關(guān)于汽車起重機(jī)齒輪泵噪聲的分析

陳義

摘要：對于汽車起重機(jī)來說，齒輪泵是其至關(guān)重要的動(dòng)力來源，然而若是沒有高效實(shí)現(xiàn)對于齒輪泵振動(dòng)的合理控制，便會(huì)導(dǎo)致其出現(xiàn)噪聲，進(jìn)而對汽車起重機(jī)的整體運(yùn)行質(zhì)量造成一定的負(fù)面影響。本文立足于汽車起重機(jī)齒輪泵噪聲測試結(jié)果簡略闡述了汽車起重機(jī)齒輪泵噪聲的原因，并基于具體的問題提出了優(yōu)化措施，旨在為相關(guān)工作人員提供參考。

關(guān)鍵詞：汽車起重機(jī);齒輪泵;噪聲

中圖分類號(hào)：U462.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）12-0146-02

0? 引言

齒輪泵噪聲的出現(xiàn)對于起重機(jī)的正常運(yùn)行以及使用年限的延長有著不利影響，但從目前來看，部分起重機(jī)在進(jìn)行應(yīng)用的過程中仍無法有效避免齒輪泵的噪聲問題，基于此，有必要對其展開更加深層次的探索，以便于對其原理和表現(xiàn)產(chǎn)生更為明確的了解與認(rèn)識(shí)。

1? 汽車起重機(jī)齒輪泵噪聲測試分析

1.1 測試方案

汽車起重機(jī)需要在汽車底盤上進(jìn)行安裝，其所具有的行駛駕駛室以及起重操縱室分別要在底盤和起重機(jī)上進(jìn)行設(shè)置，在實(shí)際進(jìn)行測試的過程中，需要嚴(yán)格從國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20062-2017《流動(dòng)式起重機(jī) 作業(yè)噪 聲限值及測量方法》出發(fā)，結(jié)合其中的要求和規(guī)定，對起重機(jī)的測量位置和傳聲器展開科學(xué)合理的布置工作，與此同時(shí)還要結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求優(yōu)化進(jìn)行測試工況的規(guī)劃工作。在本次測試中主要涉及到以下三種工況：其一便是定置工況，具體指的是發(fā)動(dòng)機(jī)以及變速箱進(jìn)行工作，而齒輪泵不工作。其二便是怠速工況，該工況為發(fā)動(dòng)機(jī)以及變速箱正常工作，而齒輪泵則處在空轉(zhuǎn)的狀態(tài)下。其三便是變幅工況，該工況下發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱以及齒輪泵均為正常工作。

1.2 測試結(jié)果

在定置工況下，此時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為800RPM，變速箱速比1，這一工況的測試主要是為了能夠通過測量獲取在不存在齒輪泵影響狀態(tài)下發(fā)動(dòng)機(jī)以及變速箱的噪聲值。通過對噪聲的實(shí)際情況進(jìn)行分析能夠發(fā)現(xiàn)，其大概在80Hz以及6714Hz的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)突出的尖峰，其中前一個(gè)便是發(fā)動(dòng)機(jī)二階點(diǎn)火激振頻率，而后者則代表著操縱室內(nèi)蜂鳴器所具有的鳴叫頻率，后者本身其實(shí)屬于一個(gè)干擾項(xiàng)，所以在后續(xù)展開分析的時(shí)候應(yīng)當(dāng)將其剔除。在怠速工況下，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為900RPM，變速箱速比為1.04，在這一工況下進(jìn)行測試主要是為了能夠在消除負(fù)載影響的狀態(tài)下，對齒輪泵的噪聲值進(jìn)行更加精確的測量。在測試中發(fā)現(xiàn)，液壓泵近場噪聲中的主要頻率是468Hz，其次便是1720Hz。操縱室內(nèi)的主要噪聲便是當(dāng)液壓系統(tǒng)不動(dòng)作的時(shí)候主溢流閥所產(chǎn)生的溢流聲，該聲音的頻率為400Hz，能夠同液閥溢流嘯叫所具有的高頻噪聲特性相符合，同時(shí)還能夠與齒輪泵嚙合產(chǎn)生的輻射噪聲相適應(yīng)[1]。

在變幅工況下，其發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為1600RPM，變速箱速比為1.04，在該工況下進(jìn)行測試主要是為了獲取當(dāng)受到大負(fù)載以及高流量的影響時(shí)，齒輪泵所具有的噪聲值。液壓泵噪聲的主要來源便在于液壓泵9齒的一階328Hz轉(zhuǎn)頻以及10齒的三階1094Hz、一階364Hz轉(zhuǎn)頻。對于操縱室內(nèi)來說其最主要噪聲來源則在于9齒的一階328Hz轉(zhuǎn)頻液壓泵以及10齒的一階64Hz、三階1094Hz轉(zhuǎn)頻，與此同時(shí)還涉及到3986Hz的主溢流閥噪聲。

1.3 齒輪泵噪聲原因分析

1.3.1 內(nèi)部激勵(lì)

在齒輪泵的主從齒輪進(jìn)行嚙合的過程中，齒輪將會(huì)產(chǎn)生一定的敲擊噪聲，通常情況下會(huì)將這種噪聲稱作是嘯叫，其一般有三種形式所組成，分別為間歇性敲擊噪聲、單邊敲擊噪聲以及雙邊敲擊噪聲。若是被動(dòng)齒輪的慣性力矩要比阻滯力矩大，那么齒輪便會(huì)出現(xiàn)敲擊噪聲，由此可見齒輪阻滯力矩的重要性，應(yīng)當(dāng)在對其進(jìn)行詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上開展對于齒輪敲擊的研究工作。當(dāng)齒輪泵空載怠速的時(shí)候，齒輪嚙合驅(qū)動(dòng)側(cè)隙距離同背隙側(cè)距離之間呈現(xiàn)出交替變化的特點(diǎn)，這代表著非承載齒輪在空載狀態(tài)下有著相對較為自由的嚙合狀態(tài)，在這種情況下從動(dòng)齒輪慣性力矩將會(huì)比阻滯力矩大。在重載高速的時(shí)候，從動(dòng)齒輪要進(jìn)行扭矩以及功率的傳遞，受到負(fù)載大扭矩本身所造成的阻礙作用影響，從動(dòng)齒輪慣性力矩要比阻滯力矩小，齒輪將會(huì)被抑制脫齒，此舉能夠有效規(guī)避后續(xù)從動(dòng)齒輪同主動(dòng)齒輪之間所產(chǎn)生的碰撞和沖擊，基于此，驅(qū)動(dòng)側(cè)隙距離同非驅(qū)動(dòng)側(cè)距離之間將不會(huì)呈現(xiàn)出交替變化的狀態(tài)。工作人員在應(yīng)當(dāng)注重對于阻滯力矩的科學(xué)掌控，若是不斷對其進(jìn)行增加，非但不能夠達(dá)到有效控制齒輪敲擊噪聲的效果，還會(huì)使得齒輪機(jī)械損失出現(xiàn)加大，進(jìn)而導(dǎo)致傳動(dòng)效率受到一定的負(fù)面影響。

1.3.2 外部激勵(lì)

除了內(nèi)部激勵(lì)以外，齒輪泵的噪聲還涉及到外部激勵(lì)的內(nèi)容，具體包括離合器的結(jié)構(gòu)共振和起閉沖擊以及發(fā)動(dòng)機(jī)和負(fù)載的轉(zhuǎn)速與扭矩波動(dòng)等因素所形成的動(dòng)態(tài)激勵(lì)，一般情況下，外部激勵(lì)所造成的噪聲都會(huì)呈現(xiàn)出嗡嗡聲、顫抖聲以及轟鳴聲等形式。有諸多因素的存在都會(huì)造成動(dòng)力系統(tǒng)的震動(dòng)，例如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩輸出欠缺均勻性、萬向節(jié)二階附加扭矩不平衡以及徑向跳動(dòng)等都會(huì)增加上述現(xiàn)象出現(xiàn)的可能性。動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的扭振將會(huì)利用傳動(dòng)軸中間支撐、懸架以及發(fā)動(dòng)機(jī)懸置等結(jié)構(gòu)向車身進(jìn)行傳遞，接下來將會(huì)通過同車身相連接的齒輪泵支架向齒輪泵殼體進(jìn)行傳遞，此時(shí)的殼體便會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)現(xiàn)象，并向空氣中進(jìn)行噪聲的輻射[2]。與此同時(shí)，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的扭振還會(huì)利用傳動(dòng)軸以及變速箱，向齒輪泵的內(nèi)部齒輪中進(jìn)行傳遞，這樣一來便會(huì)導(dǎo)致其會(huì)在齒輪嚙合的過程中出現(xiàn)噪聲。當(dāng)正式進(jìn)行汽車啟動(dòng)或者是制動(dòng)的時(shí)候，離合器所具有的主動(dòng)部分以及從動(dòng)部分將會(huì)出現(xiàn)由于相對轉(zhuǎn)速變化而產(chǎn)生的動(dòng)摩擦變化，受到摩擦扭矩的影響，離合器被動(dòng)盤所出現(xiàn)的較大距離的轉(zhuǎn)速波動(dòng)，將會(huì)利用車輪實(shí)現(xiàn)向整體車身的傳遞，進(jìn)而導(dǎo)致車輛出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象，而車身抖動(dòng)將會(huì)借助齒輪泵支架實(shí)現(xiàn)向齒輪泵殼體的傳遞，接下來便會(huì)出現(xiàn)殼體振動(dòng)，進(jìn)而向空氣中進(jìn)行噪聲的輻射。

2? 汽車起重機(jī)齒輪泵噪聲問題的應(yīng)對策略分析

2.1 泵內(nèi)吸入空氣

汽車起重機(jī)齒輪泵在運(yùn)行的過程中出現(xiàn)振動(dòng)噪聲有極大的可能性是因?yàn)楸脙?nèi)進(jìn)入氣體，有多種因素的存在會(huì)導(dǎo)致氣體進(jìn)入泵內(nèi)。例如：當(dāng)吸入管路本身在密封性方面相對較差的情況下便會(huì)在一定程度上埋下泵體內(nèi)進(jìn)入氣體的隱患，針對該問題，操作人員只需要徹底對漏氣的部位進(jìn)行密封便能夠達(dá)到良好的解決效果。

通常情況下，齒輪泵的泵體以及兩側(cè)端蓋都屬于是直接接觸的硬密封，如果其接觸面本身的平面度存在不科學(xué)的問題，并且未能夠與相關(guān)規(guī)定要求相適應(yīng)，便會(huì)導(dǎo)致齒輪泵在工作的過程中吸入空氣。與此同時(shí)，泵的端蓋以及壓蓋之間也屬于直接接觸，也會(huì)在一定程度上增加空氣侵入的隱患，如果壓蓋本身的由塑料制成的，那么當(dāng)出現(xiàn)溫度變化的時(shí)候，其便會(huì)出現(xiàn)變形現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致其密封性降低為空氣的進(jìn)入創(chuàng)造條件。針對該問題，當(dāng)泵體或者是泵蓋的平面度難以同規(guī)定要求相適應(yīng)的時(shí)候，工作人員可以用金剛砂于平板上按照“8”字形路線展開反復(fù)的研磨工作，或者可以在平面磨床上進(jìn)行磨削將其平面度控制在5μm，與此同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)確保其平面與孔的垂直度的科學(xué)性以及合理性。對于泵蓋和壓蓋處所產(chǎn)生的泄露來說，工作人員可以適當(dāng)選用膠粘劑，例如涂敷環(huán)氧樹脂等展開相應(yīng)的密封工作[3]。

部分齒輪泵主要使用骨架式油封進(jìn)行密封，針對該類型的齒輪泵，若是其在應(yīng)用的過程中存在卡緊唇部的彈簧脫落的問題，或者是存在油箱裝反的現(xiàn)象，都會(huì)導(dǎo)致其油封后端經(jīng)常處在負(fù)壓狀態(tài)下，繼而增加了其吸入空氣和可能性，通常情況下來說，工作人員對其油封進(jìn)行及時(shí)更換便可以實(shí)現(xiàn)對于該問題的高效解決。

2.2 機(jī)械傳動(dòng)

若是泵同聯(lián)軸器之間存在連接方面的問題，便會(huì)導(dǎo)致其在運(yùn)行的過程中出現(xiàn)噪聲，基于此，工作人員應(yīng)當(dāng)立足于相關(guān)規(guī)定要求對聯(lián)軸器采取相應(yīng)的調(diào)整措施。

若是泵內(nèi)出現(xiàn)油中污物，便會(huì)使得齒輪等部件產(chǎn)生磨損拉傷的問題進(jìn)而出現(xiàn)噪聲，此時(shí)，工作人員應(yīng)當(dāng)及時(shí)對油液進(jìn)行更換，并強(qiáng)化采取過濾措施，將泵拆開進(jìn)行全面徹底的清洗，若是齒輪的磨損比較嚴(yán)重便要對其進(jìn)行妥善的修理以及更換。

如果泵內(nèi)存在零件損壞以及磨損嚴(yán)重的問題，便會(huì)為振動(dòng)和噪聲的出現(xiàn)埋下隱患，例如齒側(cè)隙過小、齒面具有較高的粗糙度以及兩齒輪之間接觸不良等等?；诖?，工作人員可以對齒輪進(jìn)行更換。除此以外，若是軸承的滾針保持架破損或者是長短軸以及滾針存在磨損問題，便有極大的可能性會(huì)制約軸承的正常旋轉(zhuǎn)繼而導(dǎo)致機(jī)械噪聲的出現(xiàn)，針對該問題，相關(guān)技術(shù)人員需要及時(shí)對齒輪泵進(jìn)行拆修工作，并對滾針軸承進(jìn)行更換。

如果存在齒輪軸向裝配間隙過小的問題，再加上若是沒有在正式進(jìn)行裝配工作開始之前將齒輪端面以及前后端蓋之間所具有的滑動(dòng)結(jié)合面上的毛刺進(jìn)行有效清除，便會(huì)導(dǎo)致其在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中面臨著結(jié)合面拉傷的隱患，進(jìn)而在原有的基礎(chǔ)上增大內(nèi)泄露，在原有的基礎(chǔ)上減少輸出流量，當(dāng)污物進(jìn)入到泵內(nèi)之后，將會(huì)存在于前后端蓋和齒輪端面之間的間隙內(nèi)部，進(jìn)而使得配合面被拉傷，減小輸出流量。若想有效應(yīng)對上述問題，工作人員需要對齒輪泵進(jìn)行有效拆解，并根據(jù)實(shí)際情況，適當(dāng)對研磨齒輪的斷面進(jìn)行加大，此外，技術(shù)人員需要采用平面磨床將前后蓋斷面以及齒輪端面磨平，同時(shí)還要將輪齒上所存在的毛刺有效清除，一般來說，在完成平面磨削工作之后，其端面上卸荷槽所具有的深度尺寸會(huì)存在一定的差異性，此時(shí)應(yīng)當(dāng)合理考慮相關(guān)影響因素，對其寬度進(jìn)行適當(dāng)增加[4]。

3? 結(jié)論

綜上所述，通過測試能夠知道起重車在進(jìn)行作業(yè)的過程中，在液壓泵進(jìn)程的主要噪聲源便在于溢流閥、齒輪泵以及發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)下所出現(xiàn)的噪聲。而在操縱室內(nèi)的噪聲源則基本上是主溢流閥在溢流的時(shí)候所出現(xiàn)的高頻噪聲以及齒輪泵的低頻噪聲。優(yōu)化開展對其原因的分析工作，能夠幫助相關(guān)工作人員對其具體問題和出現(xiàn)的原理產(chǎn)生進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，以便于科學(xué)合理地采取相應(yīng)的措施進(jìn)行應(yīng)對，這不僅能夠有效緩解其噪聲問題，還能夠?yàn)槠鹬貦C(jī)本身未來的持續(xù)平穩(wěn)運(yùn)行和使用年限的延長創(chuàng)造良好的條件。

參考文獻(xiàn)：

[1]滕儒民，姜宏圖，謝濤，等.考慮大變形的汽車起重機(jī)受限空間下傾覆穩(wěn)定性分析[J].大連理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2021，61（2）：151-159.

[2]田善玉，王冬.汽車起重機(jī)卷揚(yáng)落鉤手柄快回溜鉤故障分析及解決方法[J].工程機(jī)械，2021，52（1）：88-91.

[3]張明軍.基于人機(jī)工程學(xué)理論的汽車起重機(jī)操縱裝置改進(jìn)與設(shè)計(jì)探析[J].現(xiàn)代農(nóng)機(jī)，2021（2）：31-33.

[4]李文斯.汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)常見故障診斷及維修[J].設(shè)備監(jiān)理，2019（06）：42-43.