德國REXOTH力士樂液壓系統(tǒng)噪音的產(chǎn)生及消除方法
力士樂Rexroth液壓傳動系統(tǒng)是由電動機、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、沖擊、氣穴、紊流、旋渦而產(chǎn)生液體噪聲,同時傳至各種支架和基礎(chǔ)部件并引起振動,形成機械噪聲。
Rexroth液壓傳動系統(tǒng)主要噪聲源分析
1.1電動機、液壓泵
(1)冷卻風(fēng)扇產(chǎn)生的空氣動力噪聲。
(2)轉(zhuǎn)子和軸承不平衡運轉(zhuǎn)、電磁振動、各種零部件(機殼、端蓋等)振動引起的噪聲。
?。?)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,當(dāng)脈動遇到阻力時將轉(zhuǎn)換成壓力脈動,從而產(chǎn)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(nèi)脈動次數(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,其強度不大。
?。?)機械振動噪聲。一是由于泵和馬達(dá)每個工作腔內(nèi)油壓的周期波動和壓油區(qū)內(nèi)工作腔數(shù)急劇的周期變動引起的振動,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,振動是不規(guī)則的;三是齒輪泵,齒輪嚙合也產(chǎn)生嚙合聲。在節(jié)點上兩齒相對滑動速度為零,而摩擦力和滑動速度的大小、方向均改變,導(dǎo)致節(jié)點脈沖沖擊引起噪聲,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)。
Rexroth各種閥體
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(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,閥芯就會因壓力脈動或其它振動而產(chǎn)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。
1.3管道
閥的開啟、泵的起動、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,當(dāng)管路長度剛好等于發(fā)生共振的管路長度時,就會產(chǎn)生強烈的高頻噪聲。
I.4Rexroth油箱
由于其它裝置的激發(fā),油箱往往產(chǎn)生很大的噪聲,如果液壓泵和電機直接安裝在油箱上面,產(chǎn)生共振時引起的噪聲則更大。
2。對各種噪音的控制方法
2.1合理選擇電動機和液壓泵
Rexroth液壓系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)同時考慮工作性能和噪聲,對噪聲指標(biāo)應(yīng)有所了解和要求。
?。?)降低電機噪聲。首先必須按《電機噪聲限值標(biāo)準(zhǔn)》選用電機,其次是要設(shè)計好風(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、制造、選配、安裝等方面著手控制機械噪聲,如轉(zhuǎn)子偏心引起的低頻噪聲、軸承缺陷引起的高頻噪聲、支架與電機的共振產(chǎn)生的噪聲等等。
?。?)選擇脈動小的液壓泵。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性,這個脈動油液將激發(fā)機械振動而成為噪聲源,所以應(yīng)盡量選用脈動較小的泵,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要小得多,前者的脈動量為排油量的1%,而后者可達(dá)25%,而螺桿泵的脈動和噪聲均zui低。
2.2防止管道振動
液壓系統(tǒng)的振動性質(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)的固有頻率上進行調(diào)整。例如:在振動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(shè)置在堅固的臺架上。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)的振動和噪聲的有效措施。
2.3Rexroth降低控制閥的流體噪聲
?。?)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,因此降低閥芯移動速度,延長換向時間,即可減小沖擊和噪聲。采取在先導(dǎo)部分進行節(jié)流,使換向閥關(guān)閉或打開時間加長,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??蛇x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。
?。?)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(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。
?。?)單向閥的振動和撞擊。如果彈簧過硬,調(diào)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。
?。?)減壓閥的噪聲??刂茰p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,可使流動阻力減少,則可降低流速噪聲。
2.4減少結(jié)構(gòu)振動
設(shè)計液壓系統(tǒng)時,為了減少占地,往往油泵與電機安裝在油箱上,常常激發(fā)油箱產(chǎn)生很大噪聲。將它們安置在地下,或在泵及電機與箱蓋之間放置橡膠隔振、與泵聯(lián)接的壓油管換橡膠軟管以及用隔聲材料包覆管路等,在適當(dāng)距離上放置彈簧支架固定管道;在油箱上加厚板壁,布置肋條及撐條;內(nèi)外壁噴涂阻尼材料等等都可減少振動,降低噪聲。