摘要第一章液壓系統(tǒng)的發(fā)展歷史及發(fā)展趨勢111.2液壓系統(tǒng)的組成11.3.1液壓系統(tǒng)的優(yōu)點分析1.3.2液壓系統(tǒng)的缺點分析第二章液壓系統(tǒng)產生噪聲的原因分析電動機、液壓泵產生的噪聲分析氣穴及氣泡產生噪聲的原因分析油箱產生噪聲的原因分析第三章液壓系統(tǒng)噪聲的危害第四章液壓系統(tǒng)的噪聲控制減壓閥的噪聲的處理油箱的設計防止管道振動液壓系統(tǒng)的振動第五章現場診斷與處理111111.T1122344445566781.3.1液壓系統(tǒng)的優(yōu)點分析1.3.2液壓系統(tǒng)的缺點分析第二章液壓系統(tǒng)產生噪聲的原因分析電動機、液壓泵產生的噪聲分析氣穴及氣泡產生噪聲的原因分析油箱產生噪聲的原因分析第三章液壓系統(tǒng)噪聲的危害第四章液壓系統(tǒng)的噪聲控制減壓閥的噪聲的處理油箱的設計防止管道振動液壓系統(tǒng)的振動第五章現場診斷與處理111111.T11223444455667899000122313

14555177液壓系統(tǒng)的噪聲及對策摘要:噪聲是液壓系統(tǒng)常見的故障之一，分析處理這一故障有利于維護系統(tǒng)正常運行。本論文對液壓系統(tǒng)產生噪聲的原因進行了分析，并根據不同噪聲產生的機理，提出了行之有效的控制措施。通過分析液壓系統(tǒng)電動機、液壓泵、各種控制閥等各種輔助裝置產生機械噪聲和液體噪聲的各種噪聲源。從液壓系統(tǒng)噪聲源和傳遞輻射噪聲的渠道這兩方面考慮，采取措施降低和防治液壓系統(tǒng)的噪聲。在液壓系統(tǒng)設計過程中，分別對液壓泵的選擇、電動機冷卻風扇和通風口形狀設計、液壓泵和電動機的安裝、液壓閥的選擇、閥芯的設計和節(jié)流口的設計、油箱的選擇和設計、油管的選用及管路的安裝設計，提出了相應的措施。分析了液壓系統(tǒng)噪聲產生的原因，提出了在現場維修過程中故障的判斷方法與處理手段。研究此課題的意義是為了和最新技術的發(fā)展保持同步，液壓技術必須不斷發(fā)展，不斷提高和改進元件和系統(tǒng)的性能，以滿足日益變化的市場需求。關鍵詞：液壓系統(tǒng)噪聲危害分析與控制現場診斷措施第一章液壓系統(tǒng)的發(fā)展歷史及發(fā)展趨勢1.1液壓系統(tǒng)的發(fā)展歷史液壓系統(tǒng)和氣壓傳動稱為流體傳動，是根據17世紀帕斯卡提出的液體靜壓力傳動原理而發(fā)展起來的一門新興技術，1795年英國約瑟夫?布拉曼(JosephBraman，1749—1814)，在倫敦用水作為工作介質,以水壓機的形式將其應用于工業(yè)上，誕生了世界上第一臺水壓機。1905年將工作介質水改為油(液壓油缸)，又進一步得到改善。第一次世界大戰(zhàn)(1914—1918)后液壓傳動廣泛應用，特別是1920年以后，發(fā)展更為迅速。液壓站大約在19世紀末20世紀初的20年間，才開始進入正規(guī)的工業(yè)生產階段。1925年維克斯(F.Vikers)發(fā)明了壓力平衡式葉片泵，為近代液壓元件工業(yè)或液壓傳動的逐步建立奠定了基礎。20世紀初康斯坦丁?尼斯克(GVonstantimsco)對能量波動傳遞所進行的理論及實際研究；1910年對液力傳動(液力聯軸節(jié)、液力變矩器等)方面的貢獻，使這兩方面領域得到了發(fā)展。第二次世界大戰(zhàn)(1941—1945)期間，在美國機床中有30%應用了液壓傳動。應該指出，日本液壓傳動的發(fā)展較歐美等國家晚了近20多年。在1955年前后，日本迅速發(fā)展液壓傳動，1956年成立了“液壓工業(yè)會”。近20?30年間，日本液壓傳動發(fā)展之快，居世界領先地位。一個完整的液壓系統(tǒng)由五個部分組成，即動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件和液壓油。液壓機是利用液體來傳遞壓力的設備。動力元件的作用是將原動機的機械能轉換成液體的壓力能，指液壓系統(tǒng)中的油泵，它向整個液壓系統(tǒng)提供動力。液壓泵的結構形式一般有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵。執(zhí)行元件如液壓缸和液壓馬達，它們的作用是將液體的壓力能轉換為機械能，驅動負載作直線往復運動或回轉運動。控制元件(如各種液壓閥)在液壓系統(tǒng)中控制和調節(jié)液體的壓力、流量和方向。根據控制功能的不同，液壓閥可分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又分為益流閥(安全閥)、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節(jié)流閥、調整閥、分流流閥等；方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。根據控制方式不同，液壓閥可分為開關式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。輔助元件包括油箱、濾油器、油管及管接頭、密封圈、快換接頭、高壓球閥、膠管總成、測壓接頭、壓力表、油位油溫計等。液壓油是液壓系統(tǒng)中傳遞能量的工作介質，有各種礦物油、乳化液和合成型液壓油等幾大類。1液壓系統(tǒng)的優(yōu)點分析靈活：密閉液體是最靈活的動力源，具有優(yōu)秀的力轉移性能。利用管道和軟管取代機械部件可以排除布局問題?？梢苑奖沆`活地布置傳動機構，這是比機械傳動優(yōu)越的地方。目前閉式系統(tǒng)變量泵均為集成式結構，補油泵及補油、溢流、控制等功能閥組集成于液壓泵上，使管路連接變得簡單，不僅縮小了安裝空間，而且減少了由管路連接造成的泄漏和管道振動，提高了系統(tǒng)的可靠性，簡化了操作過程。（2）力放大、速度調整容易：極小的力可以移動和控制大得多的力，可在大范圍內實現無級調速。（3）平穩(wěn)：液壓系統(tǒng)在運行過程中平穩(wěn)和安靜。振動保持在最低程度。傳遞運動均勻平穩(wěn)，負載變化時速度較穩(wěn)定。（4）簡易：這種系統(tǒng)中幾乎沒有運動部件并且磨損點較少，并且系統(tǒng)可自動潤滑。（5）簡潔：與復雜的機械裝置相比，部件設計更加簡單。液壓傳動裝置的重量輕、結構緊湊、慣性小。例如，液壓馬達尺寸比產生相同功率的電動機小得多。（6）經濟：簡易和緊湊，使系統(tǒng)經濟節(jié)能，系統(tǒng)在使用過程中，幾乎不損耗功率。（7）安全：液壓裝置易于實現過載保護。借助于溢流閥保護系統(tǒng)，不致由于過載而受損。同時液壓件能自行潤滑，因此使用壽命長。（8）液壓傳動容易實現自動化：借助于各種控制閥，特別是采用液壓控制和電氣控制結合使用時，能很容易地實現復雜的自動工作循環(huán)，而且可以實現遙控。（9）液壓元件已實現了標準化、系列化和通用化，便于設計、制造和推廣使用。（10）由于僅有少量油液從油箱中吸取，減少了油箱的損耗。（11）補油系統(tǒng)不僅能在主泵的排量發(fā)生變化時保證容積式傳動的響應，提高系統(tǒng)的動作頻率，還能增加主泵進油口處壓力，防止大流量時產生氣蝕，可有效提高泵的轉速和防止泵吸空，提高工作壽命；補油系統(tǒng)中裝有過濾器，提高傳動裝置的可靠性和使用壽命；另外，補油泵還能方便的為一些低壓輔助機構提供動力。1液壓系統(tǒng)的缺點分析由于液壓部件是精密部件并在高壓力之下使用，因此需要良好的維護保養(yǎng)，以防止生銹、腐蝕、污垢、油變質等等，所以需要良好的維護保養(yǎng)，必須保持清潔和使用適當的液壓油。（1）液壓系統(tǒng)中的漏油等因素，影響運動的平穩(wěn)性和正確性，使得液壓傳動不能保證嚴格的傳動比。（2）液壓傳動對油溫的變化比較敏感，溫度變化時，液體粘性變化，引起運動特性的變化，使得工作的穩(wěn)定性受到影響，所以它不宜在溫度變化很大的環(huán)境條件下工作。（3）為了減少泄漏，以及為了滿足某些性能上的要求，液壓元件的配合件制造精度要求較高，加工工藝較復雜。（4）液壓傳動要求有單獨的能源，不像電源那樣使用方便。（5）液壓系統(tǒng)發(fā)生故障不易檢查和排除。1.4液壓系統(tǒng)的應用范圍液壓系統(tǒng)有許多突出的優(yōu)點，因此它的應用非常廣泛，如一般工業(yè)用的塑料加工機械、壓力機械、機床等；行走機械中的工程機械、建筑機械、農業(yè)機械、汽車等；鋼鐵工業(yè)用的冶金機械、提升裝置、軋輥調整裝置等；土木水利工程用的防洪閘門及堤壩裝置、河床升降裝置、橋梁操縱機構等；發(fā)電廠渦輪機調速裝置、核發(fā)電廠等等船舶用的甲板起重機械（絞車）、船頭門、艙壁閥、船尾推進器等；特殊技術用的巨型天線控制裝置、測量浮標、升降旋轉舞臺等；軍事工業(yè)用的火炮操縱裝置、船舶減搖裝置、飛行器仿真、飛機起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等。1.5液壓系統(tǒng)的發(fā)展趨勢我國的液壓工業(yè)開始于20世紀50年代，目前正處于迅速發(fā)展，提高的階段。其產品最初只用于機床和鍛壓設備，后來才用到拖拉機和工程機械上。自從1964年從國外引進一些液壓元件生產技術，同時進行自行設計液壓產品以來，我國的液壓件生產已從低壓到高壓形成系列，并在各種機械設備上得到了廣泛的使用。70年代起更加速了對國外先進液壓產品和技術的有計劃引進，消化，吸收和國產化工作，以確保我國的液壓技術能在產品質量，經濟效益，研究開發(fā)等各個方面全方位地趕上世界水平。隨著工業(yè)迅猛發(fā)展逐日發(fā)展壯大，相繼建立了科研機構和專業(yè)生產廠家，從事液壓技術研究和液壓產品生產。他們不但能生產液壓泵，液壓閥等液壓元件，還設計制造了許多新型液壓的元件，如電液比例閥，電液伺服閥等。到目前為止，液壓元件的生產，已成為了我國液壓元件產品的生產系列。液壓技術的發(fā)展正向著高效率，高精度，高性能方向邁進。液壓元件向著體積小，重量輕，微型化和集成化方向發(fā)展，液壓技術，交流液壓等新興的液壓技術正在開拓。又由于計算機的應用，更大大地推進了液壓技術的發(fā)展，像液壓系統(tǒng)的輔助設計，計算機仿真和優(yōu)化，微機控制等工作，也都取得了顯著成果。當前，液壓技術在實現高壓，高速，大功率，高效率，低噪音，經久耐用，高度集成化等各項要求方面都取得了重大的進展，在完善比例控制，伺服控制，數字控制等技術上也有許多新成就。此外，在液壓元件和液壓系統(tǒng)的計算機輔助設計，計算機仿真和優(yōu)化以及微機控制等開發(fā)性工作方面，日益顯示出顯著的成績。微電子技術的進展，滲透到液壓與氣動技術中并與之結合，創(chuàng)造出了很多高可靠性，低成本的微型節(jié)能元件，為液壓氣動技術在工業(yè)各部門中的應用開辟了更為廣泛的前景。第二章液壓系統(tǒng)產生噪聲的原因分析2.1液壓系統(tǒng)噪聲的定義從物理定義而言，振幅和頻率上完全無規(guī)律的震蕩稱之為噪聲。液壓傳動系統(tǒng)是由電動機、液壓泵、各種控制閥、液壓缸與馬達及各種輔助裝置（管道、油箱、冷卻器）等組成。由于流量與壓力的脈動、沖擊、氣穴、紊流、旋渦而產生液體噪聲，同時傳至各種支架和基礎部件并引起振動，形成機械噪聲。因為一般液壓系統(tǒng)有噪聲發(fā)生時，系統(tǒng)往往不能正常工作，所以分析噪聲產生的原因，即是降低噪聲的前提，同時也是排除故障的所必需的。所以，噪聲作為一種污染或故障，正日益受到人們的重視。國際標準化組織（ISO）己經提出了噪聲標準，液壓傳動中的噪聲級，一般規(guī)定不得超過70、80dB。近年來，隨著液壓技術向高速、高壓和大功率方向發(fā)展，液壓系統(tǒng)的噪聲也日趨嚴重，并成為阻礙液壓系統(tǒng)功率密度進一步提高的主要因素。因此，研制低噪聲的液壓元件和降低液壓系統(tǒng)的噪聲是必要的。2.2液壓系統(tǒng)產生噪聲的主要原因分析隨著改革開放的不斷深入，高精尖設備的數量在日益增加，特別是液壓傳動技術向高速、高壓和大功率方向的發(fā)展，液壓系統(tǒng)的噪聲，液壓系統(tǒng)的噪聲問題逐漸成為制約液壓技術發(fā)展的重要因素之一。液壓系統(tǒng)中噪聲的產生及其傳播，不但與液壓元件的設計制造和工作過程等因素有關，而且與系統(tǒng)設計安裝及維護等因素有聯系。通常，液壓系統(tǒng)噪聲可分為單個元件噪聲、系統(tǒng)噪聲及機械原因引起的噪聲。單個元件噪聲的消除更多依靠元件設計，制造技術和工藝的改進提高，而對由機械原因引起的噪聲消除，則需結合系統(tǒng)安裝實施機械減噪措施。液壓系統(tǒng)發(fā)出的噪聲是指液壓油箱到執(zhí)行機構的整個系統(tǒng)循環(huán)回路中，由于局部液流狀況的突然劇烈的變化而產生的液體噪聲，及其引起的其他機械部件的共振噪聲，系統(tǒng)噪聲可以通過在液壓系統(tǒng)設計中對元件參數的優(yōu)化選配和對管路的合理布置等進行消減。液壓系統(tǒng)噪聲源及控制方法在液壓傳動系統(tǒng)中，各元件或部件產生或傳遞噪聲的程度是不同的，其名次排列見（表2-1）元（部）件名稱油箱濾油器液壓泵溢流閥壓力閥節(jié)流閥方向閥液壓缸管道產生噪聲名次661234555傳遞噪聲名次142334322表2--1液壓元（部）件產生和傳遞噪聲的名次表2.2.1電動機、液壓泵產生的噪聲分析（1）冷卻風扇產生的空氣動力噪聲。（2）轉子和軸承不平衡運轉、電磁振動、各種零部件（機殼、端蓋等）振動引起的噪聲。（3）流體噪聲影響流體噪聲即齒輪泵、柱塞泵和葉片泵的工作腔，都會產生不同程度的流量脈動，當脈動遇到阻力時將轉換成壓力脈動，從而產生脈動噪聲和機械振動噪聲。泵的流體噪聲由多種頻率組成，頻譜較寬，其壓力脈動基頻與單位時間內脈動次數成正比。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，其強度不大。因電網電壓波動而引起的液壓泵的流量脈動，致使引起泵的出口及管路壓力波動，這種外因引起的流量與壓力必然產生流體噪聲。液壓泵因困油區(qū)的壓力沖擊，可產生流體噪聲。如：斜盤式軸向柱塞泵，其缸體在旋轉過程中位于上死點時，柱塞腔內的液體壓力在與排油腔接通的瞬間，吸油壓力突然上升到排油壓力，產生較大的壓力沖擊；同理在位于下死點時，柱塞腔內的液體在與吸油腔接通的瞬間，突然由排油壓力下降到吸油壓力，同樣也產生壓力沖擊，這樣就產生較大的流體噪聲，它是液壓泵的主要噪聲源。2.2.2各種閥體產生的噪聲原因分析控制閥的氣穴作用產生流體噪聲，是由于油流通過閥體時產生的節(jié)流作用，在節(jié)流口處產生很高的流速，流速變化壓力變化，當壓力低于大氣壓時，溶解于油中的空氣便分離出來產生大量的氣泡，這樣油流的壓力消失，此時的噪聲頻率將很高。另外在射流狀態(tài)下，油流速度不均勻而發(fā)生渦流或由于油流被切斷也產生噪聲。液壓閥、溢流閥、單向閥、隨動閥等閥芯都是支承在彈簧上的，當彈簧質量、阻尼與負載相匹配的有關系數超過臨界值時，閥芯就會因壓力脈動或其它振動而產生持續(xù)的自激振動。在油泵壓力脈動的激勵作用下，外來的干擾頻率剛好為某一狀態(tài)下，閥的固有頻率時，將引起共振，增大噪聲。當換向閥換向時，系統(tǒng)壓力會出現波動，這種系統(tǒng)壓力波動的過程是在瞬間發(fā)生的，溢流閥的調壓彈簧在這瞬間被壓縮或伸長。若調壓彈簧疲勞或滑閥配合磨損而導致的流量不穩(wěn)、壓力波動等，就使其在工作中發(fā)生噪聲。2.2.3氣穴及氣泡產生噪聲的原因分析液壓系統(tǒng)滲入空氣，是造成液壓系統(tǒng)產生噪音的根本原因。特別是當吸油管中有氣體時會產生“空穴”現象而造成嚴重的噪音。在實際生產中，空氣往往從零件配合的間隙、各元件之間的連接密封等處，以及其它容易造成泄漏之處侵入系統(tǒng)。此外，油泵吸油管和系統(tǒng)回油管在油池中沒有隔開或靠在一起，回油飛濺，攪成泡沫，使油泵吸油管吸入空氣；油泵吸油管處的濾油器被污物堵塞或濾油器孔太密、油液不足或吸油管侵入油池太少，導致吸油不暢，在吸油區(qū)形成局部真空而產生空穴等。一旦液壓系統(tǒng)中侵入了空氣，油泵和油管在工作時就會產生不均勻的響聲，壓力表波動值也較大，同時會造成液壓系統(tǒng)種種故障。比如，使運動部件產生爬行，破壞液壓系統(tǒng)的工作平穩(wěn)性、影響工作質量、影響運動部件的換向精度，如定位不準、換向倒回等。此外，還會引起工作壓力不穩(wěn)定，影響閥件的使用壽命。在流動的液體中，當局部的壓力降低到低于空氣分離壓時，大量的氣體或蒸氣從液體中分離出來，從而形成氣泡或氣囊的現象，稱為氣穴現象。在一個大氣壓下，石油型液壓油常溫時約含有6%、12%的溶解空氣，這些空氣分離出來后，形成的大量氣泡，會使原來連續(xù)的油液變成不連續(xù)的狀態(tài)，同時這些氣泡隨液流由液壓泵的低壓腔運動到高壓腔，氣泡在壓力油的沖擊下將迅速潰滅，由于這一過程是瞬間發(fā)生的，會引起局部液壓沖擊，在氣泡凝結的地方，壓力和溫度會急劇升高，引起強烈的振動和噪聲。液壓油混入空氣的百分比對噪聲的影響如圖（2-1）所示在氣穴現象產生時，不僅伴有嘯叫使人們煩燥不安，這時的系統(tǒng)會造成很大的流量和壓力脈動，情況嚴重時會引起局部液壓沖擊，發(fā)出強烈的噪聲并引起劇烈的振動，液壓系統(tǒng)有時不能正常運行。如果系統(tǒng)的壓力損失較大，且液壓油在油箱內得不到充分冷卻，就會導致油溫升高，長時間也易使液壓油沸騰，而產生大量氣泡。這樣，隨著泵的運行，這種混在油液中的氣泡一起被帶進高壓區(qū)，在高壓作用下，氣泡被擊破，然后迅速縮小、溶解和消失，周圍的油液便高速流向原來由氣泡所占據的空間，引起激烈的液壓撞擊，而產生幅值很大的高頻沖擊壓力，還伴有局部高溫。另外，液壓泵吸入的油液中，含有大量的空氣泡時，在這些摻混氣泡進入液壓泵的高壓腔時會產生和上述現象一樣的振動和噪聲，危害很大。混入空氣量/瞽圖（2-1）液壓油混入空氣的百分比對噪聲的影響造成氣穴現象和摻混空氣的原因，主要有以下幾方面：（1）由于泵進口過濾器長期得不到清洗，加之防污染意識不強，致使過濾器表面被許多污染物堵塞，增加了局部損失，使泵進口處壓力進一步下降而更容易發(fā)生氣穴現象。（2）當液壓泵的進油管堵塞，或所選用的液壓油載度過高，也易造成泵進油口處真空度過高，使空氣滲入。（3）吸油管插入油箱油面太淺時，液壓泵吸入的油液中會含有很多空氣泡。（4）心吸油管接頭處和泵傳動軸密封處，密封不嚴也能使泵吸入空氣。（5）若泵安裝位置過高，吸油管道則會增長，此時如管徑小，則更會造成吸油流速過高，這樣就使沿程壓力損失增大，使泵進口壓力下降，造成真空度過大，造成氣穴。（6）液壓油箱的散熱條件不良。（7）若閥口通道狹窄，流速快，壓力則會大幅下降，以至產生氣穴。（8）由于密封不嚴或管接頭處和液壓元件接合面處的螺釘擰得不緊，外界空氣就會從這些地方侵入。2.2.4油箱產生噪聲的原因分析由于其它裝置的激發(fā)，油箱往往產生很大的噪聲，液壓泵的嘆空現象是指油泵直接吸進空氣或吸進的油液中混有空氣。這種現象影響油液質量，增大噪聲。就是由油箱和吸油管設置的不合理而產生的。如果液壓泵和電機直接安裝在油箱上面，產生共振時引起的噪聲則更大。2.2.5管道產生噪聲的原因分析管道安裝存在問題是使液壓系統(tǒng)產生噪音一種弊端。如管道細長而未進行剛性固定，有些雖然進行了固定，但管夾裝置已經松動或失效，使得系統(tǒng)工作時產生振動而發(fā)出噪音，尤其是管中油液流速高時情況更加嚴重。閥的開啟、泵的起動、系統(tǒng)的卸荷或外載負荷變化等，在由穩(wěn)定狀態(tài)過渡到新的穩(wěn)定狀態(tài)的短暫時刻，管道內部將產生沖擊波，在一定條件下，油管與泵或閥相結合就會產生管道系統(tǒng)中油液的持續(xù)振動，當管路長度剛好等于發(fā)生共振的管路長度時，就會產生強烈的高頻噪聲。管道的流體噪聲管道本身不能產生振動，其振動是由液壓油的壓力脈動引起的，壓力脈動是引起振動、產生噪聲的根源之一；如果管道振動與結構產生共振，發(fā)出的噪聲將是很大的，必須加以衰減和消除。為了防止電機一液壓泵組振動的傳遞，可在管路、閥與電機液壓泵在各方向上用減振軟管連接，軟管具有吸收液壓脈動和減少噪聲作用。但是，若軟管使用不正確也會產生問題，軟管對液體壓力脈動十分敏感，當軟管長度取得不適當，它反而可能成為一個強烈聲發(fā)射體。當它被彎曲時，在內部壓力作用下，有伸直的趨勢。另外，在壓力作用下，長度亦會變化，若這種變化受約束，那么就會產生正比于壓力脈動的周期性載荷，引起導管、元件，甚至系統(tǒng)發(fā)生較大振動，引起較大噪聲，這是值得注意的。2.2.6機械零件的振動產生噪聲的原因分析液壓系統(tǒng)中如電動機、油泵、控制閥等，由于設計、制造、安裝等誤差，當工作時便產生振動，并輸出大量的噪聲。比如當裝配過程中出現傳動中心線不一致、聯軸器松動等問題時，液壓系統(tǒng)工作時會因振動而輸出噪聲。第三章液壓系統(tǒng)噪聲的危害液壓噪聲是與液壓泵、執(zhí)行元件、控制閥以及整個液壓系統(tǒng)有關的一個復雜問題。在液壓系統(tǒng)噪音是最要問題，也是液壓系統(tǒng)設計和管理中需要注意的地方。噪音是液壓系統(tǒng)工作中經常出現的想象，它主要由零件之間產生接觸，撞擊和振動引起的。這對液壓系統(tǒng)來說都是非常有害的，它直接影響主機和液壓系統(tǒng)的工作性能，引起液壓元件、輔件及管道的損壞，進而縮短壽命。（1）產生噪聲和振動，連接件松動，造成漏油、壓力閥調節(jié)壓力改變，污染環(huán)境惡化工作條件等。（2）壓力沖擊波造成閥門、繼電器等產生誤動作，降低系統(tǒng)的可靠性和安全性。（3）引起設備強烈振動，影響工作過程的順利進行，降低設備的工作質量，甚至造成工具、模具、設備零部件的損壞。（4）瞬時的壓力突變會破壞正常的工作循環(huán)，引起系統(tǒng)中密封裝置、管道、元件的損壞，以及系統(tǒng)油溫的急速上升。（5）壓力沖擊損壞液壓密封件，降低液壓元件的使用壽命。（6）液壓沖擊產生的振動影響設備的加工精度。（7）沖擊壓力可高達正常工作壓力的3—4倍，使液壓系統(tǒng)中的元件、管道、儀表等遭到破壞。第四章液壓系統(tǒng)的噪聲控制措施在液壓系統(tǒng)中，各液壓元件和部件產生噪音和傳遞輻射噪音的程度不同。液壓泵、溢流閥是產生噪聲的主要元件，油箱則是輻射噪聲的主要元件，油箱、管路等可能把液壓泵等產生的噪聲放大。所以在液壓系統(tǒng)的設計中，應從液壓系統(tǒng)噪聲源和傳遞輻射噪聲的渠道這兩方面考慮，采取措施降低和防治液壓系統(tǒng)的噪聲。4.1合理選擇電動機和液壓泵液壓系統(tǒng)的設計應同時考慮工作性能和噪聲，對噪聲指標應有所了解和要求。（1）降低電機噪聲。首先必須按《電機噪聲限值標準》選用電機，其次是要設計好風扇。風扇形狀好、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，平衡轉子、提高電機精度、穩(wěn)定電源及電壓都能消除風罩共振等噪聲。最后應從設計、制造、選配、安裝等方面著手控制機械噪聲，如轉子偏心引起的低頻噪聲、軸承缺陷引起的高頻噪聲、支架與電機的共振產生的噪聲等等。（2）選擇脈動小的液壓泵。齒輪泵、葉片泵、柱塞泵等由于結構上的原因，排出的油液帶有脈動性，這個脈動油液將激發(fā)機械振動而成為噪聲源，所以應盡量選用脈動較小的泵，既要考慮負載大小的要求，又要考慮降低噪聲的要求。例如：內嚙合齒輪泵比外嚙合齒輪泵脈動要小得多，前者的脈動量為排油量的1%。而后者可達25%，而螺桿泵的脈動和噪聲均最低。（3）在設計液壓系統(tǒng)時，適當選擇液壓泵的工作參數，是控制噪聲的重要途徑。以一臺柱塞泵作試驗，它原來基本運轉參數n=1200r/min,Q=76l/min、X10Pa。以不同運轉參數試驗的結果如圖（4-1）所示。IU100150200250IU10015020025030020圖（4-1）液壓泵的運轉參數與噪聲的關系由圖（4-1）可知轉速高，則噪聲就高，而壓力及排量增高時噪聲的增大比較微弱。對于同一系列的液壓泵，用同樣的壓力和流量，1800r/min比1200r/min噪聲大8?9dB。所以，應盡可能選擇低速泵（實用轉速在1000?1200r/min）配以適當的排量和壓力，以滿足功率的需要。液壓泵盡量不要裝在油箱上，應將電動機和液壓泵裝在公用的底座上，并與油箱分開，電動機與液壓泵安裝時軸心線須對正（一般必須保證同心度在0.1mm以內，傾斜度不得大于1°）。但為了減小液壓裝置的占地面積，泵及電動機須安裝在油箱蓋上時，可在泵及電動機與箱蓋之間放置厚橡膠墊等隔振板。隔振板的固有頻率應當與泵及電動機回轉頻率相差70%以上，以防發(fā)生共振，降低隔振板的隔振作用。另外，電動機冷卻風扇葉片多為直片形，將葉片由直片形改成后彎形或減短葉片長度，都可取得降低噪聲的效果。4.2氣穴及氣泡產生的噪聲的處理措施（1）清洗濾油器或更換過濾面積較大的過濾器，安裝過濾器時應使其下部距油箱底有一定的距離，保證通油能力；查看進油管是否堵塞，如果油液載度過高，則更換液壓油。（2）查看油箱中的油液液面，添加液壓油，特別是自吸能力差的泵（如齒輪泵）最好使液面位置高于泵的吸油口。（3）查看吸油管接頭處和泵的傳動軸處，密封是否可靠，否則重新更換密封帶或密封圈。（4）吸油管和回油管要隔開一定距離，因為回油管在回油時，往往會使液壓油中混有大量的氣泡：另外在油箱中加斜網眼擋板，亦有助于逸散空氣。（5）降低液壓泵的吸油高度，適當加大吸油管道直徑，以降低管道流速。（6）減小小孔、縫隙或狹小截面前后的壓力降，一般使其前后壓力比pl/p2>3.5。（7）改善液壓油箱散熱條件，以防止油溫升高。（8）對于主要的液壓設備（如液壓缸）上最好設有排氣裝置，以排除系統(tǒng)中的空氣。（9）各個密封部件均應使用良好的密封裝置，管接頭和各接合面處的螺釘應擰緊。4.3降低控制閥的流體噪聲4.3.1溢流閥的噪聲的處理方式溢流閥中的流速噪聲與主閥芯及主閥座等零件有密切關系?？蛇x用主閥芯為錐閥結構的低噪聲溢流閥，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)流口部位產生紊流，可使噪聲降低。閥體內的回油腔形狀對流速噪聲有很大影響，改變閥體內回油腔的結構可降低溢流閥噪聲（圖4-2）。為保證閥芯與閥體之間為線接觸，密封性好，應使閥芯半錐角a比閥體半錐角B稍大（但差值不可過大，以防止閥口處液流突然收縮后又突然擴散而產生氣蝕噪聲）。一般取a=46°,B=43°,a—B=3°。這樣經環(huán)形閥口指向中心的噴流集中，水平方向的液流互相碰撞，使液流速度降低，避免負壓出現，減小氣蝕，降低噪聲。為防止節(jié)流口處產生紊流，在主閥芯上開小孔，把節(jié)流口下游已恢復壓力的液體引入高速液流部位，使環(huán)形節(jié)流處流態(tài)近似層流，噪聲可降低4dB左右。把節(jié)流口作成長通道形，可消除急劇的縮流，在閥座上鉆許多小孔，使油液從壓力已恢復的閥口下游流回縮流部分，以防止負壓（氣蝕）。試驗證明，頻率在3000Hz左右，氣穴噪聲可降低10dB以上（圖4-3）。

圖（4-2）主閥閥口部門圖（4-3）溢流閥閥口的部分流動情況降低換向閥的沖擊（1）避免突然換向，延長換向時間。當采用電磁換向閥時，可首先考慮選用直流電磁閥或換向時間可調的電液換向閥。當采用手動換向閥時，應避免換向過快，以緩和液壓沖擊。（2）合理設計閥芯結構。在閥的設計上，首先可將閥芯凸肩設計成帶有緩沖錐的結構（圖4-4）。凸肩上緩沖錐能使閥的過流斷面逐漸變化，而不致于造成閥口的突然開啟或關閉。一般取緩沖錐長度L=3?5mm,錐角。=3?5°。另外，還可以將閥芯設計成圓弧形狀（圖4-5）。圓弧形狀的閥芯可改變液流的流動狀態(tài)，避免產生旋渦或減小渦流死區(qū)的大小，以改善流動的不穩(wěn)定性及壓力波動，從而可以降低流體噪聲。

圖（4-4）帶有緩沖錐結構的閥芯凸肩圖（4-5）圓弧形狀閥芯（3）正確地選擇滑閥機能。根據系統(tǒng)的使用要求，可以選擇不同的滑閥機能。為了使換向平穩(wěn)，減小壓力沖擊，可選擇H、Y、X、P型機能的換向閥。由于它們處于中位時，液壓缸兩腔互通，故在滑閥換向到中位時，壓力沖擊值迅速下降，尤其是H、Y、X型，在中位時通油箱，效果更好。4.3.3流量閥的噪聲的降低液流壓力和流量的變化，使節(jié)流閥發(fā)出時大時小的噪聲。如果節(jié)流閥前后的壓力差大于流量變化很大時，除流速噪聲增加外，還將產生圈套的渦流噪聲，在回油管路中還會產生氣穴噪聲。采用分級節(jié)流或選擇適當規(guī)格的流量閥，可以降低噪聲。4.3.4單向閥的振動和撞擊的處理如果彈簧過硬，調定壓力過高，則振動與撞擊聲也將增大。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。4.3.5減壓閥的噪聲的處理控制減壓閥節(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，可使流動阻力減少，則可降低流速噪聲。4.4油箱的設計在設計油箱時，油箱要有足夠的容積，使氣泡有充分的時間從油中散逸出去。油箱中加斜網眼擋板有助于散逸空氣(圖4-6)。液壓油中混入了空氣而不排除，則可能使噪聲增大10dB左右。圖(4-7)是網眼擋板的傾斜度及網的粗細與油中所含空氣的逸出量的關系。由圖中可知，對于一般常用液壓油，可用網眼為60°，傾斜為30。的斜擋板。這樣，可排除所含空氣的90%。另外，設計時還要注意：回油管在油箱中一端要做成傾角為45。的斜口，斜口面朝箱壁插入油中，回油速度不應太高，防止回油沖入油箱時攪動油面而使空氣混入。油箱中要設置隔板，使油中氣泡上浮后不會進入吸油管附近，并有足夠的時間使氣泡自動上浮、消失?；赜凸芸谝h離液壓泵的吸入口。油箱的容積一般應達到系統(tǒng)兩分鐘所需最大流量的程度。圖(4-6)和圖(4-8)是兩種較好的油箱形式。如果油箱不能做得很大，也不能設隔板時，采用圖(4-6)所示的油箱能有效地分離氣泡。圖(4-6)加網眼擋板減少氣泡的郵箱

圖（4-7）擋板斜度與網眼大小對油中逸出空氣量的影響圖（4-8）設有隔板增加氣泡消除時間的郵箱4.5防止液壓系統(tǒng)的管道振動（1）性質、振幅與管道長度、材料、支承形式及位置和聯接構件的性質等因素有關。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)的固有頻率上進行調整。（2）由于管路安裝在基礎件上不可能十分完善，設計的自振頻率值一般小于實際情況，所以要求配管的支撐盡可能設置在堅固的臺架上。將排油管同支撐構件與鄰近構件隔離開來、用隔聲材料包復管路增加管路的剛度等都是防止管路系統(tǒng)的振動和噪聲的有效措施。（3）液壓軟管可以隔離機械振動，同時也可以削弱一部分壓力脈動，在液壓泵的進出口或靠近壓力脈動源的部位安裝軟管能收到一定的效果。（4）根據給定的流量，在設計管道時應盡量選用較大的管徑來降低流速，應盡量減少彎頭、交叉和管徑的突變。（5）在液壓泵壓油管中間或將與油管聯接的部分換成橡膠軟管，可以起到緩沖振動的作用。由于軟管在工作壓力變動下有一4%?+2%的伸縮變化，因此，在長度上不允許有拉緊狀態(tài)（圖4-9），軟管的彎曲中心距接頭距離一般為管外徑的6倍為宜，而且應使管長L盡量避開發(fā)生共振的管長。對不同管路發(fā)生共振的管長L分別為：開端管路：Lnnnc/?="c/2nf=nX/2(n=i,2,3…)(公式4--1)閉端管路：L=0+"/4f=G〃+11/4(n=0,1,2,3…)(公式4—2)空腔管路：L=兀一0》/2寸=(^兀一。力/2兀(n=1,2,3…)(公式4—3)固定節(jié)流孔管路：L=nc/2f=n/2(n=0,1,2,3…)(公式4—4)式中c-壓力波在油中的傳播速度，m/s；f-壓力脈動頻率(共振頻率)，Hz；入-壓力波波長，m。4.6機械零件的振動產生的噪聲的消除解決此類問題，可采用衰減器和隔離的辦法來減少或消除液壓系統(tǒng)中的振動與噪聲：用衰減器來防止噪聲擴散，衰減器有吸收型和反射型兩種。在管路中設置蓄能器，合理布置管路等來衰減系統(tǒng)中的周期性的振動。在管道中串接濾波器，這是以相位消除為主的聲學裝置，它可以消除系統(tǒng)壓力的波動產生的噪聲。4.7電動機與液壓泵之間產生的機械噪聲與控制當機械零件之間接觸、沖擊和振動時，就會產生機械噪聲。在液壓系統(tǒng)工作過程中，由于電動機和液壓泵都在高速旋轉，如果轉動部分不平衡或者聯軸器加工不當，以及安裝不正產生偏心時，就會造成電動機的軸線與油泵軸線不同軸，使聯軸節(jié)產生傾斜，在運動中產生強烈的摩擦和“別勁”，對剛性聯軸節(jié)而言，這一情況更為嚴重。就會使轉動部分產生周期性的不平衡偏心力，而引起強烈振動，從而引起泵體各部分振動及轉軸的彎曲振動而產生噪聲。這種振動傳到油箱和管路，還會發(fā)生很大的響聲。據研究，同軸度＞0.08mm時，就會產生強烈的振動，造成很大的噪聲?？蛇x擇高精度軸承，并提高安裝精度，而且液壓泵軸與電機軸的聯接，最好使用柔性聯軸節(jié)，這樣即降低噪聲，又可起緩沖作用。另外，要增加液壓泵泵體的結構剛度，各部分固定一定要牢靠，安裝兩軸時，同軸度應＜0.08mm，以降低偏心振動引起的噪聲。4.8隔聲和吸聲措施隔聲措施用罩殼把整個液壓裝置或部分聲源罩上，或者將液壓泵和電動機浸在油箱里，以隔斷聲波不致向外傳播。隔聲效果與所用材料的密度和板厚有關，可用致密而堅硬的材料制造隔聲罩。吸聲措施是把罩殼內的聲音抑制在聲源級的水平上。聲源發(fā)出的噪聲碰到罩殼的內壁會發(fā)出反射，使噪聲增大，石棉、玻璃纖維及多孔性材料(如氨基甲酸乙脂泡沫材料)附在罩殼內壁，可以得到很好的吸聲效果。在大功率的動力源的基地周圍挖出一定寬度和深度的'防振溝”，里面填充疏松物質，可以防止動力源運行時的振動通過地基傳播。采用蓄能器也是有效的，特別是采用皮囊式的蓄能器，它的吸收效果與其沖氣壓力和連接管道的尺寸等因素有關。一般要求連接管道短而粗；沖氣壓力為系統(tǒng)最低壓力的60%—80%，或系統(tǒng)平均工作壓力的50%，但它只對中頻脈動(200—400Hz)比較敏感，效果較好。第五章現場診斷與處理對液壓系統(tǒng)來說，診斷、尋找故障的原因和所在部位較難，而找到后排除就相對比較容易。要判斷噪聲故障，可通過以下幾個步驟：一是通過聽來確定噪聲來自泵、控制閥、管路執(zhí)行機構還是其他部位；二是看壓力表指針的波動情況，油箱上油位指示計指示的液位以及液壓缸等執(zhí)行機構的運行狀況；三是要摸一下各部位的溫升，看是否有異常。經過“聽、看、摸”后，可初步確定噪聲的部位、噪聲的形式。一般來說，機械故障引起的噪聲比較有規(guī)律，震感明顯，壓力波動相對不大；而氣穴現象引起的噪聲一般規(guī)律性不強，聲音強烈，系統(tǒng)壓力波動比較大，局部溫升較高，液壓油有乳化現象。大致判斷出噪聲的部位和形式后可采取單獨運行的辦法進行進一步的檢查。5.1機械振動噪聲的診斷處理首先在停機的狀態(tài)下栓查各連接部位的螺栓是否有松動、并進行調整緊固。其次空載啟動液壓泵，將溢流悶全部松開再慢慢上調壓力，檢查驅動裝置和液壓泵是否有異音，若有異音根據情況更換驅動裝置、液壓泵或調整聯軸器使之對中；若無異音，但在上調溢流閥的過程中出現壓力突然下降或壓力不變的情況，一定是溢流閥的彈簧或閥芯發(fā)生故障，可對其進行維修、更換；然后，逐個運行各執(zhí)行元件，檢查其運行情況，判斷并處理；若執(zhí)行元件在換向時速度響應慢或換向閥處有異音，則表示換向閥發(fā)生故障，根據情況進行更換或維修。5.2氣穴噪聲的診斷處理先檢查油箱的油位是否足夠、油溫是否過低或油液的乳稠度太大，這些易造成泵進油口處真空度過高，使空氣滲人，應添加油液使之高于吸油管的油口，給油液加熱使之達到規(guī)定溫度或更換油液；其次檢查吸油過濾器、空氣濾清器是否有堵塞現象，應定期清理、更換過濾器；三要檢查吸油管路的內徑是否太小、轉彎是否太多、是否有異物以及是否有扭折和破損現象，根據情況對其進行清理或更換；四要檢查回油管是否置于液面之上，因為回油管若置于液面之上時回油會帶人大量的氣泡到液壓油中，應將回油管置于液面之下；其次，還要檢查供油泵是否發(fā)生了故障，停止了工作，液壓泵的油封是否有損壞等，修復供油泵，更換液壓泵油封或密封帶。另外，當液壓系統(tǒng)首次安裝調試時，換油時或將管路和閥打開時，系統(tǒng)必須重新認真排氣，若沒有排氣或排氣不夠徹底也會造成發(fā)生氣穴現象。排氣時要用盡可能低的工作壓力并且在液壓缸的整個行程上反復進行。液壓系統(tǒng)的噪聲是一個復雜問題。有機械安裝的原因，也有液流流速及壓力的突然變化、密封配合和氣穴等方面的原因。不同的原因引起不同的噪聲，合理判斷噪聲的不同部位及特點是解決這一問題的關鍵，通過“看、聽、摸、問”等診斷技術是解決問題的必要手段，只有綜合分析才能快速準確地降低噪聲。第六章液壓系統(tǒng)的噪聲及對策的研究意義隨著液壓傳動技術向高速、高壓和大功率方向的發(fā)展，液壓系統(tǒng)的噪聲，液壓系統(tǒng)的噪聲問題逐漸成為制約液壓技術發(fā)展的重要因素之一。液壓系統(tǒng)中噪聲的產生及其傳播，不但與液壓元件的設計制造和工作過程等因素有關，而且與系統(tǒng)設計安裝及維護等因素有聯系。通常，液壓系統(tǒng)噪聲可分為單個元件噪聲、系統(tǒng)噪聲及機械原因引起的噪聲。單個元件噪聲的消除更多依靠元件設計，制造技術和工藝的改進提高，而對由機械原因引起的噪聲消除，則需結合系統(tǒng)安裝實施機械減噪措施。液壓系統(tǒng)發(fā)出的噪聲是指液壓油箱到執(zhí)行機構的整個系統(tǒng)循環(huán)回路中，由于局部液流狀況的突然劇烈的變化而產生的液體噪聲，及其引起的其他機械部件的共振噪聲，系統(tǒng)噪聲可以通過在液壓系統(tǒng)設計中對元件參數的優(yōu)化選配和對管路的合理布置等進行消減。今天，為了和最新技術的發(fā)展保持同步，液壓技術必須不斷發(fā)展，不斷提高和改進元件和系統(tǒng)的性能，以滿足日益變化的市場需求。這是液壓技術的創(chuàng)新特征，液壓技術的不斷發(fā)展體現在如下一些比較重要的特征上：一，提高元件性能，創(chuàng)制新元件，體積不斷縮小。為了能在盡可能小的空間里傳遞盡可能大功率，液壓元件的結構不斷地在向小型化發(fā)展。二，高度的組合化，集成化和模塊化。液壓系統(tǒng)由管式培配置經板式配置，箱式配置，集成塊式配置發(fā)展到疊加式配置，插裝式配置，使連接的通道越來越短。這些組合不但結構緊湊，工作可靠，而且簡便，也容易維護保養(yǎng)。三，與微電子結合，走向智能化。液壓技術從本世紀70年代中期起就開始和微電子工業(yè)接觸，并相互結合。綜上所述可以看到，液壓元件將向高性能、高質量、高可靠性、系統(tǒng)成套方向發(fā)展；向低能耗、低噪聲、低振動、無泄漏以及污染控制、應用水基介質等適應環(huán)保要求方向發(fā)展；開發(fā)高集成化高功率密度、智能化、機電一體化以及輕小型微型液壓元件；積極采用新工藝、新材料和電子、傳感等高新技術。液壓工業(yè)在國民經濟中的作用實在是很大的，它常?？梢杂脕碜鳛楹饬恳粋€國家工業(yè)水平的重要標志之一。為滿足國民經濟發(fā)展需要，液壓技術也將繼續(xù)獲得飛速的發(fā)展，它在各個工也部門中的應用越來越廣泛。第七章小結當前，人們對噪聲問題日益關注，國家環(huán)保部門對噪聲嚴格控制依法管理，因此，液壓系統(tǒng)的噪聲控制研究工作有著十分重要的現實意義，這也是流體動力技術工作者肩負的重要職責。噪聲是液壓系統(tǒng)故障的一個表現形式，它的產生是設計、安裝、運行、維護等多方面問題共同作用的結果。其故障表現也各不相同。對于工程技術人員來說，就是要依其故障特征，對照液壓系統(tǒng)故障逐一分析故障產生的原因，進而作出調整方案。合理判斷噪聲的產生原因，是解決這一問題的關鍵、只有通過綜合分析、仔細診斷，才能在現場維修中快速、準確地排除這一故障?？傊?，噪聲對液壓系統(tǒng)十分有害，應引起高度重視。噪聲來源及傳播比較復雜，既有機械噪聲，又有流體噪聲，就目前而言，要完全消除和避免噪聲對液壓系統(tǒng)造成的危害是不可能的，也是不現實的。它不僅與元件結構有關，而且與系統(tǒng)設計、安裝和使用維護都有密切關系。但是正確認識噪聲的危害和產生的主要途徑，在液壓系統(tǒng)設計中盡可能采取有效的技術手段加以防范，將其危害降到最低程度，是十分必要的。另外，在系統(tǒng)運行過程中采取防范措施，消除潛在故障因素，也是完全可能的。在畢業(yè)設計的撰寫過程中，通過自己在大學四年時間里所學的專業(yè)知識的實踐運用，并在錢利霞老師的悉心指導下，才得以順利完成的，在短短的大學幾年間，我深受錢利霞老師的嚴謹治學態(tài)度和求真精神所感染，尤其是在本論文的寫作過程中，錢利霞老師給予了我極大的鼓勵、幫助和支持，在此，深深的感謝錢老師，感謝您為眾多學子的無私付出。在論文即將完成之際，也是我將要進入社會參加工作之時，借此機會，向大學中關心過、幫助過、輔導過我的各位領導、輔導員、任課教師致以誠摯的謝意和真誠的祝福。同時，感謝家中的親人對我的默默支持和無私奉獻。在此，感謝廣大同學們對我的照顧和關心，在我遇到困難時不停的幫助我，為了分憂，借此，預祝親愛的同學們，前程似錦，萬事如意。衷心地感謝在百忙之中評閱論文和參加答辯的各位老師、專家和教授。參考文獻:l雷天覺編.液壓工程手冊.北京：機械工業(yè)出版社，19902田科編著：實用液壓技術.北京出版社，19843盛敬超編工程流體力學北