閥門試驗臺振動與噪聲原因分析及消除方法研究

張 勝，喬金宇

（1.淄博市產品質量監督檢驗所，山東淄博 255000；2.淄博市機電泵類產品質量檢驗研究院，山東淄博 255200）

0 引言

閥門試驗臺的噪聲一般由振動引起，噪聲和振動這兩種現象都是有害的，而且都是同時發生。閥門試驗臺產生的振動和噪聲是對其評價的重要指標。閥門試驗臺在閥門質量檢驗過程中起到關鍵的作用，其液壓系統出現異常就會產生振動和噪聲。為了降低或減少閥門試驗臺的振動和噪聲，本文針對閥門試驗臺的振動和噪聲產生的原因進行分析，針對原因分別給出相應對策。

1 閥門試驗臺振動與噪聲產生原因

閥門試驗臺產生振動和噪聲的原因很多。在閥門試驗臺工作過程中，液壓管路中的液壓沖擊、液壓泵和液壓馬達的轉動不平衡、摩擦阻力及慣性力的變化都是閥門試驗臺產生振動和噪聲的原因。振動產生后，一般情況下都會產生噪聲。液壓試驗臺中的齒輪泵、電機、液壓油缸及控制閥門上都會產生不同程度的振動與噪聲，常伴隨共振現象的發生，致使閥門、齒輪泵和管路產生共振現象[1]。

1.1 “困油”現象

液壓泵和液壓馬達的產品質量主要體現在設計、制造過程中，設計、制造不合理，在液壓泵和液壓馬達的使用過程容易導致“困油”現象發生。

“困油”現象產生的原因是由于設計、制造不合理，導致吸油腔和壓油腔之間形成的封油區內的壓力不穩定，產生“正壓”和“負壓”，形成壓力脈動，如圖1所示，這種壓力脈動通過振動和噪聲的形式表現出來。因此，“困油”現象是振動和噪聲產生的又一個原因[2]。

圖1 “困油”現象

1.2 “氣穴”現象

空氣是液壓油泵和液壓馬達產生振動和噪聲的根本原因。液壓泵與馬達存在空氣的原因有浸入液壓油面的吸入管路過淺，或者是空氣通過密封不嚴的管路系統液進入液壓泵或液壓馬達的內部。

圖2 液壓泵工作原理圖

進入液壓管道中的氣體是很容易析出的。濾油器堵塞、使用過細的吸油管、使用黏度過高的液壓油、吸油口的位置安放不合理，這些都是導致液壓泵和液壓馬達吸油口真空度過大的原因，都會導致空氣從液壓管道的液壓油中析出[2]。

液壓試驗工作過程中，隨著液壓泵和液壓馬達的運轉，從液壓油中析出的空氣在液壓管路中隨著液壓油從低壓區流到高壓區。在這個過程中，空氣被壓縮，體積縮小，隨著液壓油的流動，這些被壓縮了的氣泡流到高壓區。在高壓區，氣泡破裂，破裂過程中會產生高頻壓力沖擊，這些壓力沖擊產生了噪聲，從而產生了振動[3]。

1.3 高壓腔向低壓腔內部泄漏

從液壓泵和液壓馬達的工作原理可知，液壓泵和液壓馬達內部油腔內的壓力和流量不是恒定不變的，而是隨著扭矩的變化而周期變化的。由于長時間運轉，機械磨損導致液壓泵和液壓馬達的軸向、徑向間隙變大，從而導致高壓油腔向低壓油腔泄漏，這種泄漏具有一定的周期性。泄漏致使產生壓力脈動，這種周期性的壓力脈動，是振動和噪聲產生的另外一個原因[4]。

1.4 閥門失靈

由于電磁換向閥、溢流閥、單向閥等的閥芯失靈而導致閥門失靈，極易引起振動和噪聲的產生。例如，當換向閥換向時，由于某種原因，泵不能卸荷，此時流過液壓泵的全部液體都要通過溢流閥溢回油箱，導致系統壓力升高；泵反向起動后，整個系統的壓力又恢復到原定壓力。系統壓力升高、降低、恢復原定壓力的過程中，調壓彈簧在溢流閥內被壓縮或拉長，這一過程是在瞬間發生的[5]。

閥體孔內的閥芯移動不靈活的原因有端面與軸心線不垂直、調壓彈簧疲勞、閥芯外圓變形、閥芯小孔堵塞，這些因素都會導致振動和噪聲產生。由于換向閥的通道突變，導致流速變高，極易產生渦流，而背壓、低流速高時，極易形成局部真空，溶解在油液中的氣體被迫析出，產生“氣穴”現象，從而引起振動和噪聲。

1.5 零部件加工、安裝精度不高

液壓泵和液壓馬達的零部件加工、安裝精度不高及零部件損壞都會引起液壓試驗臺的振動和噪聲。例如，葉片泵的葉片在轉子槽中移動不靈活甚至卡死，配油盤端面與內孔垂直度不良，定子內表面曲線拉毛、刮傷等；齒輪泵的齒面粗糙度差，齒形精度不高，軸間平行度差，周節間累積誤差大，齒面毛刺等；柱塞泵的柱塞卡死、移動不靈活等。這些因素均導致流量不均或流量不足，都會引起壓力脈動，從而引起振動和噪聲[6]。

2 閥門試驗臺振動與噪聲消除方法

當閥門試驗臺出現振動和噪聲時，應根據振動和噪聲產生的原因采取相應的措施予以消除。以下提供了一些消除振動和噪聲的方法。

（1）合理設計液壓泵的結構參數和吸油管路，盡量避免油道狹窄和急彎，防止產生低壓區。根據閥門試驗臺實際使用過程中的條件，應合理設計選用液壓泵和吸油管路，避免出現“氣穴”現象發生。

（2）合理選用材料，增加機械強度、提高表面質量。液壓泵和液壓馬達的材料選用合理，能有效避免定子內表面曲線拉毛、刮傷、齒面毛刺、柱塞卡死、移動不靈活等現象發生。

（3）在兩側蓋板上開卸荷槽，使封閉腔容積減小時，通過左側的卸荷槽與壓油腔相通；容積增大時，通過右邊的卸荷槽與吸油腔相通。

（4）提高零件加工和安裝精度。液壓泵和液壓馬達的機械零部件加工和安裝精度不夠，都會影響液壓泵和液壓馬達的產品質量，從而影響閥門試驗臺的質量。提高液壓泵和液壓馬達的機械零部件加工和安裝精度，提高閥門試驗臺的產品質量，從而有效降低或減少閥門試驗臺的振動和噪聲發生。

（5）選用質量較好的閥門。

（6）合理設計液壓泵和閥門在管路上的位置。液壓泵和閥門在液壓管路上的安裝位置非常重要，要嚴格按照閥門試驗臺的實際要求和標準要求進行安裝。

3 結束語

本文針對閥門試驗臺振動和噪聲產生的常見原因進行分析，找出了閥門試驗臺產生振動和噪聲的根本原因，并提出了降低或減少閥門試驗臺振動和噪聲的一些措施。這些措施的提出對閥門試驗臺的設計和實際應用具有一定的指導意義。