飞机地面液压油泵车噪声控制的研究

　　1 引言

　　飞机地面液压油泵车(下简称泵车)是在地面发动机未工作的情况下,用于对飞机液压系统进行检查时提供动力源。但泵车工作时,由于各种原因致使噪声很大,特别是在最高工作压力时,会发出十分刺耳的尖叫声。这种噪声严重影响了航空机务人员的工作、情绪和健康,分散了机务人员的注意力,易引发机务工作中的差错而导致飞行事故,同时也污染了周围的环境。因此,对泵车噪声产生的原因进行分析,并在此基础上提出针对性降噪措施,有其重要的现实意义。

　　2 泵车噪声产生原因

　　泵车工作时,如图1所示,电动机1带动柱塞泵5旋转,液压油箱2的液压油经吸油单向阀3、吸油软管和过滤器4进入液压泵5,高压油经过滤器6、供油软管和供油单向阀7进入飞机液压系统中。从泵车的工作原理可以看出,泵车的噪声源较多。因此,本文主要对机械振动、液压泵供油脉动和气穴3个方面产生噪声的原因进行分析。

　　2.1 机械振动引起噪声

　　当机械零件之间发生接触、冲击和振动时,就会产生机械噪声。泵车工作时,电动机和液压泵高速旋转,如果转动部分不平衡或者联轴器加工不当以及安装不正产生偏心时,就会使转动部分产生周期性的不平衡离心力而引起强烈振动;由于这种振动是直接作用在泵车车体上的,从而引起车体各部分振动及转轴的弯曲振动而产生噪声。特别是车体外壳壁薄刚度不足,有几个较大的舱门且固定不牢靠,这样就使其成为机械振动噪声源的主要辐射部位。另外,给电机散热的风扇旋转时和轴承滚动体在滚动时也会加剧泵车的机械噪声。

　　2.2 液压泵压力脉动引起噪声

　　从液压泵的供油原理可知,在液压泵吸油和压油循环中,会产生周期性的压力和流量变化而形成压力脉动,由于泵出口没有设置蓄能器和消声器,致使压力脉动未能减弱而引起液压振动,并向整个液压系统传播。此时,液压回路的管道和阀类会将液压泵的脉动油压反射,在回路中产生波动而使液压泵共振,以致重新使回路受到激振,发出噪声。尤其是当液压泵因油液污染等原因而出现柱塞和随动活塞瞬间卡滞时,会加剧供油量脉动而使噪声更大。而且,当排油腔排出高压油后,柱塞腔内尚有剩余高压油,这部分高压油与低压腔接通时会突然将能量释放出来而产生噪声。另外,当低压油腔与高压油腔瞬时接通时引起的压力冲击、泵颠覆力矩的变化以及处于高压区柱塞数目的变化使内部应力变化等也是产生噪声的原因。从上述分析可知,液压泵是液压系统的主要噪声源。

　　2.3 气穴引起噪声

　　气穴是指在液压系统中,当局部压力p降低到一定程度时,大量的气体或蒸气从液体中分离出来,从而形成气泡或气囊的现象。在飞机液压系统中,由于油液的饱和蒸气压比空气分离压pg要低的多,而且油液中又不可避免地含有大量的空气,因此系统产生气穴条件为p<pg。一般来说,液压泵的进油口往往是系统中压力最低的部位,易使空气分离。由于泵车的吸油管约有3.5 m长,内径为22 mm左右,这样就使沿程损失增大,使泵进口压力下降;虽然原来油箱油量是符合要求的,但接上吸油软管后,油液进入吸油软管会使油箱油位降低,当液面波动时,吸油管口处就会混入空气,而且吸油软管内原来的空气也不可能完全被排出,这样就会使泵进口处存在一定量的气泡。另外,由于泵进口过滤器长期得不到清洗,加之防污染意识不强,致使过滤器表面被许多污物堵塞,增加了局部损失,使泵进口处压力进一步下降而更易发生气穴现象。同时,由于系统的压力损失增加,而飞机液压油箱在地面又得不到外界空气的散热,导致油温很高,这也易使液压油沸腾而产生大量气泡;这样,随着泵的运行,这种混在液压油中的气泡一起被带进高压区,在高压作用下,气泡被击破,然后迅速缩小、溶解和消失,周围的油液便高速流向原来由气泡所占据的空间,引起激烈的液压撞击而产生幅值很大的高频冲击压力,有时可高达150~200 MPa,还伴有局部高温。这种高频液压冲击作用,将引起泵出口和管路中压力的急剧变化而激发强烈的高频噪声;而且这种压力脉动也增加了液压泵轴承上的载荷,恶化了液压泵工作条件,也使机械噪声增大。