液壓傳動系統中振動與噪聲故障的原因分析及處理辦法

【摘 要】 常見液壓傳動系統如平面磨床和外圓磨床，工作過程中液壓泵、液壓馬達、液壓缸及液壓閥等常出現振動和噪聲，既影響工件的加工質量、降低生產效率又造成機床和刀具磨損及損壞。

【關鍵詞】 液壓傳動系統 液壓泵 液壓馬達 振動與噪聲 故障 原因分析 處理辦法

振動和噪聲是液壓傳動系統尤其是磨床中常出現的故障形式，如果不及時找出原因并做出處理，會大大影響加工質量和生產效率。下面就從什么是振動與噪聲、振動與噪聲產生的原因、如何處理振動與噪聲三方面加以分析。

一、什么是振動與噪聲

1、振動是彈性體的固有屬性。液壓沖擊、轉動時的不平衡力、摩擦阻力及慣性力的變化等都是產生不同振動形式的根源。在液壓傳動的機床中，往往在產生振動后隨之而產生噪聲。液壓系統中的振動與噪聲常出現在液壓泵、液壓馬達、液壓缸及各種液壓控制閥上，有時也表現在泵、閥及管路的共振上。

2、液壓系統中出現振動的形式可分為：強迫振動和自激振動。強迫振動往往是由于液壓泵或液壓馬達、電機與液壓泵的聯軸節及壓力閥所引起。有時是由于系統接近了某一外界振源，使振源通過系統中的某一液壓元件的振動波及所造成。自激振動是由液壓系統內部的壓力、流量、作用力、質量等參數相互作用所產生的。當每振動一周所消耗的能量和供給的能量相等時，液壓系統處于連續的等幅振動（類似于諧波振動）之中，液壓系統中的伺服閥、滑閥等就會產生自激振動。

3、噪聲不僅能使人的大腦疲勞，降低勞動生產率，還可能淹沒危險信號和指揮信號，造成工傷事故。而且，噪聲還影響液壓系統的工作性能，降低液壓元件的使用壽命，同時噪聲與振動往往是伴隨發生的，從而影響工件的加工質量，有時甚至不得不降低切削速度及走刀量，更有甚者，它會使刀具破裂折斷，加速機床或部件的磨損和損壞。

二、振動與噪聲產生的原因

1、由液壓泵與液壓馬達引起的

1）液壓泵與液壓馬過固有的周期變化，即液壓泵與液壓馬達在一轉中各個工作油腔內流量和壓力與扭矩的周期變化，特別當液壓泵與液壓馬達的軸向、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，產生流量不足從而使噪聲加劇。

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

3）液壓泵和液壓馬達不工作時因密封不嚴而進入空氣時，致使油液中含有氣泡，一旦啟動液壓泵與液壓馬達時，在低壓區氣泡體積增大，流動到高壓區后受壓縮，體積突然變小或消失，反之，在高壓區時氣泡體積急速改變產生“爆炸”現象而引起噪聲。

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，對振動很敏感。例如溢流閥，當工作機構換向時，液壓泵仍輸出壓力油，引起系統壓力升高，大量油液從溢流閥排出，返向起步后，系統壓力又恢復至原定壓力。這種使系統壓力升高與降低及恢復原壓的過程是在瞬間進行的，溢流閥的調壓彈簧在這瞬間被壓縮或伸長，若調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，都會使閥芯在閥體孔內移動不靈活，壓力波動大而發出噪聲。

2）機械碰撞擊引起的

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

3）旋轉體的動不平衡引起的

如液壓泵與電機聯軸器同軸度差等引起動不平衡而產生噪聲。

4）外界振動引起的

如機床周圍有強振源，對于精度要求高的機床應安裝在遠離振源的位置，并在機床周圍設置防振溝。

三、以M7150A平面磨床為例分析振動與噪聲的處理方法

1、案例：M7150A平面磨床采用YBD-100/25型雙聯葉片泵驅動，工作壓力用差動式溢流閥控制，壓力為1.3～1.5MPa。試車時往往發出異常噪聲，壓力波動高達正負0.45 MPa，運轉一小時后泵溫升高達35度，工作油液表面出現大量氣泡，并漸漸變成乳化液，停泵后此現象逐漸消失。

2、案例分析：從故障現象判斷，油液變成乳化狀是空氣進入系統或溢流閥失控引起。而液壓系統處于壓力工作狀態時，空氣是不會進入系統的。那么，空氣只可能從液壓泵進油腔及進油管道口的濾油器進入，因這一區域的壓力低于1個大氣壓。

3、處理方法：1）堅固各結合面及連接管道的螺釘、接頭及接口螺母；2）清洗濾油器；3）補足床身油池內油液至油標位置，使濾油器浸沒在油液里。

4、結果：空運轉半小時，氣泡逐漸消失，油液顏色逐漸變清，嘶嘶叫聲有所降低，壓力波動略有減少，一段時間后振動和噪聲逐漸消失。

以上為長期從事磨床設備裝調及維修工作積累的心得體會，寫出來供同行參考。

【參考資料】

[1] 《液壓傳動系統的故障與修理》江澤欣 田振華主編，電子工業出版社出版。

作者簡介：向清然 高級講師 研究方向為機械設計及制造。endprint