齿轮泵噪声的机理分析与控制

　　齿轮泵是一种将机械能转化为液压能的装置,它为液压系统提供具有一定压力和流量的液体,是液压系统的重要组成部分,液压泵性能的好坏直接影响到液压系统工作的可靠性和稳定性。现在使用的液压泵由于各种原因,存在着振动过大,噪声过大的现象,这就势必对液压泵的使用寿命和系统的稳定性带来较大的影响。本文从产生振动和噪声的一些重要因素着手进行分析,提出了一些减振降噪的新方案。

　　1 齿轮泵噪声的机理分析

　　齿轮泵产生噪声的主要原因:

　　(1)泵流量脉动引起噪声,这是造成泵振动的动力源。

　　对外啮合齿轮泵进行近似计算时,可以为排量等于它的两个齿轮的齿间槽容积之和。设齿间槽容积等于齿轮体积,齿轮齿数为z,节圆直径为D,齿高为h,模数为m,齿宽为b时,泵的排量为

　　在式(3)中,容积效率ηM不是常数,因此齿轮泵的瞬时流量是脉动的,现在用流量脉动率来评价瞬时流量的脉动,设Qmax、Qmin表示最大瞬时流量和最小瞬时流量,则流量脉动率可用下式表示

　　流量脉动会引起压力脉动,而压力脉动又是泵振动的动力源。众所周知,振动是产生噪声的根本原因。

　　(2)由于困油现象造成压力冲击或气蚀,从而产生噪声。

　　图1为齿轮泵困油现象示意图。为了保证齿轮的运行平稳,啮合系数必须大于1,那么就会出现两对齿轮同时啮合的现象,如图1所示。这样,在这两对齿轮之间就形成了既不能排油又不能吸油的困油容积。图2为困油容积的变化规律,当困油容积由大到小变化时(变化量为ΔV1)困油腔内压力升高,引起冲击与振动;当困油容积由小到大变化时(变化量为ΔV2),困油腔内压力降低,引起气蚀,这就是所谓的困油现象。困油现象会产生振动和气蚀,这对齿轮泵本身也是一个很大的危害。由于压力的不稳定变化和变频震动,会使齿轮泵的密封性能下降,长期下来,就会缩短齿轮泵的使用寿命。另外,由于密封性能下降,会使泄露量增加,从而使容积效率ηM降低。最终会导致液压系统的精度和稳定性降低。

　　(3)由于齿轮的制造和安装存在误差,当啮合运动时,会因齿碰撞而产生噪声。

　　1)齿轮的制造误差大

　　在这种情况下,会形成齿形误差或周节误差,这样齿轮的瞬时传动比就不会是常数。在啮合时就产生冲击而引起噪声。

　　2)齿轮安装误差大

　　在该种情况下,齿轮安装会有较大的偏心量,而产生上下边频带,这些边频带是由于轴的转动频率Fr与齿轮啮合频率Fz相互作用而形成的。

　　2 噪声的控制