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REXROTH力士樂液壓系統(tǒng)的噪聲分析與控制

時(shí)間:2014/4/10閱讀:1608
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REXROTH力士樂液壓系統(tǒng)的噪聲分析與控制

液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是由電動(dòng)機(jī)、力士樂液壓泵、各種控制閥、液壓缸與馬達(dá)及各種輔助裝置(管道、油箱、冷卻 器)等組成。由于流量與壓力的脈動(dòng)、沖擊、氣穴、紊 流、旋渦而產(chǎn)生液體噪聲,同時(shí)傳至各種支架和基礎(chǔ)部件并引起振動(dòng),形成機(jī)械噪聲。 
1 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)主要噪聲源分析 
1.1電動(dòng)機(jī)、液壓泵 
(1)冷卻風(fēng)扇產(chǎn)生的空氣動(dòng)力噪聲。 
(2)轉(zhuǎn)子和軸承不平衡運(yùn)轉(zhuǎn)、電磁振動(dòng)、各種零 部件(機(jī)殼、端蓋等)振動(dòng)引起的噪聲。 
(3)流體噪聲,即齒輪泵、柱塞泵和葉片泵的工 作腔,都會產(chǎn)生不同程度的流量脈動(dòng),當(dāng)脈動(dòng)遇到阻 力時(shí)將轉(zhuǎn)換成壓力脈動(dòng),從而產(chǎn)生脈動(dòng)噪聲和機(jī)械 振動(dòng)噪聲。泵的流體噪聲由多種頻率組成,頻譜較 寬,其壓力脈動(dòng)基頻與單位時(shí)間內(nèi)脈動(dòng)次數(shù)成正比泵的高頻噪聲由湍流氣穴或沖擊引起,是沒有規(guī)律性的非峰值噪聲,其強(qiáng)度不大。 
(4)機(jī)械振動(dòng)噪聲。一是由于泵和馬達(dá)每個(gè)工作腔內(nèi)油壓的周期波動(dòng)和壓油區(qū)內(nèi)工作腔數(shù)急劇的 周期變動(dòng)引起的振動(dòng),其激振力是有規(guī)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,產(chǎn) 生氣穴、氣蝕現(xiàn)象,引起激烈振動(dòng),振動(dòng)是不規(guī)則 的;三是齒輪泵,齒輪嚙合也產(chǎn)生嚙合聲。在節(jié)點(diǎn)上 兩齒相對滑動(dòng)速度為零,而摩擦力和滑動(dòng)速度的大 小、方向均改變,導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)脈沖沖擊引起噪聲,它隨 著負(fù)荷、轉(zhuǎn)速、齒面粗糙度的增加而增大。當(dāng)然,齒 輪嚙合變形,造成輪齒碰撞,同樣會使齒輪振動(dòng)而引 起噪聲。這種沖擊噪聲直接與齒形誤差、周節(jié)偏差、軸線不平行度、齒面粗糙度等因素有關(guān)。 
1.2各種閥體 
液壓閥、溢流閥、單向閥、隨動(dòng)閥等閥芯都是支承在彈簧上的,當(dāng)彈簧質(zhì)量、阻尼與負(fù)載相匹配的有關(guān)系數(shù)超過臨界值時(shí),閥芯就會因壓力脈動(dòng)或其它振動(dòng)而產(chǎn)生持續(xù)的自激振動(dòng)。在油泵壓力脈動(dòng)的激 勵(lì)作用下,外來的干擾頻率剛好為某一狀態(tài)下閥的固有頻率時(shí),將引起共振,增大噪聲。 
1.3 管道 
閥的開啟、泵的起動(dòng)、系統(tǒng)的卸荷或外載負(fù)荷變化等,在由穩(wěn)定狀態(tài)過渡到新的穩(wěn)定狀態(tài)的短暫時(shí)刻,管道內(nèi)部將產(chǎn)生沖擊波,在一定條件下,油管與泵或閥相結(jié)合就會產(chǎn)生管道系統(tǒng)中油液的持續(xù)振動(dòng),當(dāng)管路長度剛好等于發(fā)生共振的管路長度時(shí),就會產(chǎn)生強(qiáng)烈的高頻噪聲。 
I.4油箱 
由于其它裝置的激發(fā),油箱往往產(chǎn)生很大的噪聲,如果液壓泵和電機(jī)直接安裝在油箱上面,產(chǎn)生共 振時(shí)引起的噪聲則更大。 
2對各種噪音的控制方法

2.1合理選擇電動(dòng)機(jī)和液壓泵 
液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)同時(shí)考慮工作性能和噪聲,對噪聲指標(biāo)應(yīng)有所了解和要求。 
(1)降低電機(jī)噪聲。首先必須按《電機(jī)噪聲限值 標(biāo)準(zhǔn)》選用電機(jī),其次是要設(shè)計(jì)好風(fēng)扇。風(fēng)扇形狀 好、直徑小、圓周速度低,也能收到降噪的效果。還 要注意降低電磁噪聲,平衡轉(zhuǎn)子、提高電機(jī)精度、穩(wěn) 定電源及電壓都能消除風(fēng)罩共振等噪聲。zui后應(yīng)從設(shè)計(jì)、制造、選配、安裝等方面著手控制機(jī)械噪聲,如 轉(zhuǎn)子偏心引起的低頻噪聲、軸承缺陷引起的高頻噪 聲、支架與電機(jī)的共振產(chǎn)生的噪聲等等。 
(2)選擇脈動(dòng)小的液壓泵。齒輪泵、葉片泵、力士樂柱塞泵等由于結(jié)構(gòu)上的原因,排出的油液帶有脈動(dòng)性,這個(gè)脈動(dòng)油液將激發(fā)機(jī)械振動(dòng)而成為噪聲源,所以應(yīng)盡量選用脈動(dòng)較小的泵,既要考慮負(fù)載大小的要求,又要考慮降低噪聲的要求。例如:內(nèi)嚙合齒輪泵比外嚙合齒輪泵脈動(dòng)要小得多,前者的脈動(dòng)量為排油量的1%,而后者可達(dá)25%,而螺桿泵的脈動(dòng)和噪聲均zui低。 
2.2防止管道振動(dòng) 
液壓系統(tǒng)的振動(dòng)性質(zhì)、振幅與管道長度、材料、支承形式及位置和聯(lián)接構(gòu)件的性質(zhì)等因素有關(guān)。為了防止共振,可把配管系統(tǒng)的固有頻率控制在激振 源頻率的1/3到3倍的范圍以外,大多情況下,激振 源的頻率是不能隨意改變的,因此,需要從配管系統(tǒng)的固有頻率上進(jìn)行調(diào)整。例如:在振動(dòng)大的地方加支撐或固定以及改變閥體的安裝位置等。 
由于管路安裝在基礎(chǔ)件上不可能十分完善,設(shè)計(jì)的自振頻率值一般小于實(shí)際情況,所以要求配管 
的支撐盡可能設(shè)置在堅(jiān)固的臺架上。在液壓泵壓油管中間或?qū)⑴c油管聯(lián)接的部分換成橡膠軟管,可以緩沖振動(dòng)的作用。將排油管同支 撐構(gòu)件與鄰近構(gòu)件隔離開來、用隔聲材料包復(fù)管路、增加管路的剛度等都是防止管路系統(tǒng)的振動(dòng)和噪聲的有效措施。 
2.3降低控制閥的流體噪聲 
(1)換向閥的沖擊。換向閥急速關(guān)閉或打開,因流體的慣性,將引起液壓沖擊,因此降低閥芯移動(dòng)速 度,延長換向時(shí)間,即可減小沖擊和噪聲。采取在先 導(dǎo)部分進(jìn)行節(jié)流,使換向閥關(guān)閉或打開時(shí)間加長,或 者使用帶錐度的換向閥、加設(shè)緩沖裝置以及采用電液換向閥都可以緩和沖擊力。 
(2)溢流閥的噪聲。溢流閥中的流速噪聲與主閥芯及主閥座等零件有密切關(guān)系。可選用主閥芯為 錐閥結(jié)構(gòu)的低噪聲溢流閥,它的主閥芯錐面角與主 閥座錐角的差值小,因而能較好地防止節(jié)流口部位 產(chǎn)生紊流,可使噪聲降低。 
(3)流量閥的噪聲。液流壓力和流量的變化,使節(jié) 流閥發(fā)出時(shí)大時(shí)小的噪聲。如果節(jié)流閥前后的壓力差 大于流量變化很大時(shí),除流速噪聲增加外,還將產(chǎn)生圈 套的渦流噪聲,在回油管路中還會產(chǎn)生氣穴噪聲。采用分級節(jié)流或選擇適當(dāng)規(guī)格的流量閥,可以降低噪聲。 
(4)單向閥的振動(dòng)和撞擊。如果彈簧過硬,調(diào)定 壓力過高,則振動(dòng)與撞擊聲也將增大。選取合適的彈 簧剛度,降低通過單向閥的液流速度,可使噪聲減小。 
(5)減壓閥的噪聲。控制減壓閥節(jié)流口前后的壓 比不大于3~6倍,就可以防止氣穴噪聲。一般采用二 級或三級減壓或串聯(lián)液流閥,可減少閥前后壓力比,使 噪聲降低。減少通過減壓閥的流量,以及使油液粘度減小,可使流動(dòng)阻力減少,則可降低流速噪聲。 

REXROTH力士樂液壓系統(tǒng)的噪聲分析與控制

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