液压启闭机液压系统振动与噪声研究

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液压启闭机用于水工闸门的启闭，是大型水利水电工程中的重要设备。液压启闭机液压系统的振动与噪声，影响液压元件及液压系统的工作性能，缩短元件及设备的使用寿命 ，进而影响闸门启闭系统的安全可靠运行。同时，噪声使人烦躁不安，易疲劳，影响人们降 J。因此，研究液压启闭机液压系统产生振动与噪声的原因，提出有效的防振降噪措施，是十分必要的。

1 液压启闭机液压系统振动与噪声源分析振动是弹性体的固有属性，液压系统的噪声源于振动，有振动就会产生相应的噪声。液压冲击、气穴现象、机构转动时的不平衡力、运动部件的摩擦阻力以及惯性力的变化等都是产生振动与噪声的根源 。液压启闭机液压系统的振动与噪声主要来 自两方面：机械振动与噪声和流体振动与噪声。

1)机械振动与噪声(1)结构撞击和摩擦 零部件的加工精度和装配精度低，如活塞或活塞杆与缸筒不同心，缸筒内壁或活塞杆表面拉毛等，导致机械别劲或摩擦阻力不均，产生振动与噪声。

(2)回转体不平衡 液压系统中的电动机、液压泵、液压马达等在高速旋转时，如果转动部分不平衡就会产生周期性的不平衡力，激励机械结构振动，产生噪声。

(3)联轴器 联轴器的加工精度和联接后的装配精度，决定了泵轴与原动机驱动轴的同轴度大小，此值超差，会引起振动及噪声。

(4)液压阀 溢流阀、电磁换向阀、单向阀等的阀芯-般支撑在弹簧上，对振动很敏感，装配不当，就会产生振动和噪声。溢流阀的调压手轮松动、弹簧变形、阻尼孔堵塞、阀体孑L和阀芯有圆柱度或同轴度误差等也会产生振动和噪声。

(5)液压缸 液压缸在快速换向及负载变化大等工况下会引起液压冲击，从而产生振动与噪声。

(6)管路及油箱 管路和油箱不是振动源，它们的振动是受其他部件振动引起的，如压力流量脉动、机械振动等。当管路和油箱的固有频率与振源频率相同时，就会发生共振，产生很大的噪声。管路过细以及截面、方向变化大时，更易产生振动和噪声。

2)流体振动与噪声(1)液压泵的流体振动与噪声 液压设备中的主要噪声源是液压泵，液压泵的流量脉动是其固有特性 ，流量脉动势必引起泵的出口及管路的压力脉动，并传播到整个系统，同时产生振动与噪声。此外，齿轮泵的困油现象、柱塞泵的倒灌流量、液压泵的泄漏以及变量泵变量机构的迟滞等也是产生噪声和振动的重要因素。

(2)液压阀的流体振动与噪声 油液流经节流孑L口或其他阀口时形成高速射流，局部压力急剧降低，产生气穴振动与噪声。从溢流阀和节流阀里流出的大部分是高压流体，在喷流和周围流体之问产生剪切流、紊流或涡流，由此产生高频振动与噪声。

(3)液压冲击 当速度高、负载惯性比较大时，系统内流动的液体常因阀门突然启闭或换向而产生液压收稿 日期：20l208 1作者简介：宁辰校 (1963-)，男，河北石家庄人 ，副教授，本科，主要从事液压传动与控制的教学与研究工作。

2013年第2期 液压与气动 65冲击。它不仅引起巨大的振动与噪声，而且当压力峰值过大时使液压系统受到损坏。

(4)气穴现象引起的振动与噪声 液压油中混有约 2% -5%的空气，因此在液压系统工作时很容易在液压泵吸油口以及节流口或狭窄缝隙处产生气穴现象。气穴现象发生后，气泡随着油液流到高压区时会瞬时破灭，产生较大的局部压力波动，使系统产生振动与噪声。气穴还造成正常输油量的下降，也导致元件动作迟滞，动作响应性差。

吸油过滤器和进油管堵塞、液压油粘度过高，造成泵进油口处真空度过高，易使空气渗入。泵吸油管插入油箱油面太浅、吸油管接头处和泵轴密封处密封不严也易使泵吸入空气≌气进入液压系统，必然产生振动和噪声。

(5)紊流与涡流 由于流速高、通流截面突变，会使液流处于紊流状态并产生局部涡流。紊流与涡流时，液体各质点运动杂乱无章、相互撞击，油液质点与管道、泵、缸、阀体壁等的相互作用，都会产生振动与噪声。

2 启闭机液压系统振动与噪声的控制措施控制启闭机液压系统的振动与噪声，原则上有两种方法：-是防止和减少振动与噪声的产生；二是防止和减少振动与噪声的传播。基于前述噪声源分析，在满足系统其他功能要求及总体经济可行的基础上，可从以下方面采取措施。

1)系统的元件选型(1)选用运行平稳、低噪声电动机，并选用弹性联轴器。

(2)选择流量脉动小的泵，泵的流量脉动由小到大分别是螺杆泵、叶片泵、齿轮泵和柱塞泵。

(3)0形、M形中位机能的换向阀换向精度高，但0形、M形及 Y形换向阀换向时平稳性差，易产生冲击振动。为减谢向冲击，对于流量小于 60 L/min的换向回路，优先选用直流电磁铁驱动的换向阀。直动式溢流阀结构简单，但易产生振动和噪声，适用于低压小流量的诚；先导式溢流阀换向冲击小，压力稳定，适用于中高压、大流量的诚。

(4)液压阀尽量采用板式连接或插装式连接，用液压集成块代替管道，以减少振动。

(5)实验表明液压泵的噪声随着液压功率的增加而增加。液压功率与泵的工作压力p、排量 及转速成正比，但P、V、n对泵的振动噪声的影响程度不同，其中泵的转速 n的影响最显著∩见，低速大排量有利于减振。

2)防止气穴引起的振动与噪声(1)系统中应设置排气装置，排除系统中的空气。

泵的吸油管要足够粗，吸油管与压油管直径之比-般取 1.7～2.4。温度低，油液的粘度增大，泵易出现吸油不足现象，应根据季节温度选用不同粘度的液压油，或采用预热措施，旧能改善泵的吸油条件。

(3)采用上置式油箱，油箱内合理设置隔板，吸油管插入油液内要有足够的深度，吸油管接头处和泵轴密封处密封要可靠，防止空气渗入。

(4)放置较长时间的泵站开始使用时，要利用排气装置充分排气，或空载运行-段时间后再带负载使用。

3)防止液压冲击引起的振动与噪声(1)延长阀门启闭和运动部件制动换向的时间，限制管道液流速度及运动部件的速度。

(2)在系统中设置蓄能器，采用减振软管，以增加系统的弹性 J。

4)防止系统流量压力脉动引起的振动与噪声(1)设计液压泵时，齿轮泵的齿轮模数尽量取孝齿数尽量取多；柱塞泵的柱塞个数应为奇数，-般为7- 9个，并在配油盘上开上对称三角槽，以防柱塞泵的困油。

(2)在系统中增设蓄能器吸收流量和压力脉动，蓄能器能吸收 10 Hz以下的噪声。

(3)可在液压泵排油 口附近连接橡胶软管，用橡胶软管吸收高频噪声十分有效。

(4)在管道中串接滤波器(脉动消减器)，可消除管路的流量脉动。

5)防止管道和油箱产生振动与噪声(1)管道长度要旧能短，急转弯要少，弯曲处以圆弧过渡。采用金属硬管时，管路布置应相互平行并留有间隙。根据管径大小选择支撑架间隔，并要在油管与支架间加上橡胶垫或木垫来减振。

(2)增强油箱的刚性，设置隔振板来控制油箱的振动与噪声。

(3)泵站的电机、液压泵和油箱共用同-基础时，应在电机底座下安装减振器，以避免电机的机械振动传给油箱。

液压与气动 2013年第2期快速锻造压机中高频响插装阀的PLC控制技术张冬梅Controlling of High Frequency Response Cartridge Valves f0rHigh Speed Oil Hydraulic Forging MachineZHANG Dong-mei(太原重型机械集团有限公司 技术中心，山西 太原 030024)摘 要：快速锻造压机由于滑块运动速度高，阀组切换快速且频繁，具有速度快、锻件精度高及自动化程度高等特点。该文介绍了45 MN快速锻造压机的液压系统的设计，系统主要采用高频响比例插装阀构成，并进行了较全面的快锻 PLC控制方案设计，通过 STEP7软件配置硬件组态和编程。该系统已应用于实际生产，完全满足工艺要求，表明 PLC快锻控制方案可以达到液压系统的要求。

关键词：快速锻造压机；PLC；比例控制；高频响比例插装阀中图分类号：TH137 文献标志码：B 文章编号：1000-4858(2013)02-0066-03引言快速锻造压机具有速度快、锻件精度高及自动化程度高等特点§锻回路控制系统是提高锻造液压机整体水平的关键。比例插装阀控快锻回路主要应用大通径比例插装阀为控制元件，实现锻造液压系统的高压 、大流量液压系统的快速无冲击控制 -2]。

本文主要介绍了-种基于高频响比例插装阀的快锻压机液压系统设计，并从控制角度，结合工程实践，设计快速锻造油压机的自动控制系统。45 MN自由锻造液压机，如图 1所示，采用大流量定量泵和伺服变量泵直接传动技术，主系统集成控制 Atos高频响比例插装阀，使系统按预设压力曲线泄压，实现液压机在规定图1 压机本体收稿 日期 ：2012-09-10作者简介 ：张冬梅(1983-)，女 ，山西太原人，工程师，硕士，主要从事机械液压设备电气控制技术方面的设计工作。

6)采取隔振和隔声法来控制振动与噪声的外传路径(1)在电动机、液压泵和液压阀的安装面上设置防振胶垫。

(2)用带有吸声材料的隔声罩将液压泵罩上，能有效地降低噪声。

3 结论液压启闭机液压系统振动与噪声的来源比较复杂，既有不平衡力、惯性力、摩擦阻力等引起的各种机械振动与噪声，又有压力流量脉动、气穴现象、液压冲击等引起的不同形式的流体振动与噪声。针对不同的振源，从液压系统的设计、制造、安装、使用以及采用合理的减振降噪措施等几个方面人手，可以将振动与噪声的产生及传播控制在最小范围，最大限度地减少振动与噪声的危害。