液壓系統(tǒng)的噪聲及對策.doc

目錄摘要第一章液壓系統(tǒng)的發(fā)展歷史及發(fā)展趨勢11.1液壓系統(tǒng)的發(fā)展歷史11.2液壓系統(tǒng)的組成11.3液壓系統(tǒng)的特點分析11.31液壓系統(tǒng)的優(yōu)點分析11.3.2液壓系統(tǒng)的缺點分析21.4液壓系統(tǒng)的應用范圍21.5液壓系統(tǒng)的發(fā)展趨勢3第二章液壓系統(tǒng)產(chǎn)生噪聲的原因分析42.1液壓系統(tǒng)的噪聲的定義42.2液壓系統(tǒng)產(chǎn)生噪聲的主要原因分析42.2.1電動機、液壓泵產(chǎn)生的噪聲分析42.2.2各種閥體產(chǎn)生的噪聲原因分析52.2.3氣穴及氣泡產(chǎn)生噪聲的原因分析52.2.4油箱產(chǎn)生噪聲的原因分析62.2.5管道產(chǎn)生噪聲的原因分析62.2.6機械零件的振動產(chǎn)生噪聲的原因分析7第三章液壓系統(tǒng)噪聲的危害8第四章液壓系統(tǒng)的噪聲控制94.1合理選擇電動機和液壓泵94.2氣穴及氣泡產(chǎn)生的噪聲的處理措施104.3降低控制閥的流體噪聲104.3.1溢流閥的噪聲的處理方式104.3.2降低換向閥的沖擊114.3.3流量閥的噪聲的降低124.3.4單向閥的振動和撞擊的處理124.3.5減壓閥的噪聲的處理134.4油箱的設計134.5防止管道振動液壓系統(tǒng)的振動144.6機械零件的振動產(chǎn)生的噪聲的消除154.7電動機與液壓泵之間產(chǎn)生的機械噪聲與控制154.8隔聲和吸聲措施隔聲措施15第五章現(xiàn)場診斷與處理175.1機械振動噪聲的診斷處理175.2氣穴噪聲的診斷處理17第六章液壓系統(tǒng)噪聲及其對策的研究意義18第七章小結(jié)19致謝語20英文摘要21參考文獻22液壓系統(tǒng)的噪聲及對策摘要：噪聲是液壓系統(tǒng)常見的故障之一，分析處理這一故障有利于維護系統(tǒng)正常運行。本論文對液壓系統(tǒng)產(chǎn)生噪聲的原因進行了分析，并根據(jù)不同噪聲產(chǎn)生的機理，提出了行之有效的控制措施。通過分析液壓系統(tǒng)電動機、液壓泵、各種控制閥等各種輔助裝置產(chǎn)生機械噪聲和液體噪聲的各種噪聲源。從液壓系統(tǒng)噪聲源和傳遞輻射噪聲的渠道這兩方面考慮，采取措施降低和防治液壓系統(tǒng)的噪聲。在液壓系統(tǒng)設計過程中，分別對液壓泵的選擇、電動機冷卻風扇和通風口形狀設計、液壓泵和電動機的安裝、液壓閥的選擇、閥芯的設計和節(jié)流口的設計、油箱的選擇和設計、油管的選用及管路的安裝設計，提出了相應的措施。分析了液壓系統(tǒng)噪聲產(chǎn)生的原因，提出了在現(xiàn)場維修過程中故障的判斷方法與處理手段。研究此課題的意義是為了和最新技術(shù)的發(fā)展保持同步，液壓技術(shù)必須不斷發(fā)展，不斷提高和改進元件和系統(tǒng)的性能，以滿足日益變化的市場需求。關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng)噪聲危害分析與控制現(xiàn)場診斷措施2010屆機械設計制造及其自動化畢業(yè)設計（論文）第1頁共26頁第一章液壓系統(tǒng)的發(fā)展歷史及發(fā)展趨勢1.1液壓系統(tǒng)的發(fā)展歷史液壓系統(tǒng)和氣壓傳動稱為流體傳動，是根據(jù)17世紀帕斯卡提出的液體靜壓力傳動原理而發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，1795年英國約瑟夫布拉曼(JosephBraman，17491814)，在倫敦用水作為工作介質(zhì),以水壓機的形式將其應用于工業(yè)上，誕生了世界上第一臺水壓機。1905年將工作介質(zhì)水改為油（液壓油缸）,又進一步得到改善。第一次世界大戰(zhàn)(19141918)后液壓傳動廣泛應用，特別是1920年以后，發(fā)展更為迅速。液壓站大約在19世紀末20世紀初的20年間，才開始進入正規(guī)的工業(yè)生產(chǎn)階段。1925年維克斯(F.Vikers)發(fā)明了壓力平衡式葉片泵，為近代液壓元件工業(yè)或液壓傳動的逐步建立奠定了基礎。20世紀初康斯坦丁尼斯克(GConstantimsco)對能量波動傳遞所進行的理論及實際研究；1910年對液力傳動(液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等)方面的貢獻，使這兩方面領域得到了發(fā)展。第二次世界大戰(zhàn)(19411945)期間，在美國機床中有30%應用了液壓傳動。應該指出，日本液壓傳動的發(fā)展較歐美等國家晚了近20多年。在1955年前后，日本迅速發(fā)展液壓傳動，1956年成立了“液壓工業(yè)會”。近2030年間，日本液壓傳動發(fā)展之快，居世界領先地位。1.2液壓系統(tǒng)的組成一個完整的液壓系統(tǒng)由五個部分組成，即動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件和液壓油。液壓機是利用液體來傳遞壓力的設備。動力元件的作用是將原動機的機械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，指液壓系統(tǒng)中的油泵，它向整個液壓系統(tǒng)提供動力。液壓泵的結(jié)構(gòu)形式一般有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵。執(zhí)行元件如液壓缸和液壓馬達，它們的作用是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能，驅(qū)動負載作直線往復運動或回轉(zhuǎn)運動?？刂圃ㄈ绺鞣N液壓閥）在液壓系統(tǒng)中控制和調(diào)節(jié)液體的壓力、流量和方向。根據(jù)控制功能的不同，液壓閥可分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又分為益流閥（安全閥）、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)整閥、分流流閥等；方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。根據(jù)控制方式不同，液壓閥可分為開關(guān)式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。輔助元件包括油箱、濾油器、油管及管接頭、密封圈、快換接頭、高壓球閥、膠管總成、測壓接頭、壓力表、油位油溫計等。液壓油是液壓系統(tǒng)中傳遞能量的工作介質(zhì)，有各種礦物油、乳化液和合成型液壓油等幾大類。1.3液壓系統(tǒng)的特點1.3.1液壓系統(tǒng)的優(yōu)點分析（1）靈活：密閉液體是最靈活的動力源，具有優(yōu)秀的力轉(zhuǎn)移性能。利用管道和軟管取代機械部件可以排除布局問題。可以方便靈活地布置傳動機構(gòu)，這是比機械傳動優(yōu)越的地方。目前閉式系統(tǒng)變量泵均為集成式結(jié)構(gòu)，補油泵及補油、溢流、控制等功能閥組集成于液壓泵上，使管路連接變得簡單，不僅縮小了安裝空間，而且減少了由管路連接造成的泄漏杜鶴淦：液壓系統(tǒng)的噪音污染及對策第2頁共26頁和管道振動，提高了系統(tǒng)的可靠性，簡化了操作過程。（2）力放大、速度調(diào)整容易：極小的力可以移動和控制大得多的力，可在大范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速。（3）平穩(wěn)：液壓系統(tǒng)在運行過程中平穩(wěn)和安靜。振動保持在最低程度。傳遞運動均勻平穩(wěn)，負載變化時速度較穩(wěn)定。（4）簡易：這種系統(tǒng)中幾乎沒有運動部件并且磨損點較少，并且系統(tǒng)可自動潤滑。（5）簡潔：與復雜的機械裝置相比，部件設計更加簡單。液壓傳動裝置的重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、慣性小。例如，液壓馬達尺寸比產(chǎn)生相同功率的電動機小得多。（6）經(jīng)濟：簡易和緊湊，使系統(tǒng)經(jīng)濟節(jié)能，系統(tǒng)在使用過程中，幾乎不損耗功率。（7）安全：液壓裝置易于實現(xiàn)過載保護。借助于溢流閥保護系統(tǒng)，不致由于過載而受損。同時液壓件能自行潤滑，因此使用壽命長。（8）液壓傳動容易實現(xiàn)自動化：借助于各種控制閥，特別是采用液壓控制和電氣控制結(jié)合使用時，能很容易地實現(xiàn)復雜的自動工作循環(huán)，而且可以實現(xiàn)遙控。（9）液壓元件已實現(xiàn)了標準化、系列化和通用化，便于設計、制造和推廣使用。（10）由于僅有少量油液從油箱中吸取，減少了油箱的損耗。（11）補油系統(tǒng)不僅能在主泵的排量發(fā)生變化時保證容積式傳動的響應，提高系統(tǒng)的動作頻率，還能增加主泵進油口處壓力，防止大流量時產(chǎn)生氣蝕，可有效提高泵的轉(zhuǎn)速和防止泵吸空，提高工作壽命；補油系統(tǒng)中裝有過濾器，提高傳動裝置的可靠性和使用壽命；另外，補油泵還能方便的為一些低壓輔助機構(gòu)提供動力。1.3.1液壓系統(tǒng)的缺點分析由于液壓部件是精密部件并在高壓力之下使用，因此需要良好的維護保養(yǎng)，以防止生銹、腐蝕、污垢、油變質(zhì)等等，所以需要良好的維護保養(yǎng)，必須保持清潔和使用適當?shù)囊簤河?。?）液壓系統(tǒng)中的漏油等因素，影響運動的平穩(wěn)性和正確性，使得液壓傳動不能保證嚴格的傳動比。（2）液壓傳動對油溫的變化比較敏感，溫度變化時，液體粘性變化，引起運動特性的變化，使得工作的穩(wěn)定性受到影響，所以它不宜在溫度變化很大的環(huán)境條件下工作。（3）為了減少泄漏，以及為了滿足某些性能上的要求，液壓元件的配合件制造精度要求較高，加工工藝較復雜。（4）液壓傳動要求有單獨的能源，不像電源那樣使用方便。（5）液壓系統(tǒng)發(fā)生故障不易檢查和排除。1.4液壓系統(tǒng)的應用范圍液壓系統(tǒng)有許多突出的優(yōu)點，因此它的應用非常廣泛，如一般工業(yè)用的塑料加工機械、壓力機械、機床等；行走機械中的工程機械、建筑機械、農(nóng)業(yè)機械、汽車等；鋼鐵工業(yè)用的冶金機械、提升裝置、軋輥調(diào)整裝置等；土木水利工程用的防洪閘門及堤壩裝置、河床升降裝置、橋梁操縱機構(gòu)等；發(fā)電廠渦輪機調(diào)速裝置、核發(fā)電廠等等；船舶用的甲板起重機械(絞車)、船頭門、艙壁閥、船尾推進器等；特殊技術(shù)用的巨型天線控制裝置、測量浮標、升降旋轉(zhuǎn)舞臺等；軍事工業(yè)用的火炮操縱裝置、船舶減搖裝置、飛行器仿真、飛機起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等。2010屆機械設計制造及其自動化畢業(yè)設計（論文）第3頁共26頁1.5液壓系統(tǒng)的發(fā)展趨勢我國的液壓工業(yè)開始于20世紀50年代，目前正處于迅速發(fā)展，提高的階段。其產(chǎn)品最初只用于機床和鍛壓設備，后來才用到拖拉機和工程機械上。自從1964年從國外引進一些液壓元件生產(chǎn)技術(shù)，同時進行自行設計液壓產(chǎn)品以來，我國的液壓件生產(chǎn)已從低壓到高壓形成系列，并在各種機械設備上得到了廣泛的使用。70年代起更加速了對國外先進液壓產(chǎn)品和技術(shù)的有計劃引進，消化，吸收和國產(chǎn)化工作，以確保我國的液壓技術(shù)能在產(chǎn)品質(zhì)量，經(jīng)濟效益，研究開發(fā)等各個方面全方位地趕上世界水平。隨著工業(yè)迅猛發(fā)展逐日發(fā)展壯大，相繼建立了科研機構(gòu)和專業(yè)生產(chǎn)廠家，從事液壓技術(shù)研究和液壓產(chǎn)品生產(chǎn)。他們不但能生產(chǎn)液壓泵，液壓閥等液壓元件，還設計制造了許多新型液壓的元件，如電液比例閥，電液伺服閥等。到目前為止，液壓元件的生產(chǎn)，已成為了我國液壓元件產(chǎn)品的生產(chǎn)系列。液壓技術(shù)的發(fā)展正向著高效率，高精度，高性能方向邁進。液壓元件向著體積小，重量輕，微型化和集成化方向發(fā)展，液壓技術(shù)，交流液壓等新興的液壓技術(shù)正在開拓。又由于計算機的應用，更大大地推進了液壓技術(shù)的發(fā)展，像液壓系統(tǒng)的輔助設計，計算機仿真和優(yōu)化，微機控制等工作，也都取得了顯著成果。當前，液壓技術(shù)在實現(xiàn)高壓，高速，大功率，高效率，低噪音，經(jīng)久耐用，高度集成化等各項要求方面都取得了重大的進展，在完善比例控制，伺服控制，數(shù)字控制等技術(shù)上也有許多新成就。此外，在液壓元件和液壓系統(tǒng)的計算機輔助設計，計算機仿真和優(yōu)化以及微機控制等開發(fā)性工作方面，日益顯示出顯著的成績。微電子技術(shù)的進展，滲透到液壓與氣動技術(shù)中并與之結(jié)合，創(chuàng)造出了很多高可靠性，低成本的微型節(jié)能元件，為液壓氣動技術(shù)在工業(yè)各部門中的應用開辟了更為廣泛的前景。杜鶴淦：液壓系統(tǒng)的噪音污染及對策第4頁共26頁第二章液壓系統(tǒng)產(chǎn)生噪聲的原因分析2.1液壓系統(tǒng)噪聲的定義從物理定義而言，振幅和頻率上完全無規(guī)律的震蕩稱之為噪聲。液壓傳動系統(tǒng)是由電動機、液壓泵、各種控制閥、液壓缸與馬達及各種輔助裝置（管道、油箱、冷卻器）等組成。由于流量與壓力的脈動、沖擊、氣穴、紊流、旋渦而產(chǎn)生液體噪聲，同時傳至各種支架和基礎部件并引起振動，形成機械噪聲。因為一般液壓系統(tǒng)有噪聲發(fā)生時，系統(tǒng)往往不能正常工作，所以分析噪聲產(chǎn)生的原因，即是降低噪聲的前提，同時也是排除故障的所必需的。所以，噪聲作為一種污染或故障，正日益受到人們的重視。國際標準化組織（ISO）己經(jīng)提出了噪聲標準，液壓傳動中的噪聲級，一般規(guī)定不得超過70、80dB。近年來，隨著液壓技術(shù)向高速、高壓和大功率方向發(fā)展，液壓系統(tǒng)的噪聲也日趨嚴重，并成為阻礙液壓系統(tǒng)功率密度進一步提高的主要因素。因此，研制低噪聲的液壓元件和降低液壓系統(tǒng)的噪聲是必要的。2.2液壓系統(tǒng)產(chǎn)生噪聲的主要原因分析隨著改革開放的不斷深入，高精尖設備的數(shù)量在日益增加，特別是液壓傳動技術(shù)向高速、高壓和大功率方向的發(fā)展，液壓系統(tǒng)的噪聲，液壓系統(tǒng)的噪聲問題逐漸成為制約液壓技術(shù)發(fā)展的重要因素之一。液壓系統(tǒng)中噪聲的產(chǎn)生及其傳播，不但與液壓元件的設計制造和工作過程等因素有關(guān)，而且與系統(tǒng)設計安裝及維護等因素有聯(lián)系。通常，液壓系統(tǒng)噪聲可分為單個元件噪聲、系統(tǒng)噪聲及機械原因引起的噪聲。單個元件噪聲的消除更多依靠元件設計，制造技術(shù)和工藝的改進提高，而對由機械原因引起的噪聲消除，則需結(jié)合系統(tǒng)安裝實施機械減噪措施。液壓系統(tǒng)發(fā)出的噪聲是指液壓油箱到執(zhí)行機構(gòu)的整個系統(tǒng)循環(huán)回路中，由于局部液流狀況的突然劇烈的變化而產(chǎn)生的液體噪聲，及其引起的其他機械部件的共振噪聲，系統(tǒng)噪聲可以通過在液壓系統(tǒng)設計中對元件參數(shù)的優(yōu)化選配和對管路的合理布置等進行消減。液壓系統(tǒng)噪聲源及控制方法在液壓傳動系統(tǒng)中，各元件或部件產(chǎn)生或傳遞噪聲的程度是