液压系统的噪声及对策.doc

目录摘要第一章液压系统的发展历史及发展趋势11.1液压系统的发展历史11.2液压系统的组成11.3液压系统的特点分析11.31液压系统的优点分析11.3.2液压系统的缺点分析21.4液压系统的应用范围21.5液压系统的发展趋势3第二章液压系统产生噪声的原因分析42.1液压系统的噪声的定义42.2液压系统产生噪声的主要原因分析42.2.1电动机、液压泵产生的噪声分析42.2.2各种阀体产生的噪声原因分析52.2.3气穴及气泡产生噪声的原因分析52.2.4油箱产生噪声的原因分析62.2.5管道产生噪声的原因分析62.2.6机械零件的振动产生噪声的原因分析7第三章液压系统噪声的危害8第四章液压系统的噪声控制94.1合理选择电动机和液压泵94.2气穴及气泡产生的噪声的处理措施104.3降低控制阀的流体噪声104.3.1溢流阀的噪声的处理方式104.3.2降低换向阀的冲击114.3.3流量阀的噪声的降低124.3.4单向阀的振动和撞击的处理124.3.5减压阀的噪声的处理134.4油箱的设计134.5防止管道振动液压系统的振动144.6机械零件的振动产生的噪声的消除154.7电动机与液压泵之间产生的机械噪声与控制154.8隔声和吸声措施隔声措施15第五章现场诊断与处理175.1机械振动噪声的诊断处理175.2气穴噪声的诊断处理17第六章液压系统噪声及其对策的研究意义18第七章小结19致谢语20英文摘要21参考文献22液压系统的噪声及对策摘要：噪声是液压系统常见的故障之一，分析处理这一故障有利于维护系统正常运行。本论文对液压系统产生噪声的原因进行了分析，并根据不同噪声产生的机理，提出了行之有效的控制措施。通过分析液压系统电动机、液压泵、各种控制阀等各种辅助装置产生机械噪声和液体噪声的各种噪声源。从液压系统噪声源和传递辐射噪声的渠道这两方面考虑，采取措施降低和防治液压系统的噪声。在液压系统设计过程中，分别对液压泵的选择、电动机冷却风扇和通风口形状设计、液压泵和电动机的安装、液压阀的选择、阀芯的设计和节流口的设计、油箱的选择和设计、油管的选用及管路的安装设计，提出了相应的措施。分析了液压系统噪声产生的原因，提出了在现场维修过程中故障的判断方法与处理手段。研究此课题的意义是为了和最新技术的发展保持同步，液压技术必须不断发展，不断提高和改进元件和系统的性能，以满足日益变化的市场需求。关键词：液压系统噪声危害分析与控制现场诊断措施2010届机械设计制造及其自动化毕业设计（论文）第1页共26页第一章液压系统的发展历史及发展趋势1.1液压系统的发展历史液压系统和气压传动称为流体传动，是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，1795年英国约瑟夫布拉曼(JosephBraman，17491814)，在伦敦用水作为工作介质,以水压机的形式将其应用于工业上，诞生了世界上第一台水压机。1905年将工作介质水改为油（液压油缸）,又进一步得到改善。第一次世界大战(19141918)后液压传动广泛应用，特别是1920年以后，发展更为迅速。液压站大约在19世纪末20世纪初的20年间，才开始进入正规的工业生产阶段。1925年维克斯(F.Vikers)发明了压力平衡式叶片泵，为近代液压元件工业或液压传动的逐步建立奠定了基础。20世纪初康斯坦丁尼斯克(GConstantimsco)对能量波动传递所进行的理论及实际研究；1910年对液力传动(液力联轴节、液力变矩器等)方面的贡献，使这两方面领域得到了发展。第二次世界大战(19411945)期间，在美国机床中有30%应用了液压传动。应该指出，日本液压传动的发展较欧美等国家晚了近20多年。在1955年前后，日本迅速发展液压传动，1956年成立了“液压工业会”。近2030年间，日本液压传动发展之快，居世界领先地位。1.2液压系统的组成一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和液压油。液压机是利用液体来传递压力的设备。动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，指液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力。液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。执行元件如液压缸和液压马达，它们的作用是将液体的压力能转换为机械能，驱动负载作直线往复运动或回转运动。控制元件（如各种液压阀）在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。根据控制功能的不同，液压阀可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又分为益流阀（安全阀）、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。辅助元件包括油箱、滤油器、油管及管接头、密封圈、快换接头、高压球阀、胶管总成、测压接头、压力表、油位油温计等。液压油是液压系统中传递能量的工作介质，有各种矿物油、乳化液和合成型液压油等几大类。1.3液压系统的特点1.3.1液压系统的优点分析（1）灵活：密闭液体是最灵活的动力源，具有优秀的力转移性能。利用管道和软管取代机械部件可以排除布局问题。可以方便灵活地布置传动机构，这是比机械传动优越的地方。目前闭式系统变量泵均为集成式结构，补油泵及补油、溢流、控制等功能阀组集成于液压泵上，使管路连接变得简单，不仅缩小了安装空间，而且减少了由管路连接造成的泄漏杜鹤淦：液压系统的噪音污染及对策第2页共26页和管道振动，提高了系统的可靠性，简化了操作过程。（2）力放大、速度调整容易：极小的力可以移动和控制大得多的力，可在大范围内实现无级调速。（3）平稳：液压系统在运行过程中平稳和安静。振动保持在最低程度。传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定。（4）简易：这种系统中几乎没有运动部件并且磨损点较少，并且系统可自动润滑。（5）简洁：与复杂的机械装置相比，部件设计更加简单。液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。例如，液压马达尺寸比产生相同功率的电动机小得多。（6）经济：简易和紧凑，使系统经济节能，系统在使用过程中，几乎不损耗功率。（7）安全：液压装置易于实现过载保护。借助于溢流阀保护系统，不致由于过载而受损。同时液压件能自行润滑，因此使用寿命长。（8）液压传动容易实现自动化：借助于各种控制阀，特别是采用液压控制和电气控制结合使用时，能很容易地实现复杂的自动工作循环，而且可以实现遥控。（9）液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，便于设计、制造和推广使用。（10）由于仅有少量油液从油箱中吸取，减少了油箱的损耗。（11）补油系统不仅能在主泵的排量发生变化时保证容积式传动的响应，提高系统的动作频率，还能增加主泵进油口处压力，防止大流量时产生气蚀，可有效提高泵的转速和防止泵吸空，提高工作寿命；补油系统中装有过滤器，提高传动装置的可靠性和使用寿命；另外，补油泵还能方便的为一些低压辅助机构提供动力。1.3.1液压系统的缺点分析由于液压部件是精密部件并在高压力之下使用，因此需要良好的维护保养，以防止生锈、腐蚀、污垢、油变质等等，所以需要良好的维护保养，必须保持清洁和使用适当的液压油。（1）液压系统中的漏油等因素，影响运动的平稳性和正确性，使得液压传动不能保证严格的传动比。（2）液压传动对油温的变化比较敏感，温度变化时，液体粘性变化，引起运动特性的变化，使得工作的稳定性受到影响，所以它不宜在温度变化很大的环境条件下工作。（3）为了减少泄漏，以及为了满足某些性能上的要求，液压元件的配合件制造精度要求较高，加工工艺较复杂。（4）液压传动要求有单独的能源，不像电源那样使用方便。（5）液压系统发生故障不易检查和排除。1.4液压系统的应用范围液压系统有许多突出的优点，因此它的应用非常广泛，如一般工业用的塑料加工机械、压力机械、机床等；行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等；钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等；土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等；发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等等；船舶用的甲板起重机械(绞车)、船头门、舱壁阀、船尾推进器等；特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等；军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。2010届机械设计制造及其自动化毕业设计（论文）第3页共26页1.5液压系统的发展趋势我国的液压工业开始于20世纪50年代，目前正处于迅速发展，提高的阶段。其产品最初只用于机床和锻压设备，后来才用到拖拉机和工程机械上。自从1964年从国外引进一些液压元件生产技术，同时进行自行设计液压产品以来，我国的液压件生产已从低压到高压形成系列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用。70年代起更加速了对国外先进液压产品和技术的有计划引进，消化，吸收和国产化工作，以确保我国的液压技术能在产品质量，经济效益，研究开发等各个方面全方位地赶上世界水平。随着工业迅猛发展逐日发展壮大，相继建立了科研机构和专业生产厂家，从事液压技术研究和液压产品生产。他们不但能生产液压泵，液压阀等液压元件，还设计制造了许多新型液压的元件，如电液比例阀，电液伺服阀等。到目前为止，液压元件的生产，已成为了我国液压元件产品的生产系列。液压技术的发展正向着高效率，高精度，高性能方向迈进。液压元件向着体积小，重量轻，微型化和集成化方向发展，液压技术，交流液压等新兴的液压技术正在开拓。又由于计算机的应用，更大大地推进了液压技术的发展，像液压系统的辅助设计，计算机仿真和优化，微机控制等工作，也都取得了显著成果。当前，液压技术在实现高压，高速，大功率，高效率，低噪音，经久耐用，高度集成化等各项要求方面都取得了重大的进展，在完善比例控制，伺服控制，数字控制等技术上也有许多新成就。此外，在液压元件和液压系统的计算机辅助设计，计算机仿真和优化以及微机控制等开发性工作方面，日益显示出显著的成绩。微电子技术的进展，渗透到液压与气动技术中并与之结合，创造出了很多高可靠性，低成本的微型节能元件，为液压气动技术在工业各部门中的应用开辟了更为广泛的前景。杜鹤淦：液压系统的噪音污染及对策第4页共26页第二章液压系统产生噪声的原因分析2.1液压系统噪声的定义从物理定义而言，振幅和频率上完全无规律的震荡称之为噪声。液压传动系统是由电动机、液压泵、各种控制阀、液压缸与马达及各种辅助装置（管道、油箱、冷却器）等组成。由于流量与压力的脉动、冲击、气穴、紊流、旋涡而产生液体噪声，同时传至各种支架和基础部件并引起振动，形成机械噪声。因为一般液压系统有噪声发生时，系统往往不能正常工作，所以分析噪声产生的原因，即是降低噪声的前提，同时也是排除故障的所必需的。所以，噪声作为一种污染或故障，正日益受到人们的重视。国际标准化组织（ISO）己经提出了噪声标准，液压传动中的噪声级，一般规定不得超过70、80dB。近年来，随着液压技术向高速、高压和大功率方向发展，液压系统的噪声也日趋严重，并成为阻碍液压系统功率密度进一步提高的主要因素。因此，研制低噪声的液压元件和降低液压系统的噪声是必要的。2.2液压系统产生噪声的主要原因分析随着改革开放的不断深入，高精尖设备的数量在日益增加，特别是液压传动技术向高速、高压和大功率方向的发展，液压系统的噪声，液压系统的噪声问题逐渐成为制约液压技术发展的重要因素之一。液压系统中噪声的产生及其传播，不但与液压元件的设计制造和工作过程等因素有关，而且与系统设计安装及维护等因素有联系。通常，液压系统噪声可分为单个元件噪声、系统噪声及机械原因引起的噪声。单个元件噪声的消除更多依靠元件设计，制造技术和工艺的改进提高，而对由机械原因引起的噪声消除，则需结合系统安装实施机械减噪措施。液压系统发出的噪声是指液压油箱到执行机构的整个系统循环回路中，由于局部液流状况的突然剧烈的变化而产生的液体噪声，及其引起的其他机械部件的共振噪声，系统噪声可以通过在液压系统设计中对元件参数的优化选配和对管路的合理布置等进行消减。液压系统噪声源及控制方法在液压传动系统中，各元件或部件产生或传递噪声的程度是不同的，其名次排列见(表2-1)元（部）件名称油箱滤油器液压泵溢流阀压力阀节流阀方向阀液压缸管道产生噪声名次661234555传递噪声名次142334322表2-1液压元（部）件产生和传递噪声的名次表2.2.1电动机、液压泵产生的噪声分析(1)冷却风扇产生的空气动力噪声。(2)转子和轴承不平衡运转、电磁振动、各种零部件（机壳、端盖等）振动引起的噪声。(3)流体噪声影响流体噪声即齿轮泵、柱塞泵和叶片泵的工作腔，都会产生不同程度的流量脉动，当脉动遇到阻力时将转换成压力脉动，从而产生脉动噪声和机械振动噪声。泵的流体噪声由多种频