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液压系统工作时故障有噪音是为什么?

 

液压系统,也称为液压泵站、液压站、液压动力单元等。通常都是由液压元件(动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件)和工作介质两大部分组成。


液压系统可以按照电机安装方式,分为立式、卧式、旁置式液压系统。下图为一个典型的液压站组成

 

 

噪音产生的可能原因

液压站(液压系统)主要有两个发声元件:电机和液压泵。而其他元件虽然不会独立产生噪声,但液压泵工作时产生的噪音会使注入溢流阀、油管等元件产生振动,进而发出噪声。

 

1.电机噪声

电机的噪声主要由于点击内转自不平衡或轴承质量和安装有问题所导致。电机支架和电动机之间产生共振也会引起噪声。

 

2.液压泵噪声

在液压系统中,液压泵是液压站最主要的噪音源。液压泵在工作过程中所产生的噪音,主要来自两个方面:一是压力和流量的周期性波动,二是气穴现象的发生。

液压泵在吸油和排油的循环过程中,由于内部结构和工作原理的限制,油液的压力和流量不可能保持绝对稳定,而是会随着泵的转动产生一定的周期性变化。这种变化会形成压力脉冲,导致液压系统内的油液产生振动,进而引发噪音。

同时,如果液压泵在吸油过程中出现吸油不畅或吸入空气,就容易产生气穴现象。当油液中的气泡在高压环境下迅速破裂,会产生强烈的冲击和噪声,进一步加剧液压站的噪音问题。

一般而言,液压泵的噪音与其输出功率成正比,功率越大,噪音越高。而液压泵的输出功率取决于压力(P)、排量(Q)和转速(n)三个因素。其中,转速对噪音的影响最为明显,其次是排量和压力。因此,在实际使用过程中,若想降低液压泵的噪音,通常需要尽量降低转速,并合理搭配压力和排量,保证满足功率需求的同时控制噪音水平。一般推荐的液压泵转速控制在1000~1200r/min之间,能较好地平衡工作效率与噪音控制。

此外,电网电压的稳定性同样会影响液压泵的噪音水平。若电压波动较大,会导致液压泵的压力和流量变化不稳定,进一步引发噪音。因此,在液压站设计过程中,需确保电网容量充足,或配备稳压设备,保证液压泵在稳定电源下工作,有助于降低噪音的发生。

 

3.安装问题产生的噪声

液压泵和电机工作方式都会高速回转,转动时会产生不平衡力,这个不平衡力会引起轴承弯曲振动产生噪音,当安装不牢靠时这个振动幅度会更大,从而产生更大的噪音。

 

如何减少液压站噪音

我们上面分析了液压站产生噪音的三个原因,噪音不可能完全消除,只要是工作就有噪音,但我们可以降低噪音。

 

选择液压元件时应该选用流阻小,噪音低的液压配件。如低噪音的液压泵,待用阻尼活塞式先到阀结构的低噪音阀等。

 

液压站的整体设计布局直接影响系统运行的平稳性和噪音水平。液压泵与电机之间的连接应确保加工和装配精度,建议采用挠性联轴器连接,以有效吸收安装误差带来的振动和噪音。

若安装空间允许,可将泵与电机统一安装在坚固基础上,并与油箱分离布置,防止泵产生的振动通过油箱结构进一步放大传播。若泵必须安装在油箱盖板上,建议在泵底部增设橡胶减振垫,以切断机械噪音传播路径,减少对油箱的激励。

油箱本体设计也需考虑抑振降噪,适当设置加强筋,提高刚度,并在满足散热要求的前提下尽可能减小油箱表面积,以降低结构辐射噪音。

在管路设计中,应避免导管长度与外界激振频率或系统固有频率发生共振,进出油口建议使用高强度软管连接,有效隔离机械振动向管路的传导。

 

液压系统运行中若液体混入空气,极易在局部低压区产生气穴现象,进而在高压区迅速溃灭形成瞬时强冲击和噪音。因此,为防止流体噪音的发生,应从两方面着手:

防止空气进入系统:优化油液循环路径、合理设置回油管末端深度,防止吸空。

及时排除已混入的空气:设计排气结构或在高点增设排气装置,保障系统流体的连续性和稳定性。

 

液压泵的周期性流量输出是造成系统压力脉动的主要根源,若脉动频率与系统某段管路的固有频率接近,极易引发系统共振,显著提升噪音水平。为此,在系统设计阶段可采取以下措施:

在泵出口安装蓄能器或缓冲瓶,缓冲压力脉动;

合理配置管夹,增强管路刚性;

调整管夹的支撑点位置,避开共振频率管长

优化管道布置,减少过长或过短的连接管,防止形成驻波或放大谐振。