船舶液壓系統減振降噪措施

蔡復新

摘 要：液壓系統是船舶上向各部分傳遞液壓油的裝置，主要功能是通過壓力的傳遞帶動船舶各部件的正常運轉和高效運行。隨著科技不斷發展，船舶液壓系統設計也在不斷完善優化，把其中液壓管路的噪聲降低作為首要攻克的難題，再采取措施解決液壓系統的振動過強的問題。設計人員從分析液壓系統管路振動與噪音產生的原因入手，制定解決方案，重點考慮機械振動過強以及流體動力噪音過大兩個方面問題，提出有效的振動少、噪音小的船舶液壓管路控制系統設計方案，供同行借鑒。

關鍵詞：船舶液壓系統；管道振動；噪音；控制

中圖分類號：U664.8 文獻標識碼：A 文章編號：1006—7973（2017）07-0034-02

1 船舶液壓系統管路噪聲源分析

船舶液壓系統由許多部件組成，其中管道是最易受振動干擾的，也是產生噪聲的主要原因之一。液壓系統是一個封閉的循環系統，假如在封閉系統內發生較大的部件、元件振動，會出現回波噪聲，不同的部件傳遞噪聲的效果有所差異，而船舶液壓傳動系統結構非常復雜，噪聲頻帶較寬，噪聲是由不同元素的聲學系統相互作用產生的。船舶液壓系統的工作方式和系統組成不同，噪聲效果差異大。通過對船舶液壓系統振動原因的分析，得到以下結論：

（1）空氣侵入液壓系統是造成噪音的主要原因。當空氣進入液壓系統，在低壓力區域的體積較大，當流到高壓區被壓縮，體積突然縮小，而當它流向低壓區，體積突然增大，氣泡體積的突然變化，會產生“爆炸”現象，導致噪聲產生，這種現象通常被稱為“空穴”。為此，排氣裝置通常位于液壓缸上，方便排出進入液壓系統的空氣。系統工作前，使執行件以快速全行程往復幾次排氣，也是常用的方法。質量不好的液壓泵或液壓馬達，通常是液壓傳動中產生噪聲的主要部分液壓泵的制造質量不好，精度不符合技術要求，壓力與流量波動大，不能完全消除困油現象，軸承質量不好以及密封不嚴，都是造成噪音的主要原因。在使用中，由于液壓泵部件磨損，間隙過大，流量不足，壓力波動容易，也會造成噪音。

（2）液壓系統中的機械噪聲是由系統內的組件振動所產生的。在液壓系統中，高速旋轉狀態下的液壓泵、電機和液壓馬達這三種設備部件的旋轉頻率完全不一樣，因此產生轉動不平衡現象產生不平衡力，會引起軸的彎曲振動，并形成低頻噪聲。聯軸器起到連接液壓泵和電機的作用，如果電機軸線與液壓泵軸線不在同一圓心，將會產生振動和噪聲。一般來說，同軸度偏差越大，就越強烈，噪聲越大。機械設備與管道之間的連接位置也容易出現振動。一般設備之間距離越接近，振動強度越大。

2 控制船舶液壓系統振動與噪音的措施

2.1 浮筏技術的應用

浮筏隔振是一種機械隔振技術。它出現在20世紀50年代。近年來，一些學者對浮筏隔振系統中筏板結構進行了研究，提出了基于桁架結構的浮筏設計概念。他們認為，經歷了單層隔振、雙層隔振和浮筏隔振等幾個發展過程階段的機械隔振技術是降低機械設備振動和噪聲傳遞的主要手段，原來的單層隔振能量損耗通常是10 ～ 20dB左右，雙層隔振裝置的隔振性性能優于單層隔離，尤其是在高頻段隔離上，雙層隔震裝置比單層隔震裝置的隔離度大約會高出10 ～ 20dB左右。而在浮筏隔振出現后，將多個機械設備放置在一個公共的閥體上，筏體彈性支撐或懸掛在殼體結構上，對多個旋轉機械設備進行統一的振動隔離設計，這樣的設計往往會使船舶的機械輻射噪聲大幅度降低。浮筏隔振系統在降低船舶振動和水下輻射噪聲方面取得了顯著的隔振效果，有效地降低了船舶水下輻射機械噪聲。

2.2 管道是船舶液壓系統的關鍵環節

在改進和優化液壓系統的過程中，對管道振動和噪聲中經常出現的問題需要采取有效解決方案。如油管細長，彎頭多而未加固定，在油流通過時，特別是當流速較高時，容易引起管子抖動；電動機和液壓泵的旋轉部分不平衡，或在安裝時對中不好，或聯軸節松動等，對此應采取的措施有：①較長油管應彼此分開，并與船體結構隔開，適當加設支承管夾；②調整電動機和液壓泵的安裝精度；③重新安裝聯軸節，保證同軸度小于0.1MM等。④設計師要探究振動原因，而且要識別噪聲源，并采用科學合理的技術在設備與管子的連接處添加繞性軟管以阻隔機械振動傳遞給管子，對噪聲超過標準的問題采取改進措施，而且根據噪聲傳播的相關概念，探究對液壓系統管道的振動和噪聲的控制策略。

2.3 提高閥件的附加質量

當換向閥調整不當，使換向閥閥芯移動太快，造成換向沖擊，因而產生噪聲與振動。在這種情況下，若換向閥是液壓換向閥，則應調整控制油路中的節流元件，使換向平穩無沖擊。在工作時，液壓閥的閥芯支持在彈簧上，當其頻率與液壓泵輸油率的脈動頻率或與其它振源頻率相近時，會引起振動，產生噪聲。這時，通過改變管路系統的固有頻率，變改變閥滴位置或管子上包敷阻尼，則能防振降噪。

如果是溢流閥不穩定，引起系統壓力波動和噪聲。如由于滑閥與閥孔配合不當或錐閥與閥座接觸處被污物卡住、阻尼孔堵塞、彈簧歪斜或失效等使閥芯卡住或在閥孔內移動不靈，對此，應注意清洗、疏通陰尼孔；對溢流閥進行檢查，如發現有損壞，或因磨損超過規定，則應及時修理或更換。

2.4 定期維修

在使用過程中，需要經常對系統進行檢查和維護，及時排除液壓系統故障，防止系統因故障而停止工作。①船舶盡量避免打開油箱蓋，防止異物進入液壓系統。注意灰塵和水，保持液壓系統封閉性。②定期添加液壓油，防止油位過低；液壓油的定期檢查；新油必須通過沉淀和過濾之后才可以輸進油箱之中，添加新油時一定要用濾油裝置，降低油的初始污染度。③定期檢查機油，如果需要更換液壓油，必須徹底放盡油箱中的油，同時要放盡管路及回路中的油液。④定期檢查清洗過濾器，必要時更換過濾器。⑤為了防止空氣進入系統，有必要定期檢查氣體和管道的連接部分，發現泄漏及時解決，并注意在零件清洗維護過程中嚴格的管理制度，以免造成新的污染。

3 結束語

液壓系統是船舶的關鍵核心環節，系統在運行過程中，容易產生振動和噪聲，為了保證船舶的穩定性，管道是液壓系統的重要組成部分，相關人員的優化設計必須從做管道開始，以減少管道故障的概率問題。設計師需要采取有效的措施來降低振動和噪聲，強化了船舶的液壓系統功能，達到延長液壓系統元件的使用壽命的目的。在優化過程中，既要考慮系統的復雜性，又要引入創新的思路，從而提高設計水平。

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