浅析液压系统振动和噪声的控制

浅析液压系统振动和噪声的控制
作者：李占良
来源：《中国科技纵横》2014年第07期
【摘要】该文主要分析了液压系统振动和噪声的产生因素，并提出改善措施和控制方法。

【关键词】液压系统振动噪声控制
1 引言
我们在液压系统的设计、生产和安装过程中经常会因忽视某些因素，而使液压系统在实际运行中产生不良振动，而这些不良振动又会产生噪声，不同的振动引起不同的噪声，噪声的高低又体现着振动的强弱，两者往往同时存在，不可分割。

这些不良振动和噪声极大地影响了系统工作的稳定性和液压元件的寿命，如果不能及时消除，会加大设备隐患，造成设备损坏甚至人身伤害。

所以有效控制液压系统的振动和噪声十分必要。

2 振动和噪声的来源
液压系统中的振动和噪声，主要有两类，一类是由于零件之间或各元件之间在运行过程中连续产生往复运动，而形成的振动和噪声，即固体振动噪声。

另一类是由于流体在孔道、管路内流动时速度、压力和方向的不断变化，使流体产生扰动、漩涡、湍流、气穴和冲击等现象而形成的振动和噪声，即流体振动噪声。

构成液压系统的电机、液压泵、液压阀、油箱、管路、液压缸等元件在系统运行过程中都会产生振动和噪声，而成为振动和噪声的来源。

3 振动和噪声的控制
现从以下几方面来讨论和分析液压系统中振动和噪声的产生因素和控制方法：
3.1 电机的振动和噪声控制
电机作为液压系统的动力源，运行时会产生振动和噪音，尤其在启动瞬间会产生较大振动，它的振动会传递给与之相连部件（如液压泵和油箱），进而影响整个系统的振动。

电机的振动很难完全消除，但可采取以下措施降低：
（1）电机的振动和噪声与其本身制造质量息息相关，选择电机时，尽量选择性能和振动状态优良的电机。

（2）给电机安装减震器或减震条，可有效降低电机振动。

（3）必要时，可给电机加软启动，减小电机启动时的冲击转矩，使电机平滑启动运行。

（4）严格控制接入电机的电流和电压，防止电机超速过载工作。

（5）定期给电机加注润滑油，防止电机内部磨损而产生不良噪声和振动。

3.2 液压泵的振动和噪声控制
液压泵作为液压系统的心脏，是产生振动和噪声的主要因素之一，对整个液压系统的振动起着重要作用。

液压泵内部零件的加工精度、传动轴安装误差、联轴器对中不良、泵体部分零件磨损，轴弯曲造成动平衡破坏均可使泵运转不稳定，而产生振动和噪声。

另外无论是柱塞泵、叶片泵、齿轮泵、螺杆泵，当吸入混有气体的油液时都会产生很大的振动和噪声，对泵本身和整个液压系统产生的危害极大。

可从以下几方面来控制液压泵的振动和噪声：（1）根据系统所需压力，流量及其变化的要求，结合液压泵自身性能和参数，选择适合的液压泵，防止液压泵超速，超载。

（2）电机与泵之间尽量采用挠性联轴器加弹性垫的连接方式，弹性垫可有效减缓转动冲击，泵架要保证加工精度，保证安装后同轴度不大于0.08。

（3）保证油液的清洁度符合泵的要求，防止油液内杂质造成泵体零件卡阻、磨损，使振动和噪声增大。

（4）泵吸油口和出油口尽量使用软连接，可有效降低泵的振动和振动的传递。

（5）为了防止泵出口的压力反冲，造成泵振动和损坏，可在泵出口加单向阀。

（6）防止液压泵工作时吸入空气和产生气穴。

可采取以下措施：
（1）初次使用泵时要先空载运转几分钟，排净泵内气体后，再加载运行，使用装有排气孔的泵时，初次使用需给排气孔注满油液，并将排气孔用软管与油箱相连，使出口没入液面以下。

（2）吸油管路通径尽量大而短，管口应切成45°，管口距油箱底部距离要大于2倍管径，防止泵吸油不畅产生局部低压，产生气穴。

（3）使用吸油过滤器的过滤器允许最大流量要在泵吸油流量的3倍以上，并定期更换滤芯；（4）根据环境气温，选择合理粘度液压油，温度过低时需将油箱油液加热到允许温度再启动泵，防止油的粘度过高，产生吸油困难；（5）吸油管路间连接处密封要良好，防止外界空气吸入管路内（此时连接处可能不会出现漏油现象）。

（6）尽量降低泵的吸油高度，自吸能力差的泵可增加辅助供油泵。

（7）泵吸油管路入口要没入液面一定距离，防止从入口吸入空气，要经常观察液位高度，及时补油。

（8）尽量减少油箱内油液混入空气。

3.3 阀体的振动
液压阀作为液压系统的控制元件，主要通过阀芯的移动来控制油液的流速、方向和压力，阀芯的频繁开闭或滑动，都会使油液与阀之间产生冲击产生振动，油液压力的急剧变化也容易使阀内部析出气泡，产生气蚀，而增大液压阀的振动和噪声。

另外阀体内进入杂质，导致阀芯磨损、卡滞，也会产生振动和噪声。

可从以下几方面来降低液压阀的振动和噪声：
（1）根据系统要求合理选型，使流经阀的流量和压力保持在阀的允许范围内；（2）流量大压力高时，采用先导溢流阀可有效降低溢流阀的振动和噪声；（3）对于流量大压力高的系统，换向阀在换向时液压冲击和阻力较大，宜采用电液换向阀，可采用电液阀先导阀叠加节流阻尼器的方法来延长阀芯换向时间，提高阀的换向平稳性，减小冲击和振动。

（4）为防止小
孔和锥阀等节流部分产生气穴，节流口前后压差尽量减小。

（5）保证液压油的清洁，防止阀的卡阻，磨损。

（6）保证阀件控制信号的稳定。

3.4 液压缸的振动
液压缸作为执行机构，负载的大小及变化，直接影响液压缸工作的稳定，另外缸体内空气的存在，加工精度、安装质量都是液压缸产生振动和噪声的因素，液压缸停止和运动瞬间产生的冲击会使液压缸产生极大振动和噪声，另外液压缸内密封圈和防尘圈安装的松紧，也会影响活塞移动阻力，当阻力过大时会产生摩擦声，甚至卡阻，液压缸的内泄也会使液压缸产生异常声响。

可从以下几个方面来降低液压缸的振动和噪声：（1）液压缸在正式工作前需先排出缸体内空气，空气的存在会使液压缸动作时产生爬行、抖动。

（2）液压缸的油口与管路尽量不采用刚性连接，最好使用胶管总成连接，可有效降低液压缸的震动。

（3）设计和装配时，防止滑动面配合过紧，当滑动面配合过紧，会出现接触面压力过高，油膜被破坏，造成干摩擦甚至拉伤内壁而产生异常噪声。

（4）合理控制密封圈和防尘圈的安装精度，使密封圈和防尘圈不能压的过紧，又不至太松而产生内泄，漏油。

（5）为了减小液压缸的冲击，可设计带缓冲的液压缸。

（6）另外适当添加平衡阀，调速阀，压力缓冲器，安全阀等都可提高液压缸的动作稳定性，从而减少振动和噪声，这些需要根据实际情况，适当加以应用。

3.5 管路的振动和噪声控制
管路作为传递流体介质的通道，是传递振动与噪声的重要媒介，管路中油液的压力脉动和冲击是产生管路振动和噪声的直接原因，另外管路的粗细、长度、安装方式，管夹安装密度及紧固程度也都影响着管路振动的强弱。

可以采取以下措施降低管路的振动和噪声：
（1）合理选取管路内径，尽量加大管径，降低油液在管内流速，减小冲击。

（2）尽量减少液压管路的弯曲，减少直角弯，从而减少油液在管路内的变向冲击。

（3）控制管路管夹的安装间距，不易过大，在管路的拐弯处需安装管夹，且管夹尽量固定在没有振动的构件上。

（4）必要时可在管路之间加一段软管来减轻管路振动和振动传递。

（5）管路布置要合理，防止相互交叉，接触。

3.6 油箱的振动控制
油箱本身虽不产生震动，但由于体积大，与振动源接触机会多，所以振动源的振动都可能会传递给油箱，而油箱的振动又会传递给其他液压部件，所以要尽量减小油箱振动。

可采用以下办法：
（1）油箱需放在平整牢固的基础上，对于较大的油箱可以安装地脚螺栓固定。

（2）尽量使油箱和振动较大的元件分离，比如把电机泵组和油箱分离安装，最大程度减小振动传递和共振。

（3）加强油箱刚度。

油箱壁不能太薄，必要时可增加加强筋。

3.7 其他
要注意对液压系统的维护和保养，时常检查液压系统连接部件松紧，检查液压元件运行情况，发现异常时尽早处理，防止振动的扩大。

油液作为液压系统的血液，一定要保证其清洁，具有良好的性能，严格控制油液油温，禁止不同型号油液混用，防止油液变质。

液压元件本身材质的好坏、生产加工精度、装配质量以及设计思路的不同都直接影响着元件本身的性能，在选型时要选择质量有保证的品牌和厂家，并做好收货时的质量验收，最大限度减少因元件本身质量问题造成的振动。

在压力脉动和压力冲击较大的地方加蓄能器，是降低系统振动的重要方法。

另外液压原理图的设计不合理，也是系统产生振动和噪声的重要原因，所以能够根据实际情况设计出符合实际要求的原理图，是解决液压系统振动和噪声的重要因素。

4 结语
虽然液压系统的振动和噪声无法彻底根除，但我们可以从系统设计、选型、安装、调试等各方面采取有效措施最大化地降低系统的振动和噪声，从而保证整个液压系统的稳定运行。

参考文献
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