机械设备液压系统振动噪声的原因及维护措施

刘红成

摘要：液压系统中的振动和噪声是两种并存的有害现象，随着液压传动向高压、高速和大功率方向发展，系统中的振动和噪声也随之加剧，并成为液压技术发展中必须解决的主要问题之一。爬行是液压传动系统中的另一有害现象，它极大地影响了液压传动系统的运动稳定性和控制精度。本文主要探讨机械设备液压系统振动噪声的原因及维护措施。

关键词：机械设备；液压系统；振动；噪声

中图分类号： TU85文献标识码： A

凡是存在某种强制力作用的场合都可能产生振动和噪声。如机械转动的不平衡力、机械或液压的冲击力、压力和流量的突然变化、摩擦力和弹性力等，这些强制力一般是周期性的，因而产生一定的波动，并传给液压系统中的元件，使某些元件产生振动。而振动的一部分作为声波向空气中发射，空气受到振动而产生声压，于是出现噪声[1]。

1机械设备液压系统的噪声源

液压系统是由电动机、液压泵、液压马达或液压缸、控制阀、油箱以及将这些元件连接起来的管路组成的。从液压系统中发出的噪声是由这些元件振动所引起噪声的合成。电动机转动时，由于质量不平衡而产生回转噪声，磁通引起电磁噪声和蜂鸣，电动机中的冷却风扇声和风道声组成的通风噪声以及轴承噪声等。液压泵在将油液吸入和压出的循环过程中，流速和流量发生急剧变化引起液压振动。液压回路的管道和阀类将液压泵的压力反射．在回路中产生波动使液压泵共振，从而又重新使回路激振。此外，液压泵也有轴承噪声和充气回转噪声。液压泵输出功率越大，转速越高，噪声随之增加。据统计，液压系统噪声中的70％左右是由液压泵引起的[2]。

控制阀的噪声是由高压液体的流动、阀的自激振动以及管道的共振引起的。从阀内输出的高压液体形成喷流，在喷流与周同液体之间产生剪切流、湍流或涡流，由此产生高频噪声；电磁换向阀有电磁铁的吸合声和电磁噪声；在油液骤然停止的换向瞬间，产生压力冲击；有时主阀和先导阀的机械振动也要产生2000Hz以上的高频噪声。另外，在给大容量液压缸加压时，如果换向过快，通过阀的液体瞬时变成高速，由于压力急剧变化，引起液压缸结构表面的瞬时变形，在空气中突然造成声压，也会发出很大声响。液压泵和控制阀中的空穴作用引起高频振动，也产生很大噪声，并对液压元件和管路起破坏作用。管路噪声是由管内湍流引起的，而弯管和分支管产生的湍流又进一步使噪声增大。

2机械设备液压系统振动噪声的原因

2.1液壓泵及吸油管路的气穴现象产生的振动、噪声

当吸油管路在阻力很大时，油液来不及填充管路及泵腔，产生局部真空，形成低压。当压力低到空气分离压时，溶解在工作油液中的空气通常有9％(体积分数)大量分解出来，形成气穴、气泡。气泡到高压区被压缩、击破，又会产生高频冲击，其压力值有时可高达系统压力的10倍以上，这时会使系统产生汽蚀现象，伴随着冲击振动、噪声及高温。排除方法有：①加大油管直径，减少或避免吸油管道的弯曲，减少管道阻力。②经常清洗滤油器。③液压泵吸油高度尽可能小(不能超过0．5m)。

2.2液压泵困油现象产生的振动噪声

液压泵困油，高压油部分使泵内某些零件受到高频撞击，负荷增大而产生噪声，局部真空部分使溶于液压油中的空气产生气穴气泡，引起流量、压力的不均匀和振动，从而产生噪声。排除方法：对齿轮泵主要检查端盖上卸荷槽尺寸、位置，若相差不多，可用锉刀修锉，否则需换端盖。对叶片泵主要检查三角槽是否加工太短，可用三角锉刀进行修锉。

2.3调节阀引起的噪声

①调压弹簧损坏。更换弹簧。②阀座密封不良。更换钢球或修研阀座密封结合面，使钢球与阀座结合面接触良好。③滑阀在阀体内移动不灵活。将滑阀用金相砂纸研光，并清除污物。④滑阀阻尼孔被堵塞。清洗疏通阻尼孔。⑤节流阀口开得太小，流速高产生喷流。减少节流阀进出口液压差，或采用小规格节流阀，使在流量很小的情况下，节流阀开口较大。⑥电磁换向阀快速切换，产生液压冲击。在电磁换向阀油路中设置缓冲装置。

2.4液压系统的机械噪声

①原动机与泵联轴器同轴度误差过大或产生松动或轴承损坏，保证同轴度误差在0.1mm内，更换已损坏的轴承。②管路安装不良，进油管与回油管距离太近。适当拉开进油管与回油管距离，主要的管道应用管夹装置定位[3]。

3机械设备液压系统振动噪声的控制与维护措施

控制液压系统噪声的途径．原则上有以下两种根本方法：一是降低液压系统噪声源的噪声，二是控制噪声外传的路径。以下主要从液压元件选用、系统设计和使用等角度，介绍液压传动系统噪声控制的具体措施。

3.1改进液压系统的结构

(1)采用低噪声的液压元件老式液压泵噪声大，可用新型液压泵取而代之。柱塞泵与齿轮泵的振动与噪声比叶片泵要大，但叶片泵没有柱塞泵那么高的额定压力，新型叶片泵的额定压力有很大改进，达20MPa，用叶片泵取代柱塞泵也是降低振动与噪声的一种方式。液压系统是由元件组成的，系统的性能取决于其组成元件的性能。要降低液压系统的振动与噪声，存选择系统中所用元件时，除要考虑其工作性能外，还要考虑元件的噪声状况。尤其是电动机、液压泵和控制阀等元件，对其流体噪声、结构噪声和空气噪声三个方面都要有所要求，否则就不能形成低噪声系统。

(2)减少液压泵的数量液压泵少了，振源就少了，噪声也就降低了。老式液压系统采用多个液压泵来调节系统的流量与压力。新式液压系统采用比例阀调整系统压力和流量，可减少液压泵的数量。

(3)在系统中设蓄能器液压系统的压力脉动将引起严重的噪声，在系统中并联蓄能器可吸收压力脉动。这种蓄能器容量不大，但要求惯性小反应灵敏。蓄能器的固有频率在几十赫兹以内，用于吸收低频压力脉动比较有效。对于高频振动与噪声，可通过设消振器和滤波器予以消除。消振器有多种形式。

3.2防止气穴噪声

液压油中混入空气是产生气穴的根本原因，系统中产生局部低压和负压是产生气穴的条件，因此，防止气穴噪声可从以下几方面采取措施：

(1)防止空气侵入系统

1)液压泵吸油管道连接处需严格密封，防止吸入空气。液压泵的有关部位(如出轴端)也要严加密封，防止泵内出现短时间低压而吸入空气。

2)液压泵的吸、回油管末端要处在油位下限以下。

3)液压元件和管接头要密封良好。

4)加强对油液的过滤，减少油中的机械杂质，因机械杂质的表面附有一层薄的空气。

5)避免压力油与空气直接接触而增加空气在油液中的溶解量。

3.3装配、操作与维修不当产生振动与噪声

液压泵内零件损坏严重，装配松动或零件装错，引起液压泵噪声过大。解决方法：立即停车，解体检查校正或更换有关零件。零件的光滑程度，零件外部的几何形状不规则或有毛刺或接合面平整度不合要求等原因造成元件间的密封不良，混入空气，产生空气噪声，如有此种情况只能更换零配件。如长时间不开机，在突然开机时产生的噪声和振动，在平常工作中按要求工作则能避免。工作要求：长时间不开机，在开机时应对液压泵注满清洁的液压油(从回油孔注入)，平时最好每周开机一次[4]。

结论

总之，了解并掌握机械设备液压系统中振动、噪声产生的原因和控制方法，无疑是液压系统设计者必须注意的主要问题之一。

参考文献：

[1] 查环. 浅谈液压柱塞泵振动噪声问题[J]. 液压与气动，2013，01：79-80.

[2] 陈爱萍，张晓荣. 砌块成型机液压系统振动与噪声的原因分析与防治[J]. 墙材革新与建筑节能，2013，02：67-68.

[3] 普林昌. 冶金机械设备液压系统工作介质的热因素故障探讨[J]. 广东科技，2013，08：161-162.

[4] 姚晓东. 浅析煤矿液压设备液压油的维护和保养[J]. 民营科技，2013，09：34.