淺析液壓系統振動和噪聲的控制

李占良

(河北同捷流體自動化科技有限公司,河北石家莊 050000)

淺析液壓系統振動和噪聲的控制

李占良

(河北同捷流體自動化科技有限公司,河北石家莊 050000)

該文主要分析了液壓系統振動和噪聲的產生因素,并提出改善措施和控制方法。

液壓系統 振動 噪聲 控制

1 引言

我們在液壓系統的設計、生產和安裝過程中經常會因忽視某些因素,而使液壓系統在實際運行中產生不良振動,而這些不良振動又會產生噪聲,不同的振動引起不同的噪聲,噪聲的高低又體現著振動的強弱,兩者往往同時存在,不可分割。這些不良振動和噪聲極大地影響了系統工作的穩定性和液壓元件的壽命,如果不能及時消除,會加大設備隱患,造成設備損壞甚至人身傷害。所以有效控制液壓系統的振動和噪聲十分必要。

2 振動和噪聲的來源

液壓系統中的振動和噪聲,主要有兩類,一類是由于零件之間或各元件之間在運行過程中連續產生往復運動,而形成的振動和噪聲,即固體振動噪聲。另一類是由于流體在孔道、管路內流動時速度、壓力和方向的不斷變化,使流體產生擾動、漩渦、湍流、氣穴和沖擊等現象而形成的振動和噪聲,即流體振動噪聲。構成液壓系統的電機、液壓泵、液壓閥、油箱、管路、液壓缸等元件在系統運行過程中都會產生振動和噪聲,而成為振動和噪聲的來源。

3 振動和噪聲的控制

現從以下幾方面來討論和分析液壓系統中振動和噪聲的產生因素和控制方法:

3.1 電機的振動和噪聲控制

電機作為液壓系統的動力源,運行時會產生振動和噪音,尤其在啟動瞬間會產生較大振動,它的振動會傳遞給與之相連部件(如液壓泵和油箱),進而影響整個系統的振動。電機的振動很難完全消除,但可采取以下措施降低:

(1)電機的振動和噪聲與其本身制造質量息息相關,選擇電機時,盡量選擇性能和振動狀態優良的電機。(2)給電機安裝減震器或減震條,可有效降低電機振動。(3)必要時,可給電機加軟啟動,減小電機啟動時的沖擊轉矩,使電機平滑啟動運行。(4)嚴格控制接入電機的電流和電壓,防止電機超速過載工作。(5)定期給電機加注潤滑油,防止電機內部磨損而產生不良噪聲和振動。

3.2 液壓泵的振動和噪聲控制

液壓泵作為液壓系統的心臟,是產生振動和噪聲的主要因素之一,對整個液壓系統的振動起著重要作用。液壓泵內部零件的加工精度、傳動軸安裝誤差、聯軸器對中不良、泵體部分零件磨損,軸彎曲造成動平衡破壞均可使泵運轉不穩定,而產生振動和噪聲。另外無論是柱塞泵、葉片泵、齒輪泵、螺桿泵,當吸入混有氣體的油液時都會產生很大的振動和噪聲,對泵本身和整個液壓系統產生的危害極大。

可從以下幾方面來控制液壓泵的振動和噪聲:(1)根據系統所需壓力,流量及其變化的要求,結合液壓泵自身性能和參數,選擇適合的液壓泵,防止液壓泵超速,超載。(2)電機與泵之間盡量采用撓性聯軸器加彈性墊的連接方式,彈性墊可有效減緩轉動沖擊,泵架要保證加工精度,保證安裝后同軸度不大于0.08。(3)保證油液的清潔度符合泵的要求,防止油液內雜質造成泵體零件卡阻、磨損,使振動和噪聲增大。(4)泵吸油口和出油口盡量使用軟連接,可有效降低泵的振動和振動的傳遞。(5)為了防止泵出口的壓力反沖,造成泵振動和損壞,可在泵出口加單向閥。(6)防止液壓泵工作時吸入空氣和產生氣穴。可采取以下措施:

(1)初次使用泵時要先空載運轉幾分鐘,排凈泵內氣體后,再加載運行,使用裝有排氣孔的泵時,初次使用需給排氣孔注滿油液,并將排氣孔用軟管與油箱相連,使出口沒入液面以下。(2)吸油管路通徑盡量大而短,管口應切成45°,管口距油箱底部距離要大于2倍管徑,防止泵吸油不暢產生局部低壓,產生氣穴。(3)使用吸油過濾器的過濾器允許最大流量要在泵吸油流量的3倍以上,并定期更換濾芯;(4)根據環境氣溫,選擇合理粘度液壓油,溫度過低時需將油箱油液加熱到允許溫度再啟動泵,防止油的粘度過高,產生吸油困難;(5)吸油管路間連接處密封要良好,防止外界空氣吸入管路內(此時連接處可能不會出現漏油現象)。(6)盡量降低泵的吸油高度,自吸能力差的泵可增加輔助供油泵。(7)泵吸油管路入口要沒入液面一定距離,防止從入口吸入空氣,要經常觀察液位高度,及時補油。(8)盡量減少油箱內油液混入空氣。

3.3 閥體的振動

液壓閥作為液壓系統的控制元件,主要通過閥芯的移動來控制油液的流速、方向和壓力,閥芯的頻繁開閉或滑動,都會使油液與閥之間產生沖擊產生振動,油液壓力的急劇變化也容易使閥內部析出氣泡,產生氣蝕,而增大液壓閥的振動和噪聲。另外閥體內進入雜質,導致閥芯磨損、卡滯,也會產生振動和噪聲。

可從以下幾方面來降低液壓閥的振動和噪聲:

(1)根據系統要求合理選型,使流經閥的流量和壓力保持在閥的允許范圍內;(2)流量大壓力高時,采用先導溢流閥可有效降低溢流閥的振動和噪聲;(3)對于流量大壓力高的系統,換向閥在換向時液壓沖擊和阻力較大,宜采用電液換向閥,可采用電液閥先導閥疊加節流阻尼器的方法來延長閥芯換向時間,提高閥的換向平穩性,減小沖擊和振動。(4)為防止小孔和錐閥等節流部分產生氣穴,節流口前后壓差盡量減小。(5)保證液壓油的清潔,防止閥的卡阻,磨損。(6)保證閥件控制信號的穩定。

3.4 液壓缸的振動

液壓缸作為執行機構,負載的大小及變化,直接影響液壓缸工作的穩定,另外缸體內空氣的存在,加工精度、安裝質量都是液壓缸產生振動和噪聲的因素,液壓缸停止和運動瞬間產生的沖擊會使液壓缸產生極大振動和噪聲,另外液壓缸內密封圈和防塵圈安裝的松緊,也會影響活塞移動阻力,當阻力過大時會產生摩擦聲,甚至卡阻,液壓缸的內泄也會使液壓缸產生異常聲響。

可從以下幾個方面來降低液壓缸的振動和噪聲:(1)液壓缸在正式工作前需先排出缸體內空氣,空氣的存在會使液壓缸動作時產生爬行、抖動。(2)液壓缸的油口與管路盡量不采用剛性連接,最好使用膠管總成連接,可有效降低液壓缸的震動。(3)設計和裝配時,防止滑動面配合過緊,當滑動面配合過緊,會出現接觸面壓力過高,油膜被破壞,造成干摩擦甚至拉傷內壁而產生異常噪聲。(4)合理控制密封圈和防塵圈的安裝精度,使密封圈和防塵圈不能壓的過緊,又不至太松而產生內泄,漏油。(5)為了減小液壓缸的沖擊,可設計帶緩沖的液壓缸。(6)另外適當添加平衡閥,調速閥,壓力緩沖器,安全閥等都可提高液壓缸的動作穩定性,從而減少振動和噪聲,這些需要根據實際情況,適當加以應用。

3.5 管路的振動和噪聲控制

管路作為傳遞流體介質的通道,是傳遞振動與噪聲的重要媒介,管路中油液的壓力脈動和沖擊是產生管路振動和噪聲的直接原因,另外管路的粗細、長度、安裝方式,管夾安裝密度及緊固程度也都影響著管路振動的強弱。

可以采取以下措施降低管路的振動和噪聲:

(1)合理選取管路內徑,盡量加大管徑,降低油液在管內流速,減小沖擊。(2)盡量減少液壓管路的彎曲,減少直角彎,從而減少油液在管路內的變向沖擊。(3)控制管路管夾的安裝間距,不易過大,在管路的拐彎處需安裝管夾,且管夾盡量固定在沒有振動的構件上。(4)必要時可在管路之間加一段軟管來減輕管路振動和振動傳遞。(5)管路布置要合理,防止相互交叉,接觸。

3.6 油箱的振動控制

油箱本身雖不產生震動,但由于體積大,與振動源接觸機會多,所以振動源的振動都可能會傳遞給油箱,而油箱的振動又會傳遞給其他液壓部件,所以要盡量減小油箱振動。可采用以下辦法:

(1)油箱需放在平整牢固的基礎上,對于較大的油箱可以安裝地腳螺栓固定。(2)盡量使油箱和振動較大的元件分離,比如把電機泵組和油箱分離安裝,最大程度減小振動傳遞和共振。(3)加強油箱剛度。油箱壁不能太薄,必要時可增加加強筋。

3.7 其他

要注意對液壓系統的維護和保養,時常檢查液壓系統連接部件松緊,檢查液壓元件運行情況,發現異常時盡早處理,防止振動的擴大。油液作為液壓系統的血液,一定要保證其清潔,具有良好的性能,嚴格控制油液油溫,禁止不同型號油液混用,防止油液變質。液壓元件本身材質的好壞、生產加工精度、裝配質量以及設計思路的不同都直接影響著元件本身的性能,在選型時要選擇質量有保證的品牌和廠家,并做好收貨時的質量驗收,最大限度減少因元件本身質量問題造成的振動。

在壓力脈動和壓力沖擊較大的地方加蓄能器,是降低系統振動的重要方法。另外液壓原理圖的設計不合理,也是系統產生振動和噪聲的重要原因,所以能夠根據實際情況設計出符合實際要求的原理圖,是解決液壓系統振動和噪聲的重要因素。

4 結語

雖然液壓系統的振動和噪聲無法徹底根除,但我們可以從系統設計、選型、安裝、調試等各方面采取有效措施最大化地降低系統的振動和噪聲,從而保證整個液壓系統的穩定運行。

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[2陸望龍.實用液壓機械故障排除與修理大全[M].長沙:湖南科學技術出版社,2001.

[3]黃志堅.液壓設備故障診斷與監測實用技術[M].北京:機械工業出版社,2005.

李占良(1983.06.02-),性別:男,籍貫:河北省石家莊市,學歷:本科,職稱:助理工程師,研究方向:液壓系統設計。