液压阀的噪声控制探讨.pdf

Hv d r a ul i c s Pn e uma t i c s＆ Se a l s ／ No ． 5． 2 01 l 液压阀的噪声控制探讨 马宪 亭 ， 1 ． 淮安信息职业技术学院 ， 江苏淮安 ， 2 2 3 0 0 3 ； 2 ． 江苏 省 电子产 品装备 制造 工程 技术 研究 与开 发 中心 ， 江 苏淮 安2 2 3 0 0 3 摘 要 分 析了液压 阀噪声 的类 型及其产生的原因 ， 针对不 同类 型， 从液压阀结构设计 、 加工制造 、 系统优化 、 安装和维护等方面人 手 提出了控制和降低噪声 的有效措施 。 关键词 液压控制阀 ； 噪声 ； 控制 中图分类号 T H1 3 7 ． 5 1 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 1 0 5 - 0 0 0 1 0 3 A Re s e a r c h o n t h e No i s e Co n t r o l o f t h e Hy d r a u l i c Va l v e MA Xi a n t i n g 。 1 ． Hu a i a n Co l l e g e o f I n f o r ma t i o n T e c h n o l o g y ，Hu a i a n 2 2 3 0 0 3， C h i n a ； 2 ．J i a n g s u El e c t r o n i c P r o d u c t Eq u i p me n Ma n u f a c t u r i n g T e c h n o l o gy R e s e a r c h a n d D e v e l o p m e n t C e n t e r ， H u a i a n 2 2 3 0 0 3 ， C h i n a Ab s t r a c t I n t h i s t h e s i s t y p e s a n d c a u s e s o f h y d r a u l i c v alv e n o i s e s a r e a n a l y z e d ． As r e g a r d s d i ff e r e n t n o i s e t y p e s ， e ff e c t i v e me a s u r e s c o n c e rni n g h o w t o r e d u c e a n d c o n t r o l t h e n o i s e ， a l l o wi n g f o r s u c h a s p e c t s a s s t r u c t u r e d e s i g n ， ma n u f a c t u r i n g ， s y s t e m o p t i mi z a t i o n ， i n s t a l l a t i o n a n d ma i n t e n a n c e o f the h y d r a u l i c v alv e ， a r e p r o p o s e d ． Ke y W o r d s h y d r a u l i c v a l v e s ； n o i s e ； c o n t r o l O 弓I 舌 液压 阀的基本结构主要包括阀芯 、阀体和操纵装 置 ， 其原理是利用阀芯在阀体内的相对运动来控制阀M 的通 断及开 口的大 小 ， 实 现压力 、 方 向和流量 的控制 。 液 压阀在工作中产生的噪声有机械噪声和流体噪声两类。 机械噪声主要是由于阀芯与阀座或阀体凹槽 、 凸台之间 的摩擦振动产生的。流体噪声主要是由于液压阀在节 流、 换 向、 溢流时 ， 阀体内油液的流速 、 方 向以及背压发 生变化， 使阀件及管道的壁面发生冲击振动产生的。为 了保证液压系统有良好的工作性能， 应对液压阀的噪声 进 行控 制。 1 液压 阀的噪声原 因分析 1 ． 1 高速喷流噪声 当油液通过阀口时 ，在节流口处产生较高的流速 。 使得该处油液压力变低 ， 当低于大气压时 ， 溶解于油液 中的空气便分离出来 ， 产生大量气泡 ， 这些气泡在管路 中随油 液压力 回升破 灭后 ，油液 快速 补充 产生 冲击 ． 可 收稿 日期 2 0 1 0 1 2 0 6 作者简介 马宪亭 1 9 6 1 一 ， 男 ， 山东郓城人 ， 副教授 ， 高级 工程师 ， 主要从 事机电一体化 、 液压与气动技术方 面的教学与科研工作。 产生 2 0 0 H z以上的流体噪声 。 如图 1 所示的节流阀针阀式节流 E l ， 针阀在使用过 程中因频繁开启而过度磨损 ， 使针阀锥面与阀座不能密 合 ， 造成 流量不 稳定 ， 产生 压力波 动而 引发噪声 。 图 l 针 阀式 节 流 13不 意 图 1 ． 2白激振 动 噪声 压力 阀、 单向阀的阀芯都支持在弹簧上 ， 在油液压 力 的作用下构成一个封闭的质量一 弹簧振动系统 ， 由于 阀体 、 阀座加工精度问题 ， 封闭的质量一 弹簧振动系统 与管路 、阻尼系统等负载相匹配的有关参数超过临界 值时 ，阀芯就会因压力脉动或其它振动而产生持续 的 自激振动和异常噪声 ，这些噪声多为高频噪声 ，呈现 “ 嗡嗡” 叫声。压力 、 温度越高这种 白激振动噪声就越容 易发 生 ， 此噪 声在 先导式 溢 流 阀上 最 易发生 。 液 压 气 动 与 密 封 ， 2 0 1 1年 第 5期 1 ． 3 液压 冲击 噪声 当液压 阀打开或关闭时 ，使压力差很大的两个油 路接通或截止 ， 造成局部的压力突然升高 ， 便形成液压 冲击而引起振动和噪声。如电磁换向阀快速切换时 时 间 约为 0 ． 0 8 ～ 0 ． 1 2 s ， 油路 突然 关 闭或 油液 突然 换 向 ． 以 及溢流阀突然打开使液压泵卸载时，都会产生一定的 液压 冲击 。同时， 液压冲击波传到液压泵 、 液压缸时又 产生冲击振动和噪声。 1 ． 4 振动高频噪声 液压阀的阀芯或阀体的工作部位存在某些制造缺 陷 如圆度 、 圆跳动度超差 或磨损明显 ， 在工作时阀芯 会发生径 向或轴 向振动 ，使 阀处于不稳定的高频振动 状态 而发生 一种 “ 哨鸣 ” 的颤 振声 ， 频率 约 为2 0 0 0 40 00 Hz 。 2 液压 阀噪声 的控制措 施 2 ． 1 提高节流口下游背压。 防止产生气穴 防止液压 阀产生高速喷流噪声的思路是提高节流 口下游背压 ， 使该压力高于空气分离压的临界值 ， 以防 止气体的析出， 避免气穴现象的发生。 1 采取多级节流形式。如将流量阀的节流部分分 成几段 ， 同时节流 ， 提高背压。 2 改变阀体内回油腔的结构形状。为避免节流后 产生涡流 ， 将阀体的回油腔做成狭窄的长锥面缝隙 ， 用 以减小液流的突然收缩和突然扩散 ， 消除涡流。增大阀 芯半锥角 ， 并保持阀芯半锥角 与阀座半锥角 的差 值在 3 。 之间 ， 使油液经环形阀口喷向中心， 油液相互 冲 撞失去一部分动能， 降低了流速噪声。 3 对于滑 阀， 锐边 阀口 或凸台 尽量取小值 ， 圆 弧阀 口 或凸台 取大值 ， 降低油液的不稳定性。 另外 ，还 可 以将 阀 芯设计 成 圆 弧形 状 ，如 图 2所 示 。圆弧形的阀芯可改变油液的流动状态 ， 避免涡流的 发生 ， 降低油液的不稳定性及压力波动 ， 从而降低了噪 声 图 2圆 弧 形 阀 芯示 意 图 2 ． 2 合 理设计 阀的有 关参数 。 减 少振动 和噪声 以先导型溢流阀为例 ， 其 自激振动噪声与导阀、 主 阀和 阀座 的形状 、 尺寸 和加 工精 度有关 。 2 1 减少导阀座的小孔直径 d 。 和锥角 2 ， 提高油 液压力的稳定性 ， 不至于在导阀前腔 内形成气穴现象。 如 图 3所 示 ， 把 导 阀锥 角减 为 2 0 。 左右 。 或将 其 头 部 改 为圆弧形 ，就减弱了涡流区的形成。但是为了防止堵 塞 ， 阀座 的小 孑 L 孑 L 径不 宜 过小 ， 锥 角 2 的大 小影 响 到 调定压力 ， 因此减小锥角是有限制的。 图 3导 网 座 和 锥扎 2 如图 3所示 ， 将 阀的液控 口的螺堵改为可调节 的 消声螺钉 ， 减 小前 腔容积 。 3 在 主 阀的上 腔 加 防振环 ， 利 用 它 的惯性 和 阻尼 作用来增大主阀的黏性阻尼系数 。 4 导阀因弹簧疲劳变形造成其调压功能不稳定 ， 使得压力波动大而引发噪声 ， 此时应更换弹簧。 2 ． 3 提高制造精度。 消除振动高频噪声 液压阀阀座孔的圆度误差应不大于 0 ． 0 0 g ra m， 当圆 度误差达到 0 ． 0 0 2 5 ra m时， 几乎可以消除高频噪声。另 外 ， 选择表面硬度高的材料 ， 防止高速油液冲击而产生 表 面剥落现 象造 成形状 变化 。 2 ． 4 合理使用液压阀， 减少液压冲击噪声 1 利 用换 向阀 的中位机 能 。为 了减小换 向阀换 向 时的压力 冲击 ， 可选择 H、 Y、 X型中位机 能 ， 当阀芯处 于中位时， 液压缸两腔互通 ， 并通油箱 ， 减小 了压力 冲 击 。 2 利用 节 流 阀的 阻尼 功能 。如 图 4所 示 ， 在溢 流 阀 和 电磁 阀之 间装设 节 流 阀 ，节 流 阀的 阻尼作 用增 加 了卸荷 时 间 ， 减 小 了管 路 中油 液压 力 波动 ， 从 而减 小或 消除了溢流阀可能产生的冲击噪声。 图 4 节流 阀应用 Hy dr a u l i c s Pne u ma t i c s S e a l s ／ No ． 5．201 1 带位移传感器液压缸的现状及其发展趋势 唐 雯 吴 榕 林 文祥 厦 门大学 物理 与机 电工程 学 院 ， 福 建 厦 门 3 6 1 0 0 5 摘要 随着现代生产 向着高效 、 精准 、 环保 等方 向发展 ， 一种活塞杆伸 出量可控 的液压缸在 众多领域 得到应用 ， 如轧钢 、 注塑 、 飞机系 统等。本文对现行带位置测量液压缸 的各种技术方案做了简单介 绍， 并对未来 的发展趋势进行 了探讨 。 关键词 液压缸 ； 位移检测方法 ； 自动控制 中图 分 类 号 T P 2 7 1 ．31 文 献标 识 码 A 文 章 编 号 1 0 0 8 0 81 3 2 01 1 0 5 0 0 0 3 - 0 4 Th e Ac t u a l S t a t e a n d De v e l o p me n t Tr e n d o f Hy d r a u l i c Cy l i n d e r wi t h Po s i t o n S e n s o r T ANG We n Ro ng L I N We n- xi a n g S c h o o l o f P h y s i c s a n d Me c h a n i c a l E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g ，Xi a m e n U n i v e r s i t y ，X i a me n 3 6 1 0 0 5 ， C h i n a Ab s t r a c t Wi t h mo d e r n p r o d u c t i o n d e v e l o p i n g t o wa r d s e f fi c i e n t ， a c c u r a t e ， a h y d r a u l i c c y l i n d e r c a n b e e f f e c t i v e l y c o n t r o l l e d i s u s e d i n m a n y fi e l d s ，s u c h a s r o i l i n g ，i n j e c t i o n m o l d i n g ，a i r c r a f t s y s t e ms ．T h i s a r t i c l e i n t r o d u c e s t h e v a r i o u s t e c h n i c a l p r o g r a m s o n t h e c u r r e n t p o s i t i o n ． At l a s t i t s p o s s i b l e f u t u r e t r e n d s a r e d i s c u s s e d ． Ke y W o r d s h y d r a u l i c c y l i n d e r ； l o c a t i o n d e t e c t ； a u t o ma t i c c o n t r o l O 引言 液压缸 是 将 液压 能转 换 成活 塞 往复 运 动机 械 能 的 收稿 日期 2 0 1 0 1 1 - 2 0 作者简介 唐雯 1 9 8 6 一 ， 男 ， 在读 硕士研究生 ， 厦 门大学物理与机电工程 学院 ， 现从事流体传动与控制方 向的研究。 一 一 -一 一 -一 一 十一 一 一 一 - 一 3 合理安装溢流阀。如图 5所示 ， 在二级调压 回 路 中 ， 溢流 阀 l的调 整压力 为 P - ， 溢流 阀 2的调 整压 力 1、 2 -溢 流 3 一二 位 二 通 电 磁 阀 图 5 二级调压中溢流阀的安装位置 为P 2 ， 且 p ， p 2 ， 溢流阀 2安装在溢流阀 1和二位二通电 磁阀 3之间。当二位二通电磁阀断电时， 系统压力受控 于溢流 阀 l 设 定 的压力 P 。当二 位二 通 电磁 阀通 电后 ， 系统压力受控于溢流阀 2设定的压力P ， 溢流阀 2相当 执行元件 ， 在工程 、 农业 、 机床设备 、 矿山冶金 、 石油化 工、 交通运输 、 轻工等各个行业得到广泛应用。在需要 对液压缸进行精确控制的场合 ，就要使用各种位移传 感 器对 活塞 的位 置进 行测 量 ， 从而 实现 远程控 制 。测量 原理大致可分为 以下几类 电阻式 、 电感式 、 超声波式 、 涡流感测式 、 磁编码式、 磁致伸缩式等。 于一个背压阀， 当压力 P 。 到 P 下降时， 不会出现压力的 突变 ， 因此 ， 几乎不会产生液压冲击。 如果溢流阀 2与二 位二 通 电磁 阀调换 一 下位置 ， 液压 冲击就 不可 避免 。 3 结束语 液压 阀的噪声受诸多因素的影响 ．严重时干扰液 压 系统的正常工作 ， 在实际工作中 ， 从 自身结构 、 加工 制造 、 系统设计 、 安装和维护等方面考虑 ， 根据 噪声发 生的不同类型采取相应 的控制措施 ， 将噪声降到最低 。 参考 文献 [ 1 】 本书编写组． 液压传动设计手册 ． 上海 上海科学技术 出版社 ， 1 981 ． 【 2 】 张建寿l机 械和液压噪声及其控制嗍上海 上海科学技术出版社， 1 9 8 7 ． [ 3 】 程居 山， 等． 矿山机械液压 传动[ M】 ． 北京 中国矿业大 学出版 社 ． 2 0 0 3 ． 【 4 】 任玉婷． 浅析溢流阀高频噪声 的产生原因及其控制f J J ． 液压与 气动 ， 2 0 0 1 7 ． 【 5 ] 王海 兰． 液压 系统设计 中有关液压冲击吸收问题 的探讨【 J 1 ． 机 床与液压 ． 2 0 0 1 1 1 ． 3