博士力士乐液压系统噪声分析与控制

液压传动系统是由电动机、力士乐液压泵、各种控制阀、液压缸与马达及各种辅助装置(管道、油箱、冷却器)等组成。由于流量与压力的脉动、冲击、气穴、紊流、旋涡而产生液体噪声，同时传至各种支架和基础部件并引起振动，形成机械噪声。

（一）液压传动系统主要噪声源分析
1．1电动机、液压泵
(1)冷却风扇产生的空气动力噪声。
(2)转子和轴承不平衡运转、电磁振动、各种零部件(机壳、端盖等)振动引起的噪声。
(3)流体噪声，即齿轮泵、柱塞泵和叶片泵的工作腔，都会产生不同程度的流量脉动，当脉动遇到阻力时将转换成压力脉动，从而产生脉动噪声和机械振动噪声。泵的流体噪声由多种频率组成，频谱较宽，其压力脉动基频与单位时间内脉动次数成正比泵的高频噪声由湍流气穴或冲击引起，是没有规律性的非峰值噪声，其强度不大。
(4)机械振动噪声。一是由于泵和马达每个工作腔内油压的周期波动和压油区内工作腔数急剧的周期变动引起的振动，其激振力是有规律的；二是由于油液粘度太大或管道阻力太大造成供油不足，产生气穴、气蚀现象，引起激烈振动，振动是不规则的；三是齿轮泵，齿轮啮合也产生啮合声。在节点上两齿相对滑动速度为零，而摩擦力和滑动速度的大小、方向均改变，导致节点脉冲冲击引起噪声，它随着负荷、转速、齿面粗糙度的增加而增大。当然，齿轮啮合变形，造成轮齿碰撞，同样会使齿轮振动而引起噪声。这种冲击噪声直接与齿形误差、周节偏差、轴线不平行度、齿面粗糙度等因素有关。

1．2各种阀体
液压阀、溢流阀、单向阀、随动阀等阀芯都是支承在弹簧上的，当弹簧质量、阻尼与负载相匹配的有关系数超过临界值时，阀芯就会因压力脉动或其它振动而产生持续的自激振动。在油泵压力脉动的激励作用下，外来的干扰频率刚好为某一状态下阀的固有频率时，将引起共振，增大噪声。

1．3管道
阀的开启、泵的起动、系统的卸荷或外载负荷变化等，在由稳定状态过渡到新的稳定状态的短暂时刻，管道内部将产生冲击波，在一定条件下，油管与泵或阀相结合就会产生管道系统中油液的持续振动，当管路长度刚好等于发生共振的管路长度时，就会产生强烈的高频噪声。

1．4油箱
由于其它装置的激发，油箱往往产生很大的噪声，如果液压泵和电机直接安装在油箱上面，产生共振时引起的噪声则更大。

（二）对各种噪音的控制方法
2．1合理选择电动机和液压泵
液压系统的设计应同时考虑工作性能和噪声，对噪声指标应有所了解和要求。
(1)降低电机噪声。首先必须按《电机噪声限值标准》选用电机，其次是要设计好风扇。风扇形状好、直径小、圆周速度低，也能收到降噪的效果。还要注意降低电磁噪声，平衡转子、提高电机精度、稳定电源及电压都能消除风罩共振等噪声。Z后应从设计、制造、选配、安装等方面着手控制机械噪声，如转子偏心引起的低频噪声、轴承缺陷引起的高频噪声、支架与电机的共振产生的噪声等等。
(2)选择脉动小的液压泵。齿轮泵、叶片泵、力士乐柱塞泵等由于结构上的原因，排出的油液带有脉动性，这个脉动油液将激发机械振动而成为噪声源，所以应尽量选用脉动较小的泵，既要考虑负载大小的要求，又要考虑降低噪声的要求。例如：内啮合齿轮泵比外啮合齿轮泵脉动要小得多，前者的脉动量为排油量的1％，而后者可达25％，而螺杆泵的脉动和噪声均Zdi。

2．2防止管道振动
液压系统的振动性质、振幅与管道长度、材料、支承形式及位置和联接构件的性质等因素有关。为了防止共振，可把配管系统的固有频率控制在激振源频率的1／3到3倍的范围以外，大多情况下，激振源的频率是不能随意改变的，因此，需要从配管系统的固有频率上进行调整。例如：在振动大的地方加支撑或固定以及改变阀体的安装位置等。
由于管路安装在基础件上不可能十分完善，设计的自振频率值一般小于实际情况，所以要求配管
的支撑尽可能设置在坚固的台架上。在液压泵压油管中间或将与油管联接的部分换成橡胶软管，可以缓冲振动的作用。将排油管同支撑构件与邻近构件隔离开来、用隔声材料包复管路、增加管路的刚度等都是防止管路系统的振动和噪声的有效措施。

2．3降低控制阀的流体噪声
(1)换向阀的冲击。换向阀急速关闭或打开，因流体的惯性，将引起液压冲击，因此降低阀芯移动速度，延长换向时间，即可减小冲击和噪声。采取在先导部分进行节流，使换向阀关闭或打开时间加长，或者使用带锥度的换向阀、加设缓冲装置以及采用电液换向阀都可以缓和冲击力。
(2)溢流阀的噪声。溢流阀中的流速噪声与主阀芯及主阀座等零件有密切关系。可选用主阀芯为锥阀结构的低噪声溢流阀，它的主阀芯锥面角与主阀座锥角的差值小，因而能较好地防止节流口部位产生紊流，可使噪声降低。
(3)流量阀的噪声。液流压力和流量的变化，使节流阀发出时大时小的噪声。如果节流阀前后的压力差大于流量变化很大时，除流速噪声增加外，还将产生圈套的涡流噪声，在回油管路中还会产生气穴噪声。采用分级节流或选择适当规格的流量阀，可以降低噪声。
(4)单向阀的振动和撞击。如果弹簧过硬，调定压力过高，则振动与撞击声也将增大。选取合适的弹簧刚度，降低通过单向阀的液流速度，可使噪声减小。
(5)减压阀的噪声。控制减压阀节流口前后的压比不大于3～6倍，就可以防止气穴噪声。一般采用二级或三级减压或串联液流阀，可减少阀前后压力比，使噪声降低。减少通过减压阀的流量，以及使油液粘度减小，可使流动阻力减少，则可降低流速噪声。

2．4减少结构振动
设计液压系统时，为了减少占地，往往油泵与电机安装在油箱上，常常激发油箱产生很大噪声。Z好将它们安置在地下，或在泵及电机与箱盖之间放置橡胶隔振、与泵联接的压油管换橡胶软管以及用隔声材料包覆管路等，在适当距离上放置弹簧支架固定管道；在油箱上加厚板壁，布置肋条及撑条；内外壁喷涂阻尼材料等等都可减少振动，降低噪声。

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