液压系统噪声产生及控制的研究与实践

摘要： 噪声是液压系统的缺点之一，产生噪声的原因很多，如空气侵入、各种液压元器件动作以及液压回路设置的不合理等。液压系统的噪声虽然不可避免，但分析液压系统产生噪声的原因，仍可找到行之有效的办法加以控制，使液压系统的噪声符合标准。

关键词： 液压系统；噪声；原因；控制

中图分类号：TH137文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0510079－01

液压传动技术由于具有传动平稳，能输出较大的力和力矩，易于实现无机调速等独特的优点，被广泛应用于自动控制技术中，近十年来，液压传动技术与机械传动技术、电气及计算机控制技术相结合的机电一体化产品和设备日益增加，液压传动系统的工作特性对机电液一体化和设备发展起着很重要的作用。液压系统在给我们的工业和生活带来诸多便利的同时，也存在着一定的缺点和问题，噪声就是其中之一。

1 空气侵入液压系统产生噪声及控制

1.1 空气侵入液压系统产生噪声的原因

在液压系统的工作油液中约含6%～12%的空气，其中一小部分溶解在油中，也有一部分在油中成为微小的气泡。当油液流进管路或元件的特别狭窄地方时，速度急剧上升，压力迅速下降。当压力低于工作温度下油液的气体分离压时，溶解于油中的气体迅速地大量分离出来，使油液中出现大量气泡。当气泡随液流到达压力较高的部位时，气泡被压缩而导致体积缩小，此时在气泡内蓄积了一定的能量。当压力增高到某一数值时，气泡被压破裂，产生局部的液压冲击，局部压力可达几十兆帕，同时产生爆炸性噪声。

1.2 空气侵入液压系统产生噪声的控制措施

1）在设计液压系统时减少节流孔前后的压差，通常希望节流孔前后的压力比小于3.5；

2）在液压缸和管道上部设置排气装置，用以放掉系统中的空气：

3）大惯量的执行器在运动中因突然停止或换向时，会在原进油腔形成气穴，为防止形成气穴，应设置补油回路；

4）可在油箱吸油侧底部从中间隔板至箱壁间蒙上一层60～100目的金属网，把排回油箱中油液的气体分离出来。

2 液压泵产生的噪声及控制

2.1 液压泵产生噪声的原因

产生噪声的原因主要有以下几点：

1）液压泵的流量脉动和压力脉动，造成泵构件的振动。若液压泵的基本频率及其谐振频率与机械的或液压的自然频率相一致，则噪声将会大大增加；

2）由于机械原因，例如转动部分不平衡、轴承不良和泵轴的弯曲等机械振动都会引起机械噪声；

3）液压泵工作中，当吸油腔突然与压油腔相通，或压油腔突然与吸油腔相通时，则产生压力的突变，它们对噪声的影响特别大；

4）当液压泵吸油腔中的压力低于油液所在温度下的空气分离压时，溶解在油液中的空气析出而变成气泡，这种带气泡的油液进入高压腔时，气泡被击破，形成局部的高频压力冲击，从而引起噪声；

5）泵内通道具有截面突然扩大和收缩或急转弯，通道面积过小将导致液体紊流、旋涡及喷流，从而使噪声加大；

6）在使用中，由于液压泵零件磨损，间隙过大，流量不足，压力易波动，同样也会引起噪声；

7）油液黏度问题，油液黏度过高，会增加吸油阻力，易出现空穴现象，使压力和流量不足；油液黏度过低，会增加泄露，降低容积效率，并容易吸入空气，造成冲击和爬行，从而产生振动，引发噪声。

2.2 液压泵产生噪声的控制

针对液压泵产生的噪声，可以采取以下降低噪声的措施。

1）对于一台液压泵或使用时间不长的液压泵，最好不要轻易拆泵。对于一般的用户来说，泵拆开以后，再次安装时，由于种种原因，泵的配合间隙、形位公差和接触刚度往往很难达到出厂时的要求，不仅不能减弱噪声，而且还可能使噪声加大。

2）选择合适的液压油，一般根据液压系统的使用性能和工作环境等因素确定液压油的品种。当品种确定以后，主要考虑油液的黏度在确定油液粘度时应主要考虑系统工作压力、环境温度及工作部件的运动速度。不仅可以提高泵的工作效率，而且可以有效地控制噪声。

3）液压油要保持清洁。定期检查油液质量和油面高度。液压油被污染变质或使用时间过长，必须进行更换。清洗过滤器和油箱，重新注入新的液压油至油标规定线。为了吸收泵的流量及压力脉动，减轻泵内油液压力的急剧变化，可在液压泵出口安装蓄能器或消声器；

4）把液压泵和电机先装在刚性良好的底座上，形成一个整体，然后再装在油箱上，底座与油箱之间应使用橡胶垫隔振，并使电动机轴与泵轴间的同轴度良好，一般保证在0.05～1mm范围内。也可以将液压泵和电机立式安装，使泵浸没在油液之中。

5）采用直径较大的吸油管，可减小管道局部阻力，防止泵产生空穴现象；采用大容量的吸油过滤器，可防止油液中混入空气。

6）加强维修和保养。每次使用之前，开空车试运行，观察泵运行是否平稳，同时调节好工作压力。

3 溢流阀产生的噪声及控制

3.1 溢流阀产生噪声的原因

溢流阀是液压系统中控制压力的重要元件，也是主要的噪声源之一。产生噪声的原因有以下几点：

1）由于气穴作用而产生的气蚀噪声，属高频噪声，听起来是“嘘嘘”的尖叫声；

2）通过节流口的高速液流与周围液体之间产生剪切流、紊流、涡流或摩擦产生的噪声；

3）卸载时产生的泄油膨胀噪声和压力冲击噪声。设定压力和流量愈高，其噪声也越大；

4）由背压影响而产生的噪声。当背压在0.1～0.5MPa范围内变化时，溢流阀的噪声随着背压的增加而增大。但背压过低时，容易产生气穴，也会引起噪声增大。滑阀与阀孔配合过紧或过松产生的干摩擦高频噪声和机械碰撞声；

5）自激振荡噪声。它是由导阀或主阀的弹簧系统自激振荡引起的。特别是导阀经常处于不稳定的高频振动状态，而发出颤振声，此噪声能达到刺耳啸叫的程度；

6）弹簧刚度不够，产生弯曲变形，弹簧歪斜或失效等，当弹簧振动频率与系统振动频率相同时，会产生共振而发出噪声；

7）调压螺母松动，一是产生机械噪声，二是调压不稳定而产生振动和噪声；

8）温度和黏度的影响。温度升高，油的黏度降低，其稳定性差，易产生自激振荡噪声。

3.2 溢流阀产生噪声的控制

溢流阀在使用中产生噪声的排除方法有以下几点：

1）有极高的尖叫声，应调整溢流阀或重新组装，必要时更换；

2）调压弹簧弯曲变形，刚度不够，应更换弹簧；

3）回油路有空氣进入，放气，紧固回油路接头；

4）检查流量，应在额定流量范围内使用；

5）拆卸溢流阀进行清洗。检查滑阀与阀孔的配合间隙；通畅阻尼孔；如滑阀移动困难，动作不灵活，表面有拉伤，应进行修磨，不能修磨时，更换滑阀；阀孔有碰伤，修磨；

6）如滑阀是被污物卡住，阻尼孔堵塞，应检查油液污染度，进行过滤，必要时换油；

7）由气穴引起，应提高溢流阀的背压；

8）如油温过高，应控制油温在允许范围内；

9）调压螺母松动应拧紧。

4 换向阀及其他液压阀产生的噪声及控制

换向阀调整不当，使换向阀阀芯移动太快，造成换向冲击，因而产生噪声和振动。在这种情况下，若换向阀是液动换向阀则应调整控制油路中的节流元件，使换向动作平稳无冲击；若换向阀为手动换向阀，系统启动前应将其工作位置于中位。

在工作时，其他液压阀的阀芯支持在弹簧上，当其频率与液压泵输油率的脉动频率或与其他振源频率相近时，会引起振动，产生噪声。这时，通过改变管路系统的固有频率，变动控制阀的位置或适当地加设蓄能器，则能防振降噪。液压系统启动前夕，系统中的各种调节阀的开度应调在较大位置，油泵启动以后，根据工作要求缓慢进行调节。

总之，液压系统的噪声来源及传播是一个复杂的问题，既有机械噪声，又有流体噪声。它不仅与元件结构有关，而且与系统设计、安装和使用维护都有密切的关系。近几年，也越来越引起行业的重视。

参考文献：

[1]苑苓苓，液压工必读，化学工业出版社，2007.

[2]张磊，实用液压技术300题，机械工业出版社，2003.

作者简介：

刘茜，女，北京联合大学生物化学工程学院。

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