液压泵噪声的统计分析和试验研究方法

　　0　前言

　　液压设备往往被视为一类重要的机械噪声源,而且随着它向高速、高压和大功率方向的发展及其应用的日趋广泛,这种噪声也必然会相应增加.它影响着液压装置的正常工作和达到其应有性能,缩短了液压元件的寿命.对于特定的使用场合,低噪声更具特别重要的意义.因此,为了降低液压元件和系统的噪声,大约从1960年开始,各先进的工业国家都已相继开展了多方面的研究工作.并已陆续地找到了一些噪声发生的原因,提出了一些相应的噪声控制措施,因而近年来液压设备的噪声已在逐渐下降,“安静”的液压元件和装置已在市场上出现.

　　本文结合液压泵降噪实践对液压泵噪声的统计分析和试验研究作简要述评以期对“低噪声液压泵”的选型和液压泵降噪措施的发展有所助益.

　　1　液压泵噪声

　　液压泵、液压马达、液压阀(压力阀、流量阀、方向阀等)都属于液压机械,都是组成液压系统的元件.液压泵噪声即液压机械噪声,就其物理本质来讲是一种机械波,是由组成机械的构件,包括机械内部的液体的振动而产生的.这种波随着其产生和传播过程所通过的介质状态的不同而有不同名称.因介质有液体、固体和空气三种,所以这种波就分别称作流体噪声(FBN)、结构噪声(SBN)和空气噪声(ABN).后者是前两者向空气中扩散的结果.在液压系统中FBN、SBN和ABN三种形式的噪声都是存在的,并且各元件之间的振动与噪声还存在着某些相互作用,因而影响各元件与系统的总的声级.

　　在液压装置中,除了由液压元件组成的封闭系统以外,还包括驱动电机、传动轴、液压泵支架和其他一些机械结构,因此其噪声的成因和组成是多方面的,其噪声的频谱结构是复杂的.液压机械噪声控制的基本途经在于:对噪声源的控制;对噪声传播的控制;对接收体的控制.对噪声源的控制是首要的.

　　在液压系统中一般认为主噪声源是液压泵,即使它不直接地辐射出大量的声功率,其压力波动和结构振动也能间接地引起机器系统的很大噪声.因此,早先都比较重视对液压泵的噪声研究.

　　由于先进工业国在这方面都已取得了相当成就,诸如德国“VOITH”、日本“不二越”都已有了低噪声、高压内啮合齿轮泵的生产,因此自上世纪90年代以来多侧重于系统噪声的研究.由于液压流体力学和液压声学工程至今尚未构成一种完整的体系,所以对液压元件和液压系统的噪声做定量的理论分析是比较困难的,一般都采取“统计分析和试验研究”的方法.

　　2　液压泵噪声的统计模型

　　要评价一个液压泵(不含驱动电机)的噪声发射特性,就要测量液压泵的ABN、SBN和FBN的大小,然后将所测得的结果与类似的液压泵的噪声级进行比较,比较以后,才能确定该泵是否可以被考虑作为一个“低噪声的甚至是安静的”动力源.然而测量FBN是很困难的,通常测量ABN来评价液压泵的噪声特性.一些著名的液压泵公司,按照某些标准规定对若干类型的液压泵进行了大量的声压级测量,将数据整理以后,提出液压泵的噪声发射特性模型,据此可以估算液压泵的噪声特性.