機械設備液壓系統振動噪聲的原因及維護措施

劉紅成

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

關鍵詞：機械設備；液壓系統；振動；噪聲

中圖分類號： TU85文獻標識碼： A

凡是存在某種強制力作用的場合都可能產生振動和噪聲。如機械轉動的不平衡力、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，因而產生一定的波動，并傳給液壓系統中的元件，使某些元件產生振動。而振動的一部分作為聲波向空氣中發射，空氣受到振動而產生聲壓，于是出現噪聲[1]。

1機械設備液壓系統的噪聲源

液壓系統是由電動機、液壓泵、液壓馬達或液壓缸、控制閥、油箱以及將這些元件連接起來的管路組成的。從液壓系統中發出的噪聲是由這些元件振動所引起噪聲的合成。電動機轉動時，由于質量不平衡而產生回轉噪聲，磁通引起電磁噪聲和蜂鳴，電動機中的冷卻風扇聲和風道聲組成的通風噪聲以及軸承噪聲等。液壓泵在將油液吸入和壓出的循環過程中，流速和流量發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噪聲。液壓泵輸出功率越大，轉速越高，噪聲隨之增加。據統計，液壓系統噪聲中的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。從閥內輸出的高壓液體形成噴流，在噴流與周同液體之間產生剪切流、湍流或渦流，由此產生高頻噪聲；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，產生壓力沖擊；有時主閥和先導閥的機械振動也要產生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，引起液壓缸結構表面的瞬時變形，在空氣中突然造成聲壓，也會發出很大聲響。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。管路噪聲是由管內湍流引起的，而彎管和分支管產生的湍流又進一步使噪聲增大。

2機械設備液壓系統振動噪聲的原因

2.1液壓泵及吸油管路的氣穴現象產生的振動、噪聲

當吸油管路在阻力很大時，油液來不及填充管路及泵腔，產生局部真空，形成低壓。當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％(體積分數)大量分解出來，形成氣穴、氣泡。氣泡到高壓區被壓縮、擊破，又會產生高頻沖擊，其壓力值有時可高達系統壓力的10倍以上，這時會使系統產生汽蝕現象，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液壓泵困油現象產生的振動噪聲

液壓泵困油，高壓油部分使泵內某些零件受到高頻撞擊，負荷增大而產生噪聲，局部真空部分使溶于液壓油中的空氣產生氣穴氣泡，引起流量、壓力的不均勻和振動，從而產生噪聲。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，可用三角銼刀進行修銼。

2.3調節閥引起的噪聲

①調壓彈簧損壞。更換彈簧。②閥座密封不良。更換鋼球或修研閥座密封結合面，使鋼球與閥座結合面接觸良好。③滑閥在閥體內移動不靈活。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節流閥口開得太小，流速高產生噴流。減少節流閥進出口液壓差，或采用小規格節流閥，使在流量很小的情況下，節流閥開口較大。⑥電磁換向閥快速切換，產生液壓沖擊。在電磁換向閥油路中設置緩沖裝置。

2.4液壓系統的機械噪聲

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

3機械設備液壓系統振動噪聲的控制與維護措施

控制液壓系統噪聲的途徑．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、系統設計和使用等角度，介紹液壓傳動系統噪聲控制的具體措施。

3.1改進液壓系統的結構

(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，達20MPa，用葉片泵取代柱塞泵也是降低振動與噪聲的一種方式。液壓系統是由元件組成的，系統的性能取決于其組成元件的性能。要降低液壓系統的振動與噪聲，存選擇系統中所用元件時，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、結構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。

(2)減少液壓泵的數量液壓泵少了，振源就少了，噪聲也就降低了。老式液壓系統采用多個液壓泵來調節系統的流量與壓力。新式液壓系統采用比例閥調整系統壓力和流量，可減少液壓泵的數量。

(3)在系統中設蓄能器液壓系統的壓力脈動將引起嚴重的噪聲，在系統中并聯蓄能器可吸收壓力脈動。這種蓄能器容量不大，但要求慣性小反應靈敏。蓄能器的固有頻率在幾十赫茲以內，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生氣穴的根本原因，系統中產生局部低壓和負壓是產生氣穴的條件，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

1)液壓泵吸油管道連接處需嚴格密封，防止吸入空氣。液壓泵的有關部位(如出軸端)也要嚴加密封，防止泵內出現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，因機械雜質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、操作與維修不當產生振動與噪聲

液壓泵內零件損壞嚴重，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零件。零件的光滑程度，零件外部的幾何形狀不規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]。

結論

總之，了解并掌握機械設備液壓系統中振動、噪聲產生的原因和控制方法，無疑是液壓系統設計者必須注意的主要問題之一。

參考文獻：

[1] 查環. 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振動與噪聲的原因分析與防治[J]. 墻材革新與建筑節能，2013，02：67-68.

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

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