液压电机叶片泵样机的噪声测量及分析

　　1　前言

　　节能环保与人机友好是液压技术发展的重要方向,进一步降低液压泵及液压动力单元的噪声成为重要的研究课题。液压泵是液压系统主要的噪声源,从上世纪60年代开始,国内、外就开展了多方面的液压泵降噪研究工作,并取得了许多成果。目前,低噪声液压泵的噪声已低于驱动电动机的噪声或与之相当,单独对泵的噪声进行控制,降噪空间已不大,把电动机-液压泵组作为一个整体进行研究,寻求降噪方法,是控制液压系统噪声的有效途径[1]。

　　电机泵是将电动机与液压泵集成一体的新型液压动力单元,将电能直接转化为液压能输出。液压电机叶片泵[2]主要由三相异步交流电动机和液压叶片泵组成,电动机采用油流进行冷却,省去了冷却风扇。电动机和液压泵共用一个壳体,其结构[3]如图1所示。本文通过对电机叶片泵样机和同类型电机油泵组噪声的对比测量,得到了相关的实验数据,并进行了分析。

　　2　电机叶片泵样机噪声级测量及分析

　　目前,还没有液压电机泵相关产品测试标准,故参照液压泵噪声的测试标准:液压泵空气传声噪声级测定规范,GB/T 17483-1998[4];确定电机叶片泵样机和电机泵组的噪声测量方法和测量仪器。泵起动后,通过调节溢流阀进行加载,在泵输出压力po从0~14MPa之间按1MPa递增时,分别测量出电机叶片泵样机和电机油泵组在每个压力点上的噪声级。

　　  图2给出了噪声测量的现场图,使用AWA6270型噪声分析仪,分别在距电机叶片泵样机与电机油泵组轴线方向1 m处进行A声级噪声对比测试。电机叶片泵样机和电机油泵组的噪声随泵的输出压力变化曲线如图3所示,电机叶片泵样机噪声明显低于电机油泵组的噪声。空载(po=0 MPa)时,电机叶片泵样机的噪声声级比电机油泵组低3 dB;随着输出压力的图2　液压电机叶片泵与电机油泵组的升高,二者声级逐渐升高、声级差进一步加大,当输出压力大于12MPa时,电机叶片泵样机的噪声声级趋于恒定,约为72 dB;而电机油泵组的噪声声级为79. 5dB(po=14 MPa),且随着输出压力的升高,其噪声声级有继续增大的趋势。

　　3　电机叶片泵样机噪声频谱分析

　　采用1/3倍频对电机叶片泵样机和电机油泵组的噪声频谱进行分析。图4给出了二者在输出压力po=0、3、6、9、12MPa时的噪声频谱,横坐标为1/3倍频程中心频谱,采用对数坐标,纵坐标为声压级,采用线性坐标。从图中可以看出,对于电机叶片泵样机,当po=0、3、6 MPa时噪声主频为2000 Hz处;当po=6、9MPa时噪声主频为4000 Hz,随着输出压力的升高,噪声主频向高频段迁移,这种高频噪声主要是气穴噪声。对于电机油泵组,当po=0时,其噪声主频为800 Hz;当po=3MPa时,其噪声主频为800Hz、1600Hz;当po=6、9、12MPa时,噪声主频为800 Hz、1600 Hz、3150Hz;其噪声主频比电机泵低,其噪声以机械噪声为主。在频率小于4000 Hz的各中心频率处,电机油泵组的噪声分量均大于电机叶片泵样机的噪声分量;在频率大于4000Hz的各中心频率处,电机油泵组的噪声分量小于电机叶片泵样机的噪声分量。所以,电机叶片泵样机的主要噪声源是高频气穴噪声;而电机油泵组的主要噪声源是机械噪声。