液壓泵振動(dòng)和噪聲危害

     液壓泵振動(dòng)和噪聲 要用到北京液壓打包機(jī)振動(dòng)和噪聲是液壓設(shè)備常見的故障，一般會(huì)同時(shí)出現(xiàn)。振動(dòng)和噪聲會(huì)產(chǎn)生以下危害。 ① 影響液壓系統(tǒng)的工作性能，降低液壓元件的使用壽命。 
振動(dòng)和噪聲是液壓設(shè)備常見的故障，一般會(huì)同時(shí)出現(xiàn)。廢紙打包機(jī)振動(dòng)和噪聲會(huì)產(chǎn)生以下危害。
   ① 影響液壓系統(tǒng)的工作性能，降低液壓元件的使用秸稈打包機(jī)壽命。
   ② 影響設(shè)備的工作質(zhì)量，降低設(shè)備的工作效率，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引起工具、模具和設(shè)備的損壞。
   ③ 振動(dòng)加劇磨損，造成管路接頭松脫，產(chǎn)生漏油，甚至振壞設(shè)備，造成設(shè)備人身事故。
   ④ 噪聲是環(huán)境污染的一個(gè)重要部分之一，惡化勞動(dòng)條件，引起工人疲勞，使大腦疲勞， 影響聽力，加快心臟跳動(dòng)，危害人身健康。
   ⑤ 噪聲淹沒危險(xiǎn)信號(hào)和指揮信號(hào)，容易造成工傷事故。
   引起噪聲和振動(dòng)的原因有以下幾個(gè)方面。
   ①液壓泵的噪聲液壓系統(tǒng)中一般認(rèn)為主要的噪聲源是液壓泵。液壓泵流量脈動(dòng)是泵的固有特性。由于流量脈動(dòng)，勢(shì)必引起泵出口及管路的壓力脈動(dòng)，這種固有的流量脈動(dòng)與壓力脈動(dòng)必然要產(chǎn)生流體噪聲。另外，液壓泵困油區(qū)的壓力沖擊及柱塞泵的倒灌流量都會(huì)產(chǎn)生噪聲。例如，斜盤型軸向柱塞泵〔零開口對(duì)稱配流盤）的缸體旋轉(zhuǎn)過程中，位于上死點(diǎn)柱塞腔內(nèi)的液體壓力在與排油腔接通的瞬時(shí)，從原來的吸油壓力突然上升到排油壓力，產(chǎn)生很大的壓力沖擊。同理，位于下死點(diǎn)柱塞腔內(nèi)的液體壓力在與吸油腔接通的瞬間突然地由排油壓力降到吸油壓力，同樣產(chǎn)生沖擊。
    由于配流盤困油區(qū)設(shè)計(jì)得不合理而造成的壓力沖擊是很大的，它是液壓泵的主要噪與產(chǎn)生壓力沖擊的同時(shí)，在上死點(diǎn)，排油腔內(nèi)的液體向柱塞腔內(nèi)倒灌，即產(chǎn)生所謂的倒灌流量，因而使得液壓泵原來的固有流量脈動(dòng)更加劇烈。試驗(yàn)證明，在目前生產(chǎn)的液壓泵中， 聲源。

    液壓泵的困油現(xiàn)象也是產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)的重要原因，在液壓泵設(shè)計(jì)制造中應(yīng)充分考慮這一因素，并應(yīng)采取相應(yīng)對(duì)策。例如齒輪泵在使用中因困油產(chǎn)生極大噪聲時(shí)，應(yīng)拆卸認(rèn)真檢查卸荷槽尺寸位置是否有問題。在修磨泵蓋時(shí)應(yīng)使原卸荷槽尺寸不變。由于泄漏增加了泵的流量和壓力脈動(dòng)，便也增加了噪聲。因此，消除泄漏也是減小噪聲和振動(dòng)的一個(gè)有效途徑。
    液壓泵的噪聲隨液壓功率的增加而增加。而液壓功率是由泵的輸出壓力p、每轉(zhuǎn)排量q以及轉(zhuǎn)速n三個(gè)工作參數(shù)所決定的。所以液壓泵的噪聲實(shí)際上是隨三個(gè)工作參數(shù)增加而增加。p、q、n三個(gè)參數(shù)對(duì)泵噪聲增加比輸出壓力提高的作用要大的多；液壓泵每轉(zhuǎn)排量q對(duì)噪聲的影響大致和壓力有著相當(dāng)?shù)男ЧD
2-47給出了液壓泵的噪聲級(jí)和p、q、n三個(gè)參數(shù)的關(guān)系。因?yàn)橐簤罕玫妮敵龉β适怯蓂、p、n三個(gè)參數(shù)決定的，為了獲得最低的噪聲級(jí)，一般應(yīng)使用最低的實(shí)用轉(zhuǎn)速(如1000~1200r/min)，并且要選擇最有利的流量和壓力組合以提供所要的功率。因此在實(shí)際使用中，可利用復(fù)合泵(并聯(lián)或串聯(lián)液壓泵)和卸荷回路來降低噪聲。
        防止液壓泵吸進(jìn)空氣主要有以下一些措施。
    a.液壓泵吸油管要嚴(yán)格密封，防止空氣進(jìn)人。泵本身有關(guān)部分〔如泵出軸端）也要密封嚴(yán)密，防止泵內(nèi)瞬時(shí)低壓而吸入空氣。
    b.油箱設(shè)計(jì)要合理，可采用圖2-49所示的設(shè)有隔板的長油箱泡有足夠時(shí)間上浮且不會(huì)很快進(jìn)人吸油管附近。油箱是液壓系統(tǒng)中去除油液中氣泡的最好地方。一般油液回到油箱是往往帶有氣泡，只要時(shí)間足夠長，這些氣泡會(huì)自動(dòng)分離出來，上浮消失。為此，油箱容積應(yīng)足夠大。油箱的容量隨液壓設(shè)備的不同、使用場(chǎng)所的不同而有差異。通常可設(shè)計(jì)成等于系統(tǒng)2~3min最大流量即可。

    c.當(dāng)不能提供具有隔板的油箱時(shí)，可采用圖2-50所示的油箱。這是具有傾斜網(wǎng)去除氣泡裝置的油箱。這種油箱分離氣泡效果很好。試驗(yàn)證明，采用60目的金屬網(wǎng)，按照30°傾斜角安裝效果極佳，它能去除90%混入油中的氣泡。

    d.郵箱中的油液應(yīng)加到油標(biāo)線范圍內(nèi)，吸油管一定要侵入油池中2/3深度處。若油液黏度過高應(yīng)更換較低黏度的油液。吸油濾油器要定期清洗，防止被污物堵塞。
    e.液壓系統(tǒng)的回油管要插人油箱液面以下，并要設(shè)計(jì)成45°斜切口，面朝箱壁，距箱壁100mm左右為宜。回油管直徑應(yīng)足夠大，防止回油流速過高沖入油箱，攪動(dòng)液面而混入空氣。
    f.采用消泡性能好的液壓油，或在油中加人消泡添加劑，可使氣泡能很快上浮而消失。
    ③液壓泵吸油管路的氣穴現(xiàn)象一般石油基液壓油在大氣壓力和室溫下，通常能吸收大約9%(按體積計(jì)）的空氣。溶解的空氣并不改變流體的黏性。溶解于流體中的空氣量與流體表面接觸的空氣壓力有關(guān)，例如，當(dāng)氣壓真空度低到17kPa時(shí)，僅能保持7.5%的空氣溶解量，結(jié)果產(chǎn)生過飽和現(xiàn)象，將會(huì)分離出空氣。分解的速度與壓力、溫度、流體的擾動(dòng)以及化學(xué)成分等因素有關(guān)。
    液壓泵工作時(shí)，如果吸油管路(包栝濾油器、導(dǎo)管和泵內(nèi)通道)阻力很大，油液來不及填充泵腔，造成局部真空，形成低壓。當(dāng)壓力低到油的"空氣分離壓"時(shí)，工作油液內(nèi)溶解的空氣就大量分解出來，游離成氣泡。如果形成的壓力極低，達(dá)到油的飽和蒸氣壓時(shí)，則油的蒸氣和空氣一起大量析出，形成油的沸騰現(xiàn)象。隨著泵的運(yùn)轉(zhuǎn)，這種混在油中的氣泡一起被帶進(jìn)高壓區(qū)。在高壓區(qū)，由于高壓作用，氣泡被擊破，然后迅速縮小、溶解和消失。在氣泡被擊破的瞬時(shí)，局部范圍產(chǎn)生幅值很大的高頻沖擊壓力，有時(shí)可髙達(dá)150~200Mpa，還伴隨有局部高溫。這種高頻液壓沖擊作用，一方面要對(duì)工作構(gòu)件的金屬表面引起破壞作用， 產(chǎn)生金屬剝落，麻點(diǎn)等所謂"汽蝕"現(xiàn)象；另一方面使泵產(chǎn)生很大的壓力波動(dòng)，激發(fā)其高頻噪聲的增大。
    可采用下列措施以降低管路等附件引起的壓力損失，從而排除氣穴現(xiàn)象。
    a.增大吸油管直徑、減小或避免吸油管道的彎曲，降低吸油速度，減小沿程和局部壓力損失。
    b.選用合適的吸油濾油器，并要經(jīng)常檢査、定期清洗，避免堵塞。
    c.盡量使液壓泵吸油口低于油箱液面，或把泵安裝在低于油箱的位置（實(shí)行倒灌），從而改善吸人條件。自吸性差的大流量泵，應(yīng)加低壓輔助泵供油。
    d.避免由于油的黏度高而產(chǎn)生吸油不足現(xiàn)象。一方面應(yīng)根據(jù)地區(qū)、季節(jié)氣溫變化合理選用液壓油的牌號(hào)；另一方面在低溫下開車運(yùn)行時(shí)，應(yīng)進(jìn)行空車預(yù)運(yùn)轉(zhuǎn)，使系統(tǒng)溫度適宜時(shí)再加載運(yùn)轉(zhuǎn)。
    e.采用正確的配管方式。例如，使用雙聯(lián)泵時(shí)，采用圖2-51 (b)方案優(yōu)于圖2-51 (a) 方案。由于只有一個(gè)吸油口，如果采用圖2-51 (a)形式，小容量泵吸油管阻力大于大容量泵，就會(huì)造成油液易于流向大容量泵，而小容量易產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象。兩泵容量差別越大，這種現(xiàn)象越容易出現(xiàn)。

    ④控制閥引起的噪聲控制閥是液^    壓系統(tǒng)中另一個(gè)噪聲源。最常見的是氣穴作用而產(chǎn)生的噓噓聲，即高速噴流聲。這是由于油液通過閥口時(shí)產(chǎn)生節(jié)流作用，因而壓力能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能，在節(jié)流口處產(chǎn)很髙的流速，有時(shí)可達(dá)100~150m/s (通常稱為噴流現(xiàn)象)，并在節(jié)流口以下通道截面處流速極不均勻的情況下，壓力降到低于大氣壓，溶解于油液中的空氣便分離出來，產(chǎn)生大量氣泡。這些氣泡在下游閥體和管中，由于油流壓力回升消失，這時(shí)產(chǎn)生200Hz以上的噪聲。另外，在噴流狀態(tài)下，油流速度不均勻會(huì)發(fā)生渦流，或由于液流被剪切均將發(fā)生噪聲。
    這類噪聲的有效解決辦法是：提髙節(jié)流口下游背壓，使其髙于空氣分離壓的臨界值，一般可用二級(jí)或三級(jí)減壓的辦法，以防止氣穴現(xiàn)象的發(fā)生。通常油液通過控制閥的節(jié)流口，要求上游壓力與下游壓力之比不大于3~6 (銳邊閥口取小值，圓弧閥口取大值)，如果上游壓力與下游壓力之比大于3~6則會(huì)產(chǎn)生氣穴，導(dǎo)致噪聲的增大。
    自激振動(dòng)噪聲也是經(jīng)常發(fā)生的。比如溢流閩、順序閼、減壓闔等一類壓力控制閥，其閥芯是支承在彈黌上的，當(dāng)彈黌（包括油液的彈性）與質(zhì)量、阻尼系統(tǒng)與管路以至于負(fù)載相匹配的有關(guān)參數(shù)超過臨界值時(shí)，閥芯就會(huì)因其他部分的擾動(dòng)（如壓力脈動(dòng)或其他振源）而產(chǎn)生持續(xù)的自激振動(dòng)和異常噪聲。某些滑閥、轉(zhuǎn)闔和伺服閥等由液動(dòng)力引起的自激振動(dòng)，也易并發(fā)出一種呈嗡嗡叫的高頻聲響。一般來說，壓力、溫度越高這種現(xiàn)象就越容易發(fā)生。
    在一定的情況下，由于液壓泵壓力脈動(dòng)的激勵(lì)作用，使閥產(chǎn)生共振，因此增大噪聲。這種現(xiàn)象的發(fā)生，通常是在通過閥的流量很小〈闔開口很小）的情況下，有時(shí)將會(huì)引起閥芯拍擊閥座，產(chǎn)生很響的蜂鳴聲。這個(gè)問題的解決辦法是，應(yīng)用一個(gè)小規(guī)格的控制閥來替換，使得在流量很低的情況下，閥的節(jié)流窗口仍開得較大。
    在一些液壓系統(tǒng)中，由于方向控制閥突然關(guān)閉或突然打開造成液壓沖擊而引起振動(dòng)和噪聲。如電磁換向閥快速切換時(shí)使油路突然關(guān)閉或使油流突然改向，以及電磁閥突然打開而使液壓泵卸荷，都會(huì)產(chǎn)生液壓沖擊。一般電磁閥的動(dòng)作時(shí)間為0.08~0.12s。由于快速切換， 由高壓轉(zhuǎn)換低壓，由于能量釋放，引起管內(nèi)壓力劇烈波動(dòng)，并以聲速沿著管道方向傳播，當(dāng)傳到液壓缸、泵或其他大的容腔時(shí)，就要引起這些環(huán)節(jié)產(chǎn)生撞擊、振動(dòng)和噪聲。例如磨床工作臺(tái)在換向過程中，如果換向閥事先調(diào)整得不好，就會(huì)產(chǎn)生沖擊而使管道發(fā)出嗡嗡的噪聲； 又如液壓機(jī)的大型液壓缸處在承壓狀態(tài)時(shí)，若控制閥突然打開而液壓缸急速卸荷，則液壓缸以及與其連接的機(jī)構(gòu)也會(huì)由于沖擊和變形而發(fā)出噪聲。這種噪聲可以通過采用分級(jí)卸荷的辦法，使液壓沖擊盡可能減小來避免。
    在機(jī)床液壓系統(tǒng)中，由于控制閥的工作部分產(chǎn)生某些缺陷或磨損而發(fā)出的一種"哨聲" 或尖叫聲時(shí)，應(yīng)更換閥座、閥芯或彈簧來消除。
    ⑤液壓系統(tǒng)的機(jī)械噪聲機(jī)械回轉(zhuǎn)部分由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造、安裝誤差等原因造成偏心，當(dāng)其工作時(shí)便要產(chǎn)生周期性的不平衡力，因而發(fā)生振動(dòng)并輻射出恒定的噪聲。在液壓泵的驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)中，鍵、帶輪、帶、聯(lián)軸器和齒輪等都會(huì)存在不平衡問題。因此在制造和安裝過程中，應(yīng)盡量減小其偏心，以保證旋轉(zhuǎn)平衡。連接液壓泵與驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)的聯(lián)軸器，如果是剛性
的，就不能吸收誤差而造成振動(dòng)，應(yīng)該使用彈性聯(lián)軸器，其同軸度應(yīng)保持在0.04mm以下
若誤差太大，彈性聯(lián)軸器不僅不能吸收振動(dòng)和機(jī)座應(yīng)校準(zhǔn)水平，緊固螺釘應(yīng)有防松裝置
    管路安裝不良，機(jī)座地基處理不合理，在壓力油換向、調(diào)壓和調(diào)速時(shí)，管路會(huì)發(fā)生異常振動(dòng)，并產(chǎn)生噪聲。一般來說，管路安裝應(yīng)盡可能短，并用堅(jiān)固的能吸收振動(dòng)的支撐加以固定，避免發(fā)生駐波或共振現(xiàn)象。
    除針對(duì)上述振動(dòng)、噪聲產(chǎn)生的原因除采用相應(yīng)的措施外，還可采取下列措施以衰減阻尼和隔離液壓系統(tǒng)的噪聲。
    ① 采用脈動(dòng)衰減器液壓系統(tǒng)的主要噪聲源是液壓泵。為了降低其噪聲，雖然可在泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上下功夫，來消除機(jī)械沖擊和壓力沖擊，但由于幾何空間變化的不均勻性所造成的壓力脈動(dòng)是較難消除的。然而，采用脈動(dòng)衰減器雖然不能從根本上消除這種壓力脈動(dòng)，卻可以防止它擴(kuò)散到整個(gè)系統(tǒng)中。
    衰減器的主要形式有能量吸收型和反射消除型兩類。噪聲的衰減過程不會(huì)是全部吸收， 也不會(huì)是全部反射。但在許多情況下，一定的頻率范圍內(nèi)可以看到一個(gè)特定的過程，或者主要是吸收，或者主要是反射。能量吸收型衰減器是利用某些材料的特性，通過黏阻摩擦，將聲能轉(zhuǎn)變成熱能。所以它只能衰減傳進(jìn)緩沖材料內(nèi)部的噪聲。為了擴(kuò)大緩沖材料同液體的接觸面積，應(yīng)把緩沖材料做成多孔的以同心管形式布置在主油流的通路上。
    ② 設(shè)置蓄能器管路中設(shè)置蓄能器，也可以衰減系統(tǒng)中的壓力脈動(dòng)。蓄能器是一個(gè)反射型脈動(dòng)衰減裝置，它主要利用氣體彈性來吸收和釋放液體壓力能，依靠入射波和分流波之間的相位差關(guān)系來減小聲波向下游傳播。
    ③ 安裝減振軟管安裝減振軟管，可平滑液壓泵壓力脈動(dòng)。因?yàn)閾闲攒浌苋菀着蛎洠?所以能起到一定的平滑液壓泵流量和壓力脈動(dòng)的作用。
    ④ 管路上安裝消聲器消聲器是一種擴(kuò)張式脈動(dòng)衰減器，是利用液體本身的壓縮性來衰減油液的脈動(dòng)，也屬于反射型裝置。消聲器的基本工作原理是通過人射波與反射波的相互作用，將波形峰值部分的容量填人到波谷部分，這樣可以減小流量變化，即消除壓力脈動(dòng)。這種消聲器使用最簡(jiǎn)單的例子，就是在液壓泵出油口串接一個(gè)較大的容腔（膨脹室），衰減流體噪聲，如圖2-52所示。圖2-53所示為不同結(jié)構(gòu)的膨脹室消聲器。結(jié)構(gòu)的變化無非是為了增強(qiáng)其中壓力波的相互干擾作用，以提髙阻尼減振的效果。