潛艇液壓系統管路振動與噪聲分析及控制

李曉晨　吳汪洋　張博

摘 要：管路振動以及噪音都是潛艇液壓系統中比較常見的質量問題，在優化系統設計的過程中，設計人員要以降低液壓管路噪聲為原則，還要控制液壓系統管理振動效果。文章對潛艇液壓系統管路振動與噪音產生的原因進行了分析，在解決這一問題時，分別從機械振動以及流體動力噪音兩個方面入手，提出了控制振動與噪音的措施，希望對設計人員有所幫助，設計出振動少、噪音小的潛艇液壓管路系統。

關鍵詞：潛艇液壓系統；管理振動；噪音；控制

潛艇是我國軍事方面重要的武器，其最大的優點是具有較強的隱蔽性，隨著軍事行業的不斷發展，反潛技術越來越發達，這對潛艇設計提出了更高的要求，相關設計人員一定要不斷的優化液壓系統，降低潛艇液壓系統運行時出現的振動以及噪音，這樣才能增強其隱蔽的功能。潛艇噪音主要來自三個方面，分別是機械噪聲、螺旋槳噪聲以及水動力噪聲。在減振降噪的過程中，一定要制定出具有針對性的控制措施，還要保證液壓系統運行的平穩性，這樣才能提高潛艇管路的設計水平。

1 潛艇液壓系統管路噪聲源分析

潛艇液壓系統是由多種部件構成，其中管路這一部件最容易出現振動現象，也是產生噪聲的源頭之一。潛艇液壓系統屬于密閉回路，所以，如果系統內元件與部件出現較大的振動，則會出現回聲噪音，不同的部件傳遞噪聲的程度不同，而潛艇液壓系統傳動裝置構造比較復雜，產生的噪聲頻帶也比較寬，噪聲是系統內不同元件共同聲學作用所產生的。潛艇液壓系統的工作方式以及系統的組成不同，出現噪聲的程度也不同，在對潛艇液壓系統管路振動的原因進行分析后，得出以下結果：

首先，機械噪聲主要是由系統內元件、部件振動產生的，在液壓系統中，電動機、液壓泵以及液壓馬達都處于高速回轉的狀態，由于三者轉動的頻率不同，所以，會出現轉動不均衡的問題，會產生不平衡力，這會造成轉軸出現彎曲振動，而且會產生低頻噪音。聯軸器是液壓泵與電動機的連接器，如果電動機軸線與液壓泵軸線出現不同心問題，則會引起振動噪音，一般情況下，同軸度越大，則出現的振動越強烈，發出的噪音也越大。機械設備與管路的連接位置，也是比較容易出現振動的位置，一般設備的距離越近，振動強度越大。其次，管內流體也是造成振動噪音的主要原因，液壓系統在不同的工況下，工作狀態會發生一定變化，當系統運行的環境出現較大變化時，管路振動會出現流體動力噪聲的特點，管路振動噪音具有高頻的特點，在解決的過程中，要遵循保證系統穩定運行的原則。

2 控制潛艇液壓系統管路振動與噪音的措施

管路是潛艇液壓系統的重要組成部分，在對液壓系統進行改進與優化的過程中，需要針對管路經常出現的振動與噪音問題進行解決，設計人員要分析振動出現的原因，還要找出源噪音位置，還利用先進的技術對噪音超標問題進行改善，還要根據噪音傳播途徑的相關概念，找出控制潛艇液壓系統管路振動與噪音有效措施。

2.1 機械噪聲的控制

機械振動主要是由電動機、液壓泵以及液壓馬達等部件引起的振動，為了控制機械振動帶來了噪音污染問題，設計人員可以首先對機械設備的轉子轉動情況進行平衡實驗，要減少共振區，還要控制轉子轉速的大小，在保證機械設備功率的前提下，減小其發生的噪聲。電動機軸承與電動機殼體需要做到相互協調與適應，電動機的軸承需要具有良好的潤滑性，這可以減少轉動時產生的摩擦，設計人員還可以在電動機與液壓泵中應用彈性聯軸器，這也是一項減振降噪的有效措施。

2.2 流體動力噪聲的控制

管路中出現流體動力振動，也會引起管路噪聲問題。在管路體系進行加工與優化時，需要從閥件以及急轉彎兩個方面入手。閥件是液壓系統中的擾動源，閥件具有靜止的特性，其不會出現機械運動，當液壓油的流動狀態出現改變后，在液壓油處于空化狀態時，會引起液壓油動力噪聲。閥件擾動與管路長度以及傳遞的距離有著較大的關系，設計人員在優化的過程中，一定要從液壓油的狀態入手，要避免管路結構出現較大的變化，保證液壓油在穩定的狀態下傳輸，這樣才能降擾動的強度。另外，閥件如果出現生銹現象，也會增加管內流體的響動，在控制流體動力噪聲時，需要從閥件的優化角度入手。

潛艇液壓系統中的閥件一般安裝在艇體結構部位，閥件具有傳遞沖擊振動能量的特性，所以，會引起水下噪聲，設計人員可以通過安裝彈性的方式減小閥件的沖擊力。要控制噪聲輻射，要優化閥門性能，優化閥門安裝的位置，下面筆者對降低閥件振動噪音的措施進行簡單介紹。

2.2.1 選取適合的沖擊振動隔振器

在安裝彈性后，可以對閥件沖擊力進行減弱，根據彈性阻尼系數，可以將閥件釋放出的能量進行耗散，要避免這一沖擊力傳遞到艇體本身。工作人員可以在閥件與艇體的連接位置安裝隔振器，這一設備具有減震的效果，而且會減小閥件液壓的沖擊力。在選擇隔振器時，需要對其剛度進行測試，要選擇質量較優的隔振器，否則會影響其使用壽命，在應用的過程中，閥件還會產生位移，所以，設計人員要避免其出現安全問題。隔振器剛度隨位移上升的速率應能滿足既避免產生較大的沖擊力響應又具有較小的沖擊位移的要求。該類隔振器的選型或研制需要根據閥件具體的工作特性，通過反復試驗確定。

2.2.2 增大閥件的附加質量

彈性安裝可以減小艇體結構對液壓沖擊力的響應，但會增加閥件自身的沖擊位移。而當剛度一定時，閥件的沖擊位移與閥件自身的質量有關。液壓系統產生的沖擊激振力來源于管路內的液壓油，可視為恒定的。當沖擊力一定時，質量較大的物體，對安裝基座產生的作用力較小。因此，在閥件上附加質量塊將有利于減小閥件受沖擊后產生的位移。但受制于潛艇上的安裝空間，質量塊的大小應綜合考慮，合理選取。可將一些管路附件與閥件組合，裝配為一個整體構件，提高受液壓沖擊作用的物體的總質量。同時附加質量可根據管路的位移補償能力、隔振器的設計參數、總體對空間和質量的限制條件以及噪聲控制指標的要求進行優化設計，并通過試驗測試確定最終的取值范圍。

3 結束語

潛艇液壓系統是潛艇的重要組成部分，該系統在運行的過程中，容易出現振動與噪音，為了保證潛艇的隱蔽性，相關工作人員一定要做好管路的優化工作，要降低管路出現故障問題的概率。管路是液壓系統的重要組成部分，設計人員需要采取有效的減振降噪措施，對潛艇液壓系統進行完善，這樣才能延長液壓系統部件的使用壽命，才能提高潛艇的性能，增強其功能。在優化的過程中，一定要考慮系統的復雜性，還要引入創新的理念，這樣才能提高設計水平。

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