀具磨損及損壞。

【關(guān)鍵詞】 液壓傳動(dòng)系統(tǒng) 液壓泵 液壓馬達(dá) 振動(dòng)與噪聲 故障 原因分析 處理辦法

振動(dòng)和噪聲是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)尤其是磨床中常出現(xiàn)的故障形式，如果不及時(shí)找出原因并做出處理，會(huì)大大影響加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。下面就從什么是振動(dòng)與噪聲、振動(dòng)與噪聲產(chǎn)生的原因、如何處理振動(dòng)與噪聲三方面加以分析。

一、什么是振動(dòng)與噪聲

1、振動(dòng)是彈性體的固有屬性。液壓沖擊、轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的不平衡力、摩擦阻力及慣性力的變化等都是產(chǎn)生不同振動(dòng)形式的根源。在液壓傳動(dòng)的機(jī)床中，往往在產(chǎn)生振動(dòng)后隨之而產(chǎn)生噪聲。液壓系統(tǒng)中的振動(dòng)與噪聲常出現(xiàn)在液壓泵、液壓馬達(dá)、液壓缸及各種液壓控制閥上，有時(shí)也表現(xiàn)在泵、閥及管路的共振上。

2、液壓系統(tǒng)中出現(xiàn)振動(dòng)的形式可分為：強(qiáng)迫振動(dòng)和自激振動(dòng)。強(qiáng)迫振動(dòng)往往是由于液壓泵或液壓馬達(dá)、電機(jī)與液壓泵的聯(lián)軸節(jié)及壓力閥所引起。有時(shí)是由于系統(tǒng)接近了某一外界振源，使振源通過(guò)系統(tǒng)中的某一液壓元件的振動(dòng)波及所造成。自激振動(dòng)是由液壓系統(tǒng)內(nèi)部的壓力、流量、作用力、質(zhì)量等參數(shù)相互作用所產(chǎn)生的。當(dāng)每振動(dòng)一周所消耗的能量和供給的能量相等時(shí)，液壓系統(tǒng)處于連續(xù)的等幅振動(dòng)（類似于諧波振動(dòng)）之中，液壓系統(tǒng)中的伺服閥、滑閥等就會(huì)產(chǎn)生自激振動(dòng)。

3、噪聲不僅能使人的大腦疲勞，降低勞動(dòng)生產(chǎn)率，還可能淹沒(méi)危險(xiǎn)信號(hào)和指揮信號(hào)，造成工傷事故。而且，噪聲還影響液壓系統(tǒng)的工作性能，降低液壓元件的使用壽命，同時(shí)噪聲與振動(dòng)往往是伴隨發(fā)生的，從而影響工件的加工質(zhì)量，有時(shí)甚至不得不降低切削速度及走刀量，更有甚者，它會(huì)使刀具破裂折斷，加速機(jī)床或部件的磨損和損壞。

二、振動(dòng)與噪聲產(chǎn)生的原因

1、由液壓泵與液壓馬達(dá)引起的

1）液壓泵與液壓馬過(guò)固有的周期變化，即液壓泵與液壓馬達(dá)在一轉(zhuǎn)中各個(gè)工作油腔內(nèi)流量和壓力與扭矩的周期變化，特別當(dāng)液壓泵與液壓馬達(dá)的軸向、徑向間隙由于磨損增大后，高壓腔周期性地向低壓腔泄漏，引起油液壓力脈動(dòng)，產(chǎn)生流量不足從而使噪聲加劇。

2）泵是依靠一個(gè)密封容積的變化而實(shí)現(xiàn)吸、壓油的。當(dāng)容積在工作過(guò)程中由大至小時(shí)，因液體幾乎不能壓縮，故使液壓泵產(chǎn)生極大壓力，使其從一切可以泄漏的縫隙里擠壓出去，致使泵內(nèi)某些零件受到高頻撞擊和附加負(fù)載，泵的壽命降低，并產(chǎn)生溫度升高等不良后果。當(dāng)容積由小至大時(shí)，此時(shí)液體已被擠壓出去，而油不能及時(shí)補(bǔ)充，導(dǎo)致真空增大，使溶解于油液中的空氣析出形成氣泡輸送至系統(tǒng)，從而引起噪聲，這種現(xiàn)象叫“困油”。為了消除“困油”現(xiàn)象，在泵的采取了措施，如設(shè)置卸荷槽（孔）等辦法，使密封容積由大到小變化時(shí)通壓油腔，由小到大變化時(shí)通進(jìn)油腔。在設(shè)計(jì)或維修時(shí)，如“困油”現(xiàn)象沒(méi)得到合理解決，則必然會(huì)產(chǎn)生噪聲。

3）液壓泵和液壓馬達(dá)不工作時(shí)因密封不嚴(yán)而進(jìn)入空氣時(shí)，致使油液中含有氣泡，一旦啟動(dòng)液壓泵與液壓馬達(dá)時(shí)，在低壓區(qū)氣泡體積增大，流動(dòng)到高壓區(qū)后受壓縮，體積突然變小或消失，反之，在高壓區(qū)時(shí)氣泡體積急速改變產(chǎn)生“爆炸”現(xiàn)象而引起噪聲。

2、由于液壓控制閥失靈而引引起的

1）溢流閥、電磁換向閥、單向閥等的閥芯系支承在彈簧上，對(duì)振動(dòng)很敏感。例如溢流閥，當(dāng)工作機(jī)構(gòu)換向時(shí)，液壓泵仍輸出壓力油，引起系統(tǒng)壓力升高，大量油液從溢流閥排出，返向起步后，系統(tǒng)壓力又恢復(fù)至原定壓力。這種使系統(tǒng)壓力升高與降低及恢復(fù)原壓的過(guò)程是在瞬間進(jìn)行的，溢流閥的調(diào)壓彈簧在這瞬間被壓縮或伸長(zhǎng)，若調(diào)壓彈簧疲勞或端面與軸心線垂直度不好、閥芯上的小孔堵塞、閥芯外圓拉毛或變形等，都會(huì)使閥芯在閥體孔內(nèi)移動(dòng)不靈活，壓力波動(dòng)大而發(fā)出噪聲。

2）機(jī)械碰撞擊引起的

如管理布置不合理，相互撞擊；液壓和行程終端位置無(wú)緩沖裝置或緩沖裝置失控等產(chǎn)生活塞與端蓋間的碰撞聲。

3）旋轉(zhuǎn)體的動(dòng)不平衡引起的

如液壓泵與電機(jī)聯(lián)軸器同軸度差等引起動(dòng)不平衡而產(chǎn)生噪聲。

4）外界振動(dòng)引起的

如機(jī)床周圍有強(qiáng)振源，對(duì)于精度要求高的機(jī)床應(yīng)安裝在遠(yuǎn)離振源的位置，并在機(jī)床周圍設(shè)置防振溝。

三、以M7150A平面磨床為例分析振動(dòng)與噪聲的處理方法

1、案例：M7150A平面磨床采用YBD-100/25型雙聯(lián)葉片泵驅(qū)動(dòng)，工作壓力用差動(dòng)式溢流閥控制，壓力為1.3～1.5MPa。試車時(shí)往往發(fā)出異常噪聲，壓力波動(dòng)高達(dá)正負(fù)0.45 MPa，運(yùn)轉(zhuǎn)一小時(shí)后泵溫升高達(dá)35度，工作油液表面出現(xiàn)大量氣泡，并漸漸變成乳化液，停泵后此現(xiàn)象逐漸消失。

2、案例分析：從故障現(xiàn)象判斷，油液變成乳化狀是空氣進(jìn)入系統(tǒng)或溢流閥失控引起。而液壓系統(tǒng)處于壓力工作狀態(tài)時(shí)，空氣是不會(huì)進(jìn)入系統(tǒng)的。那么，空氣只可能從液壓泵進(jìn)油腔及進(jìn)油管道口的濾油器進(jìn)入，因這一區(qū)域的壓力低于1個(gè)大氣壓。

3、處理方法：1）堅(jiān)固各結(jié)合面及連接管道的螺釘、接頭及接口螺母；2）清洗濾油器；3）補(bǔ)足床身油池內(nèi)油液至油標(biāo)位置，使濾油器浸沒(méi)在油液里。

4、結(jié)果：空運(yùn)轉(zhuǎn)半小時(shí)，氣泡逐漸消失，油液顏色逐漸變清，嘶嘶叫聲有所降低，壓力波動(dòng)略有減少，一段時(shí)間后振動(dòng)和噪聲逐漸消失。

以上為長(zhǎng)期從事磨床設(shè)備裝調(diào)及維修工作積累的心得體會(huì)，寫出來(lái)供同行參考。

【參考資料】

[1] 《液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的故障與修理》江澤欣 田振華主編，電子工業(yè)出版社出版。

作者簡(jiǎn)介：向清然 高級(jí)講師 研究方向?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)及制造。endprint