液压系统的振动、噪声诊断与排除 - 图文 (2)

液压系统的振动、噪声诊断与排除

③、定子曲线的加速度和跃动特性是产生叶片撞击振动而激声的主要原因。高斯曲线具有良好的综合力学性能，能够有效地消除激振根源，从而降低噪声。 2）、困油噪声

当两叶片之间的工作腔由吸、排油腔之间的封油区进入排油腔或吸油腔时，由于两者压力不等，就会发生从排油腔到工作腔，或动工作腔到吸油腔的回冲（逆流），回油流量取决于工作腔的初始容积和排油或吸油的压力。如果排油腔压力较大时，会对叶片等部件产生较大的冲击作用，从而激发噪声。为了避免压力冲击，可以在叶片泵配有盘的吸、排油腔边缘的封油区部分开设三角形卸荷槽。 3）、流量脉动激发噪声

4）、由于吸入性能差而产生气蚀噪声

5）、在变量叶片泵中，由于径向力不平衡或困油现象造成的径向冲击载荷，使转子和轴承运转不良，从而造成振动和噪声。变量叶片泵一般比定量叶片泵噪声高也是由此。 6）、叶片泵转子断裂、叶片卡死，也会引起压力波动及噪声。 2、溢流阀的噪声及其控制 ⑴、噪声产生的原因

溢流阀是控制压力的重要元件，同时也是液压系统主要的噪声源之一。在各类阀中，溢流阀的噪声最为突出，尤其以大型溢流阀症状更加明显。其噪声的主要故障原因有：阀座损坏，阀芯与阀孔配合间隙过大，阀芯因内部磨损卡滞等引起的动作不灵；溢流阀调压手轮松动；调压弹簧变形等。下面就从结构原理上分析其产生的原因。 1）、气蚀噪声及漩涡脱离声

溢流阀在液压系统中常作为定压阀使用，为保证系统压力稳定，应不断地有液体从主阀口溢出，溢出的液体会在阀口附近形成高速射流。依据伯努利方程可知，此处液体的压力必然会下降。当其低于该液体的饱和蒸汽压时，则会析出气泡。当含气泡液体流入阀体回油腔时，由于压力回升，气泡溃灭，从而产生气蚀，并伴有高频噪声。该气蚀噪声主要分布在1000~6000HZ宽的频率内。除此之外，由于阀口附近的过流断面急剧变化，在高速射流状态下还会引起流速的不均匀性，从而产生漩涡脱离声。经分析可知，溢流阀产生气蚀噪声和漩涡脱离声的主要原因是由于阀口和阀体回油腔形状变化引起流体压力场和速度变化所致。 2）、自激振荡噪声

溢流阀除产生流体噪声外，还会产生机械噪声，即自激振荡噪声，亦称为高频啸叫声。

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它是由于导阀（或主阀）的质量——弹簧系统自激振荡引起的，主要发生在导阀上。其频率和振幅取决于导阀（或主阀）的质量——弹簧系统的固有特性，以及管路的容积、压力、流量和温度的影响。一般情况下，管路容积愈小，压力愈高，流量愈小，温度愈高的情况下，其发生的可能型愈高。高压阀（p>21MPa）的啸叫声是必须解决的一个严重问题。 ⑵、溢流阀主阀的消声措施 1）、主阀口结构

主阀口是溢流阀的主要溢流口，由于节流作用，会造成很大的压力降。影响噪声的主要因素有：阀口形状、阀口加工精度和同心度等。

阀口形状如图所示，阀芯半锥角为α，阀座半锥角度为β。为保证阀芯与阀座之间为线接触，应使α略大于β。但，其差值过大会引起阀口出液流突然收缩后又突然扩散，激发噪声。实验证明，一般α=46o，β=43o，α-β=3o为宜，当α-β>3.5o时，噪声很大。

图四 主阀芯阀口部分

2）、阀体回油腔的结构形状

当液体流过阀体缝隙时，压力能迅速转变为动能，此时流体具有很高的流速，如果在回油腔内流速极不均匀，将不可避免地产生漩涡和气蚀。为杜绝此类现象，阀体回油腔最好尺寸狭窄，并且过流断面保持一定，不得有急剧扩大和收缩部分。 3）、主阀尾碟的降噪作用

主阀尾碟的主要作用是使来自主阀口的高速射流消耗部分动能，从而减小射流速度。此外，使液动力的方向迫使主阀趋于关闭，从而提高主阀的稳定性能。加大尾碟直径可以有效地消耗其动能，减小气蚀噪声，并提高稳定性。但尾碟直径不能过大，否则会导致过流面积减小和液动力过大。 4）、背压的影响

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溢流阀噪声随着其压差与流量的增大而增大。在溢流阀的调定压力与流量一定情况下，当背压 在0.1~0.5MPa范围内变化时，噪声随背压的增大而增大；当背压在1.0~2.0MPa时，噪声反而有减弱的趋势；当背压小于一个大气压时，出流产生雾状，容易产生气穴现象。为了降低气穴噪声，应提高溢流阀的临界背压。 5）、流量的影响

在溢流阀正常工作的情况下，随着溢流量的增加，其噪声也随之增加，当使用流量超过了额定流量后，除溢流阀本身的噪音增大外，还会在回油管路中发生咯吱咯吱的气蚀声响。 6）、温度（粘度）的影响

温度变化不但对溢流阀的流体噪声产生影响，而且对导阀的自激振荡也产生影响，当温度升高时，油的粘度降低，液流受剪切作用减小，故剪切噪声变小。但是，由于油的粘度下降，导致导阀阻尼降低，其稳定性变坏，也易于产生自激振荡噪声。 ⑶、溢流阀导阀的消声措施

导阀的不稳定将导致导阀前腔的高频振动，并进一步激发起频率更高的机械振动，从而激发高频啸叫声。为了减弱导阀的高频振动和尖叫声，一般认为可减少其阀座孔径，由此可相应增大导阀开口量，借此增加抗干扰能力；此外，在导阀前腔设置消振垫，阻尼活塞或阻尼孔也是目前国内外采用的减少导阀振动并提高其稳定性的有力措施。 ⑷、远程控制先导溢流阀的噪声控制

对于先导式溢流阀而言，当用电磁换向阀连接其远程控制孔时，会因液压回路突然失压而发生压力冲击声，压力越高，流量越大，冲击越大。其防止或减弱措施有： 1）、避免溢流阀自高压迅速卸载，采用从高压经中压再到卸荷的两级泄压阀； 2）、在溢流阀的远程控制管路中设置节流阀，以增加卸荷时间来缓冲压力突变； 3）、使用具有防冲击功能的溢流阀组。 3、 其他阀类元件的振动与噪声

⑴、油中杂质将阻尼孔堵塞，阀中弹簧疲劳或损坏，杂质过多使阀芯不灵活会引起噪声； ⑵、阀芯与阀体配合不好或表面拉毛，使配合间隙过松，内泄漏严重，易产生噪声振动；过紧的阀芯移动困难，也会产生振动噪声，以阀芯在阀孔内可以自由移动，但不松、不涩为度。

⑶、换向阀换向时产生噪声：1）、快速换向，引起压力冲击，产生波及到管道的振动；2）、换向阀铁心与衔铁杆吸合表面有污物，吸合不良；3）、换向阀铁心与衔铁杆凹凸不平，吸合

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不良；4）、衔铁杆过长或过短。

⑷、电磁铁的振动与噪声。电磁铁因阀芯卡滞，电信号断断续续，电磁阀两个电磁铁同时得电而产生明显的振动与噪声。

⑸、控制阀的气穴作用会产生流体噪声。解决办法是：提高节流口下游侧的背压，使其高于空气分离压力的界值，可用多节减压的方法防止气穴现象的产生。 ⑹、控制元件之间松动，也能引起振动与噪声。 四、

液压系统的噪声控制

控制液压系统噪声，应从三个方面着手：一是尽量选用低噪音液压元件；二是控制液压系统噪声源的噪声；三是控制噪声外传的途径。 1、 防止气穴噪声

⑴、防止空气侵入系统，包括： 1）、液压元件和管接头密封良好；

2）、液压泵的吸、回油管末端要处在油位下限以下；

3）、减少油中的机械杂质，因机械杂质的表面往往附有一层薄地空气； 4）、避免压力油与空气直接接触而增加空气在油中的溶解量。 ⑵、排除已混入系统的空气

1）、油箱设计要合理，使油在油箱中有足够的分离气泡时间； 2）、液压泵的吸、回油管末端要有足够距离，或两者之间设置隔板； 3）、在系统的最高部位设置排气阀，以便排出积存于油液中的空气；

4）、在油箱内倾斜（与水平成30度）放置一个60~80目（60最好）的消泡网。 ⑶、防止液压系统产生局部低压

1）、液压泵的吸油管要短而粗，且管口应切成45o，管口距油箱底部距离要大于2倍管径，保证吸油通畅；

2）、吸油滤油器阻力损失要小，并要及时清洗； 3）、液压泵的转速不应太高；

4）、液压控制阀、孔的进、出口压差不能太大（进出口压力比不大于3.5）。 2、 防止压力脉动噪声

在液压系统中，泵和马达是主要的压力脉动源，溢流阀也可产生压力脉动，但其产生的能量远比泵和马达小。合理进行泵的结构设计及其参数选取，从而提高排出流量的均匀性，

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是降低压力脉动的途径之一。也可通过增加共振消声器、扩张室式液压消声器、蓄能器（效果不理想）、广谱消声器、橡胶软管等设置降低脉动。 3、 防止管道系统产生共振噪声

管道是连接液压元件、传送工作介质及功率的通道，也是传递振动与噪声的桥梁。管道本身没有根源，但由于其缺乏阻尼，即使很小的激发扰动也能产生强烈的振动和噪声。对于管道系统的设计和施工，可以采取以下措施减小噪声：1）、合理设计管路；2）、采用闭端管路；3）、在管路根源附近安装蓄能器；4）、合理的固定管道。 4、 防止液压冲击噪声 ⑴、减小管内流速；

⑵、使直接冲击改变为间接冲击；

⑶、在易发生液压冲击的部位采用橡胶软管或设置蓄能器，也可安装安全阀； ⑷、正确设置控制阀或设制动装置。 5、 油箱的噪声控制

油箱的振动和噪声主要是由其他液压元件、装置激发而引起的，尤其是用薄钢板焊接的油箱更容易产生振动和噪声。主要控制措施有：

⑴、加强油箱刚度。油箱的辐射面积大，它相当于噪声放大器。在油箱内、外表面喷涂阻尼材料或在油箱上加肋都可以减小油箱的振动和噪声。

⑵、加设隔振板。可在液压泵及电机与机座或油箱之间放置厚橡胶板等作隔振板。隔振板的固有频率要与泵及电机的回转频率远远错开，以防发生共振。 五、

结束语

总之，振动与噪声是液压系统中常见，也是无法彻底根除的一种故障现象，但我们可以从设备结构以及系统装置的组成等多方面分析，提出切实可行的改善方案，从而降低噪声的产生，也才能在现场维修中快速、准确地排除故障。

参考文献：

[1]、成大先 机械设计手册[M] 化学工业出版社，2001

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