淺談機床液壓傳動噪聲分析與控制①

李志強

摘? 要：隨著經濟社會的進步發展，我國的工業技術水平不斷提高，機床液壓設備的使用范圍不斷擴大，研究水平不斷提高，現階段，機床液壓設備正朝著高壓、高轉、高功的方向發展。然而機床液壓傳動噪聲的存在一直以來具有普遍性，這一問題已經很明顯的成為阻礙機床液壓技術向更高水平發展的因素，對于解決這一問題的重視程度不斷提高。該文主要分析闡述機床液壓傳動噪聲的相關內容，主要分析噪聲出現的原因及解決方法。

關鍵詞：機床液壓? 液壓傳動? 噪聲分析? 控制措施

中圖分類號：TG519 ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）07（a）-0066-03

Machine Tool Hydraulic Transmission Noise Analysis and Control

LI? Zhiqiang

（Shenyang Machinery Group Kunming Machine Tool Co.，Ltd.，Kunming，Yunnan Province，650203 China）

Abstract： With the development of economic and social progress， China's industrial technology level continues to improve， at present， the machine tool hydraulic equipment is developing towards the direction of high pressure， high rotation and high power. However， the existence of hydraulic transmission noise has been universal， this problem has become an obvious obstacle to the development of hydraulic technology of machine tools to a higher level， the importance of solving this problem has been increasing. This paper mainly analyzes the related content of hydraulic transmission noise of machine tools， mainly analyzes the causes of noise and solutions.

Key Words： Machine tool hydraulic; Hydraulic transmission; Noise analysis; Control measures

機床液壓傳動噪聲的產生，并不只是噪聲這樣簡單，它的產生原因可能涉及機理異變、零件損壞、運轉不暢等問題，容易造成工件質量不達標，設備故障率提高和使用壽命降低等問題。為此，對于機床液壓傳動噪聲振動的解決，有利于提高機床加工性能，避免共振產生的誤差，從而提高生產質量和機床液壓發展的整體水平。

1? 機床液壓傳動噪聲分析

機床液壓傳動噪聲的出現多數情況下與空氣進入液壓系統有關，當空氣進入液壓系統當中后，會占據大體積的低壓區，而當空氣流向高壓區后，會產生壓縮，壓縮所帶來的體積突然變小，而當空氣流向低壓區后，會產生增大，這樣的體積的突然變化，會造成空氣的爆炸情況，從而出現噪聲。

機床液壓傳動噪聲主要包括泵和馬達的噪聲、閥門的噪聲、管路的噪聲和油箱噪聲。具體分析如下。

1.1 泵和馬達的噪聲

泵和馬達的噪聲是機床液壓中最大噪聲的來源，造成泵和馬達出現噪聲的直接因素包括轉速、壓力和設備排量等，其中轉速是直接相關的因素，轉速越大，噪聲越大。為此，要想控制泵和馬達的噪聲問題，降低轉速是較為有效的方式方法。

在泵和馬達所產生的噪聲當中，較為常見的是脈沖、振動和可聞這3種噪聲類型。其中脈沖噪聲產生的傳遞介質為流體，振動噪聲產生的傳遞介質為設備結構，而可聞噪聲產生的傳遞介質則為空氣，在一定程度上，可聞噪聲是脈沖噪聲和振動噪聲共同作用的產物，本身在機床液壓設備當中，可聞噪聲的分貝極為有限，但是當產生脈沖噪聲和振動噪聲后，二者會將可聞噪聲放大到千倍以上，并且會將噪聲釋放的能量轉移到機床液壓傳動設備之上，對機床液壓傳動設備造成一定的影響。

泵和馬達噪聲產生的原因還包括工作腔內油壓和壓油腔工作會有周期的變化，周期變化會產生有規律的振動力，這樣的振動力會使得零部件、管路等產生共振而引發噪聲。不僅如此，機床液壓傳動系統中的油液黏度過高會使得管道阻力增大，從而使得供油不足，引發氣蝕、空穴等問題，由此會引發不同頻噪聲。

泵和馬達噪聲產生的原因還有可能是機械原因造成，比如齒輪、馬達咬合時發出的聲音，這種噪聲的產生在很大程度上反映出了機床液壓傳動設備的負荷、轉速、磨損度和粗糙程度等有所增加，已經到達一定的極限，需要進行保養或者更換，這類噪聲如果長此下去，會造成機床液壓傳動的齒形誤差、周期偏差、軸線交錯等問題。

1.2 閥門的噪聲

閥門在機床液壓傳動設備當中主要被用來控制流體的流動，比如節流閥門和溢流閥門，當流體經過時由于壓力的變化就會產生明顯的噪聲，主要是嘶叫和嘯叫兩種聲音。嘶叫聲的產生，是因為流體流經閥門所造成的壓力變化具有不平衡性，當流體中的氣泡因受力不均爆裂時就會產生嘶叫。而嘯叫聲出現的主要原因是元件的老損問題，元件老損易引發共振，共振就會產生嘯叫。

1.3 管路的噪聲

管路噪聲的出現，與液壓泵和馬達中流體具有周期性脈沖振動密切相關，液壓泵和馬達中流體的周期性脈沖振動也會造成液壓傳動系統中元件與管路發生脈沖振動。在管路振動頻率和機床液壓傳動系統的固定頻率無限接近時，會由于同頻共振產生更大的噪聲，更甚者會造成管路和設備的損壞，進而引發生產事故。

1.4 油箱的噪聲

油箱噪聲的出現，主要是受到其他設備裝置的激發，具有輻射面積較大的特點。由于油箱在安裝時，多于液壓泵或者電機等高振設備固定在一起，這就使得液壓泵或電機等高振設備運轉時帶動油箱產生共振，由此產生較大的噪聲。

2? 機床液壓傳動噪聲控制

要想做好機床液壓傳動噪聲的控制，需要細致地對機床結構、聲學原理及機床使用方法等方面進行綜合分析，只有從基本機理上進行噪聲的控制，才能實現有效控制。具體在進行機床液壓傳動噪聲控制時，還是要堅持具體問題具體分析，結合科學方法與工作經驗。

現階段，機床液壓傳動噪聲的控制方法，主要是控制流體噪聲和機械噪聲，具體主要包括機械減振、高背壓消聲、消除機床液壓油中的空氣含量、管路防振等。具體分析如下。

2.1 機械減振

機械減振的原理就是在機床液壓傳動系統中構建一個彈性系統，主要是將機床液壓傳動泵與彈性文座固定，以構建一個自然頻率獨特的彈性系統。當這個彈性系統的自然頻率比外界頻率低時，就會有一部分的振動被傳遞至文座上以實現隔振。而且，隔振的效果會受到自然頻率的影響，自然頻率比外界施加頻率相比越低，振動被傳遞的越少，從而使得隔振的效果提高。

2.2 高背壓消聲

高背壓消聲主要被用來消除閥門的嘶叫聲，但是由于在高背壓狀態下閥門無法進行正常工作，所以這種高背壓消聲的方法只適用于高噪聲標準場所，主要是安裝無泡閥門進行消聲，但是這種閥門的造價較高，安裝成本較高。

2.3 消除機床液壓油中的空氣含量

消除或者降低機床液壓傳動系統中液壓油的空氣含量是降低機床液壓泵噪聲的最有效方法之一。主要是因為液壓油中的空氣含量直接影響到機床液壓泵的噪聲。通常情況下，0.1%容積的液壓油中的空氣就會使得機床液壓泵的噪聲增大，而1%容積的液壓油中的空氣就會使得機床液壓泵的噪聲控制失效，使噪聲遠遠大于機械傳動造成的噪聲。

一般情況下，消除機床液壓油中空氣含量的做法主要包括以下幾項。

（1）油箱高于機床液壓泵放置，以防止空氣混入液壓油中。

（2）減少管路的接頭數量，縮短并加粗液壓油吸入口管路，以此降低空氣混入液壓油中的可能性。

（3）將油箱改造成液壓油面以上空間可滿足油泵2min排量的樣式，以此消除回油動作發生時所帶入的空氣。

（4）通過在油箱合適位置安裝擋板以延長回油流動距離，以此來創造時間，讓回油中的空氣跑出。

2.4 管路防振

管路防振是消除管路噪聲的有效方法，具有科學性與合理性，適用性較強。一般情況下，管路防振的方法主要是選用軟管作為管路連接的配件，并用撓性連接的方法進行連接。

不僅如此，在使用軟管時，要盡量使用短軟管進行布置連接，這有利于發揮軟管良好聲音發射體的優勢。如果是進行長管路的安裝連接，那么軟管與軟管之間多使用鋼管進行連接。當然，僅僅使用軟管還無法百分百地實現管路的防振效果，還需要配合以管路的彈性安裝，這樣在很大程度上也能使得振動和空氣噪聲的傳遞有效減少。

在管路的空間布置問題上，管路的長度要適宜，這一點非常重要，直接決定了管路防振的效果，長度不宜，容易造成共振，產生不良影響。另外，阻尼材料的使用也可以有效實現管路的防振，而且涂抹阻尼材料的管路防振效果往往更佳。

在經濟條件允許的情況下，也可以利用液壓集成塊來代替管路，以此實現管路防振的目的。

管路防振的方法還有很多，諸如增加管路直徑、降低管路內液壓油流速等，都可以達到管路防振，降低噪聲的效果。

3? 結語

綜上所述，在機床液壓傳動廣泛應用的今天，對于機床液壓傳動噪聲的分析研究水平不斷提高，控制噪聲的方法不斷豐富，而且控制噪聲方法的科技性和有效性正在逐步提高。如果從源頭處解決機床液壓傳動所產生的噪聲，從而提高設備工作的效果和工件產出的質量，這是機床液壓傳動系統研究者所關注并重視的研究話題，對這一問題的有效研究，有利于推動我國的機床液壓傳動向更高水平發展。

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