论文部分内容阅读
摘 要：噪音不管是对液压系统的使用寿命和性能，还是对其安全以及隐蔽性都是非常不利的。鉴于此，针对液压系统的噪音进行分析，给出一些积极有效的降噪措施。
关键词：液压系统 噪音分析 降噪方法
中图分类号：TH137.81 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）004-055-02
目前噪声问题已严重阻碍了液压技术的进一步发展。噪声加速磨损着系统设施，并威胁着液压系统的稳定以及安全性。特别是对工厂液压系统而言，噪声的危害性更大，因此，液压系统的噪声以及降噪方法目前已经受到了国内外很多相关人士的重视，对噪声原因以及降噪方法进行研究具有重要的现实意义。
1 工厂液压系统的主要构件
液压系统主要包括这几个组成部分即液压源，液压控制以及执行元件并一些附件。普通的液压系统都由电机带动，在电机驱动下通过液压泵把油箱提供的液压液送至液压控制元件，由该部件负责变压，变向以及变速后再送至执行元件，然后由其带动负载进行一定操作，使得液压油再次通过管道流进油箱。本文将从液压系统的设计角度出发对噪音产生原因进行研究。
2 工厂液压系统噪声问题的来源
液压系统噪声问题主要由液压元件引发即：（1）由压力阀引发的压力脉动；（2）液压泵带来的压力脉动引发的震动；（3）换向阀因为换向带来的压力冲击；（4）来源于液压阀以及液压泵的液压气蚀问题；（5）液压阀在以很快的速度液流时会给固定界面造成一定的冲击进而带来噪声；（6）电动机带来噪声的进一步叠加；（7）液压管路自身的振动；（8）液压介质内存在气体引发的噪声。
3 工厂液压系统的噪声分析以及降噪方法
3.1 液压源的噪声分析以及降噪方法
液压泵噪声在液压系统的所有噪声中占据着重要地位。液压泵噪声由气穴现象，流量脉动以及压力脉动共同导致。（1）当泵体吸油腔中压力过低时（这是与油液当时所在温度条件下的空气分离压相比而言），已于油液融为一体的空气就会再次析出并以气泡形式进到高压腔内，这时气泡破裂，带来局部范围内的高频压力冲击，这样噪声就出现了。为避免气穴现象，就要保证液压系统内维持适当的压力，一般要降低流经节流小孔附近的压力差，小孔附近的压力比通常不应超过3.5；与此同时，还要通过吸油过滤器（大容量）以及吸油管（大直径）来避免油液内进空气，减缓吸油管内的液流速度。（2）液压泵利用其工作内腔容积的规律性变化来完成吸油以及排油活动，其工作腔中压油腔以及吸油腔之间会忽然想通，这样油液就可流动，油液只要流动就会存在流量脉动，而流量脉动又会形成压力脉动，这样噪声就出现了。流量脉动大小和泵体本身的结构以及参数有密切的关系，因此改善泵体结构，优化参数就能降低泵体自身的流量脉动，与此同时将蓄能器设置于液压泵前也能降低液压泵自身的流量脉动，达到降低噪声的目的。
3.2 液压控制元件的噪声分析以及降噪方法
节流阀以及溢流阀是液压控制元件中最易带来噪音的部分。其之所以会产生噪音通常都由突然的压力变化导致，压力变化幅度与产生噪音的大小呈正比关系。（1）其中溢流阀噪声由液压冲击，油液振动以及气穴等共同导致。溢流阀包括三个部件即弹簧，阀芯以及阀座，当油液通过阀芯那非常狭窄的缝隙时，会形成快速流动的喷射液流，再加之油液压力以及锥阀径向力都分布失衡，因此极易出现气穴以及冲击振动。降噪方法有：优化设计阀内流道，防止气穴，保证阀内压力的平衡。（2）节流阀是凭借通流面积不断改变的方式来实现流量的改变的，据相关研究可知，节流阀噪声大部分都来源于气穴现象，气穴噪声要高于一般的背景噪声（大约高出30dB），属于一种高频噪声。降噪措施：阀口设计为阶梯状，对油液进行二次节流，可以显著减少阀口周围的压力梯度，有效抑制气穴现象形成，在此需要注意的是，在设计时务必要增加节流口下游侧部位的背压，起码不能比空气分离压力低，与此同时还应注意做好排气设计工作。（3）一般来说，换向阀噪音尽管不是很大，但依然应给予应有的重视。换向阀猛然的开关以及换向，都会使油液流速发生很大的变化，引发液压马达以及负载传动体二者的冲击，最终带来振动以及噪声。冲击力强弱以及噪声大小和系统压力呈正比，和换向时间呈反比。如果液压系统内安装的是电磁换向阀，那么可把开关阀换成先导缓冲阀同时结合换向主阀，并将节流阀安装在两阀之间，以增加转换时间，放慢转换速度，进而达到降低液压控制系统在打开，关闭以及换向时对系统设备的冲击的目的。
3.3 液压执行元件的噪声分析以及降噪方法
主要是液压马达，它的结构和液压泵差不多，但是工作原理却与其可逆。液压马达噪声包括流体和机械两种噪声。（1）流体噪声由流量脉动以及压力脉动共同导致，如果马达内部结构发生了变化而且这种变化是非常不均匀的，则由此带来的噪音一般都无法消除。降噪方法：将蓄能器安装在马达进油口前能显著减少马达进油口部位的油液脉动噪声，此外进行挠性软管的设置也能发挥减少压力脉动的功能。（2）机械噪声才是液压马达最主要的部分。马达以及传动体产生的冲击噪声或者是回转体由于不均衡而产生的噪声或者是马达输出轴以及传动轴因为同轴度误差而产生的噪声都是机械噪声的来源。其中关于冲击噪声，不管是结构不当，还是加工以及装配存在误差都会引发冲击噪声，当然液压油突然压力发生变化一直都是引发冲击噪声的主要原因；在整个液压系统内，不管是液压泵还是液压马达其运作速度都是非常快的，这时若回转体不均衡的话，就会形成规律性不均衡力，该力在运转过程中会使转轴发生弯曲并产生振动以及噪声，振动的持续传递，最终会使管路以及附件都开始振动并出现噪声。降噪方法：利用动平衡试验机开展动平衡检验，也可以通过仿真软件开展动态模拟分析，发现不平衡原因，给予补偿，以控制因为不平衡因素而导致的低频噪声；关于马达输出轴以及传动轴，在设计时应采取耦合件形式，如果可以的话，可选择弹性联轴器来缩小两轴因为不同心而带来的误差。一般来说，同轴度误差应小于0.08？
3.4 液压管道的噪声分析以及降噪方法
因为液压泵规律性的流量脉动，使得液压系统形成压力脉动，进而使系统内的管道以及元件也产生了规律性振动，并最终引发噪音。特别是如果系统以及管道二者振动频率一样时，液压系统不管是振动还是噪音都会进一步加剧。所以在进行管路设计的过程中，务必要保证管长合适，以尽可能不和系统振动频率相同或者是接近。通常都是这样做的，即将一些管夹放进管路内，来增强管道连接刚度，调节管道频率，一般都会将管路固有频率维持在（20～30）f范围外（f代表系统脉动源频率）。降噪方法：优化设计管道空间，保证管长合适，管路最好笔直，弯折部分的半径起码应5倍于管路直径。为抑制管道噪声的传播，防止出现共振，应将阻尼材料敷于管道壁上，以借助阻尼作用的发挥来减小管道振动，对空气辐射噪声特别是高频噪声进行抑制。部分高分子材料，沥青以及聚氨酯橡胶都是阻尼材料。如果可以的话，应尽可能用液压集成块来作管道之用，以避免振动。保证合适的管路直径，以降低管路中油液的流动速度，减小冲击。
4 结语
工厂液压系统的噪声问题异常复杂，其不仅减弱了系统使用性能，而且减少了系统使用寿命。噪音原因以及降噪措施多种多样，但是本文只站在系统设计角度对噪声原因以及降噪方法进行了研究探讨。要想彻底解决液压系统的噪音问题，还需要联系液压系统的具体实际如管道所处环境，系统总功率以及负载状况进行进一步分析以及探讨。
参考文献：
[1]杜学文，傅新.节流阀口噪声特性及控制方法研究[J].流体传动与控制，2009（5）：27-29.
[2]李忠杰.船舶液压系统噪声的分析与控制[J].机床与液压，2011，39（16）：104-106.
[3]胡军华，曹树平，罗小辉，等.阀控舵机系统噪声控制的试验分析[J].噪声与振动控制，2010（1）：25-28.
关键词：液压系统 噪音分析 降噪方法
中图分类号：TH137.81 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）004-055-02
目前噪声问题已严重阻碍了液压技术的进一步发展。噪声加速磨损着系统设施，并威胁着液压系统的稳定以及安全性。特别是对工厂液压系统而言，噪声的危害性更大，因此，液压系统的噪声以及降噪方法目前已经受到了国内外很多相关人士的重视，对噪声原因以及降噪方法进行研究具有重要的现实意义。
1 工厂液压系统的主要构件
液压系统主要包括这几个组成部分即液压源，液压控制以及执行元件并一些附件。普通的液压系统都由电机带动，在电机驱动下通过液压泵把油箱提供的液压液送至液压控制元件，由该部件负责变压，变向以及变速后再送至执行元件，然后由其带动负载进行一定操作，使得液压油再次通过管道流进油箱。本文将从液压系统的设计角度出发对噪音产生原因进行研究。
2 工厂液压系统噪声问题的来源
液压系统噪声问题主要由液压元件引发即：（1）由压力阀引发的压力脉动；（2）液压泵带来的压力脉动引发的震动；（3）换向阀因为换向带来的压力冲击；（4）来源于液压阀以及液压泵的液压气蚀问题；（5）液压阀在以很快的速度液流时会给固定界面造成一定的冲击进而带来噪声；（6）电动机带来噪声的进一步叠加；（7）液压管路自身的振动；（8）液压介质内存在气体引发的噪声。
3 工厂液压系统的噪声分析以及降噪方法
3.1 液压源的噪声分析以及降噪方法
液压泵噪声在液压系统的所有噪声中占据着重要地位。液压泵噪声由气穴现象，流量脉动以及压力脉动共同导致。（1）当泵体吸油腔中压力过低时（这是与油液当时所在温度条件下的空气分离压相比而言），已于油液融为一体的空气就会再次析出并以气泡形式进到高压腔内，这时气泡破裂，带来局部范围内的高频压力冲击，这样噪声就出现了。为避免气穴现象，就要保证液压系统内维持适当的压力，一般要降低流经节流小孔附近的压力差，小孔附近的压力比通常不应超过3.5；与此同时，还要通过吸油过滤器（大容量）以及吸油管（大直径）来避免油液内进空气，减缓吸油管内的液流速度。（2）液压泵利用其工作内腔容积的规律性变化来完成吸油以及排油活动，其工作腔中压油腔以及吸油腔之间会忽然想通，这样油液就可流动，油液只要流动就会存在流量脉动，而流量脉动又会形成压力脉动，这样噪声就出现了。流量脉动大小和泵体本身的结构以及参数有密切的关系，因此改善泵体结构，优化参数就能降低泵体自身的流量脉动，与此同时将蓄能器设置于液压泵前也能降低液压泵自身的流量脉动，达到降低噪声的目的。
3.2 液压控制元件的噪声分析以及降噪方法
节流阀以及溢流阀是液压控制元件中最易带来噪音的部分。其之所以会产生噪音通常都由突然的压力变化导致，压力变化幅度与产生噪音的大小呈正比关系。（1）其中溢流阀噪声由液压冲击，油液振动以及气穴等共同导致。溢流阀包括三个部件即弹簧，阀芯以及阀座，当油液通过阀芯那非常狭窄的缝隙时，会形成快速流动的喷射液流，再加之油液压力以及锥阀径向力都分布失衡，因此极易出现气穴以及冲击振动。降噪方法有：优化设计阀内流道，防止气穴，保证阀内压力的平衡。（2）节流阀是凭借通流面积不断改变的方式来实现流量的改变的，据相关研究可知，节流阀噪声大部分都来源于气穴现象，气穴噪声要高于一般的背景噪声（大约高出30dB），属于一种高频噪声。降噪措施：阀口设计为阶梯状，对油液进行二次节流，可以显著减少阀口周围的压力梯度，有效抑制气穴现象形成，在此需要注意的是，在设计时务必要增加节流口下游侧部位的背压，起码不能比空气分离压力低，与此同时还应注意做好排气设计工作。（3）一般来说，换向阀噪音尽管不是很大，但依然应给予应有的重视。换向阀猛然的开关以及换向，都会使油液流速发生很大的变化，引发液压马达以及负载传动体二者的冲击，最终带来振动以及噪声。冲击力强弱以及噪声大小和系统压力呈正比，和换向时间呈反比。如果液压系统内安装的是电磁换向阀，那么可把开关阀换成先导缓冲阀同时结合换向主阀，并将节流阀安装在两阀之间，以增加转换时间，放慢转换速度，进而达到降低液压控制系统在打开，关闭以及换向时对系统设备的冲击的目的。
3.3 液压执行元件的噪声分析以及降噪方法
主要是液压马达，它的结构和液压泵差不多，但是工作原理却与其可逆。液压马达噪声包括流体和机械两种噪声。（1）流体噪声由流量脉动以及压力脉动共同导致，如果马达内部结构发生了变化而且这种变化是非常不均匀的，则由此带来的噪音一般都无法消除。降噪方法：将蓄能器安装在马达进油口前能显著减少马达进油口部位的油液脉动噪声，此外进行挠性软管的设置也能发挥减少压力脉动的功能。（2）机械噪声才是液压马达最主要的部分。马达以及传动体产生的冲击噪声或者是回转体由于不均衡而产生的噪声或者是马达输出轴以及传动轴因为同轴度误差而产生的噪声都是机械噪声的来源。其中关于冲击噪声，不管是结构不当，还是加工以及装配存在误差都会引发冲击噪声，当然液压油突然压力发生变化一直都是引发冲击噪声的主要原因；在整个液压系统内，不管是液压泵还是液压马达其运作速度都是非常快的，这时若回转体不均衡的话，就会形成规律性不均衡力，该力在运转过程中会使转轴发生弯曲并产生振动以及噪声，振动的持续传递，最终会使管路以及附件都开始振动并出现噪声。降噪方法：利用动平衡试验机开展动平衡检验，也可以通过仿真软件开展动态模拟分析，发现不平衡原因，给予补偿，以控制因为不平衡因素而导致的低频噪声；关于马达输出轴以及传动轴，在设计时应采取耦合件形式，如果可以的话，可选择弹性联轴器来缩小两轴因为不同心而带来的误差。一般来说，同轴度误差应小于0.08？
3.4 液压管道的噪声分析以及降噪方法
因为液压泵规律性的流量脉动，使得液压系统形成压力脉动，进而使系统内的管道以及元件也产生了规律性振动，并最终引发噪音。特别是如果系统以及管道二者振动频率一样时，液压系统不管是振动还是噪音都会进一步加剧。所以在进行管路设计的过程中，务必要保证管长合适，以尽可能不和系统振动频率相同或者是接近。通常都是这样做的，即将一些管夹放进管路内，来增强管道连接刚度，调节管道频率，一般都会将管路固有频率维持在（20～30）f范围外（f代表系统脉动源频率）。降噪方法：优化设计管道空间，保证管长合适，管路最好笔直，弯折部分的半径起码应5倍于管路直径。为抑制管道噪声的传播，防止出现共振，应将阻尼材料敷于管道壁上，以借助阻尼作用的发挥来减小管道振动，对空气辐射噪声特别是高频噪声进行抑制。部分高分子材料，沥青以及聚氨酯橡胶都是阻尼材料。如果可以的话，应尽可能用液压集成块来作管道之用，以避免振动。保证合适的管路直径，以降低管路中油液的流动速度，减小冲击。
4 结语
工厂液压系统的噪声问题异常复杂，其不仅减弱了系统使用性能，而且减少了系统使用寿命。噪音原因以及降噪措施多种多样，但是本文只站在系统设计角度对噪声原因以及降噪方法进行了研究探讨。要想彻底解决液压系统的噪音问题，还需要联系液压系统的具体实际如管道所处环境，系统总功率以及负载状况进行进一步分析以及探讨。
参考文献：
[1]杜学文，傅新.节流阀口噪声特性及控制方法研究[J].流体传动与控制，2009（5）：27-29.
[2]李忠杰.船舶液压系统噪声的分析与控制[J].机床与液压，2011，39（16）：104-106.
[3]胡军华，曹树平，罗小辉，等.阀控舵机系统噪声控制的试验分析[J].噪声与振动控制，2010（1）：25-28.