液压系统管路噪声及其控制方法

　　0 引 言

　　液压系统是由电机、液压泵、阀类、辅助装置以及管路等所组成的密闭回路, 在这密闭的回路中, 工作状态的液压油往往由于压力和流量脉动而产生流体噪声, 再由流体容积壁传至连接的支架基础件引起振动而形成固体噪声。液压传动装置的工作状态比较复杂, 产生的噪声频带较宽, 这反映了组成系统各元件的共同声学作用的结果。而涉及这些脉动与冲击都和系统中的管路有关。本文在此着重对管路产生噪声的原因进行了分析,提出了控制管路振动和噪声的方法与措施。

　　1 管路噪声及影响因素分析[1]

　　1.1 管路振动产生的噪声

　　液压系统中由于适应不同工况的需要, 要求系统中某一元件改变工作状态是经常发生的, 例如阀的开启、泵的启动、系统的加载与卸荷或者外载荷的变化等, 在这些情况下液压系统原来的运动状态就将发生瞬间的变化, 由一个原先稳定的状态过渡到另一个新的稳定的状态。然而, 就在这个短暂的时间内, 管道内部将产生冲击波。在一定条件下, 管道与泵或阀相结合, 就会产生管道系统中油液的持续振动。当管路长度刚好等于发生共振的管路长度时, 系统就会产生强烈的高频噪声。虽然由压力波产生的流速噪声不大, 但由于压力波引起的管道等结构振动发出的噪声则是不可忽视的。

　　1.2 空穴现象产生的噪声

　　液压系统中产生空穴主要是由于约有 5%左右的空气溶解在油中或形成小气泡混杂在油液中, 当空气达到一定真空度时便会出现过饱和现象, 并开始逐渐分解出空气。这时当局部压力变化到油的 “空气分离压”时, 则工作油内溶解的空气会大量分离出来, 成为气泡而产生空穴现象。如这种气泡随油液经管道进入高压区, 由于高压作用, 气泡就会被挤压破裂, 体积迅速缩小, 在系统管路或其它局部范围内产生幅值很大的高频冲击压力, 从而使管路产生剧烈的振动, 激发出高频噪声。

　　2 噪声控制方法及解决措施

　　2.1 振动产生噪声的控制及解决措施

　　液压管路系统振动而引起噪声是一个复杂的问题, 与振动的性质、振幅与管道长度、管径以及管路的支撑形式、位置和管道所连接的构件的性能等因素有关, 所以难于用计算方法进行确定。为防止共振, 可把配管系统的固有频率控制在激振源(液压脉动)的振动频率的 1/3～3 的范围以外。通常激振源的频率是不能随便改变的, 但从配管系统等固有振动频率上进行调整是容易做到的, 例如在振动大的地方加支撑架固定,或改变管路与阀体的安装位置等都可降低管路系统的振动。

　　在配管口径一致而管道中又没有其它阀类等配件的情况下, 如有两处支撑的管路, 可由下式近似求出其固有的振动频率, 即: