四柱式液壓機(jī)溢流閥噪聲分析
液壓機(jī)廣泛應(yīng)用于不銹鋼、鋁制品的成形生產(chǎn)中，液壓嘯叫是液壓機(jī)常見故障之一。對液壓機(jī)液壓系統(tǒng)噪聲進(jìn)行分析有助于消除系統(tǒng)故障。
液壓系統(tǒng)中按照發(fā)生聲能的觀點(diǎn)可以將元件分為主動(dòng)和被動(dòng)兩種，主動(dòng)元件在能量由一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式的過程中產(chǎn)生噪聲，如泵(將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能)和閥類(14液壓能轉(zhuǎn)化為液體的動(dòng)能和熱能)。被動(dòng)元件如油箱和油管，本身不產(chǎn)生噪聲，但在受迫于某種能量傳輸形式的擾動(dòng)(如壓力擾動(dòng)、機(jī)械振動(dòng)等)時(shí)傳遞噪聲，并在共振頻率下放大噪聲。此外各元件之間的振動(dòng)和噪聲存在一定的相互作用，促使系統(tǒng)噪聲形成。
1．溢流閥常見噪聲現(xiàn)象分析和解決方法
(1)高速噴流噪聲 這是最常見的一種噪聲。由于氣穴作用而產(chǎn)生的噓噓聲常常發(fā)生在主閥心和閥體之間的節(jié)流口部位。流體在節(jié)流12I會(huì)產(chǎn)生很高的流速(有時(shí)可達(dá)100～150m／s，通常叫噴流現(xiàn)象)，在節(jié)流口以下的通道截面處，流速也極不均勻，此時(shí)，油液的壓力低于大氣壓，溶解于油中的空氣便會(huì)分離出來，產(chǎn)生出大量的氣泡，這時(shí)會(huì)產(chǎn)生200H。以上的噪聲。此外，由于流速不均勻而發(fā)生渦流或者由于液流被剪切也會(huì)發(fā)生噪聲。
解決方法：提高回油背壓，使其高于空氣分離壓力的臨界值，以防止氣穴的發(fā)生。對溢流閥回油El及回油管進(jìn)行防漏密封，防止空氣進(jìn)入。主閥彈簧不能太硬，壓緊力要適中。
(2)自激振動(dòng)噪聲 溢流閥的閥心是支承在彈簧上的，當(dāng)彈簧的(包括油液的彈性)質(zhì)量和阻尼系統(tǒng)與管路以至與負(fù)載相匹配的有關(guān)參數(shù)超過臨界值時(shí)，閥心就會(huì)因?yàn)槠渌糠值臄_動(dòng)而產(chǎn)生持續(xù)的自激振動(dòng)和異常噪聲。這種振動(dòng)和溢流閥的導(dǎo)閥、主閥的形狀及尺寸有關(guān)，導(dǎo)閥、主閥和閥座的加工精度也會(huì)影響此類噪聲的發(fā)生。在溫度、壓力越高的情況下這種情況越容易發(fā)生。直動(dòng)式溢流閥尤其易于產(chǎn)生自激振蕩；先導(dǎo)式溢流閥中又以先導(dǎo)閥容易自振。一般先導(dǎo)閥接近開啟壓力時(shí)最易自振。
解決方法：檢查主閥彈簧和先導(dǎo)閥彈簧的剛度是否正常；盡可能減少主、導(dǎo)閥之間高壓油的容積，提高主閥的阻尼因素，一般容積越小穩(wěn)定性越高。
(3)共振噪聲 共振噪聲是溢流閥的彈簧一質(zhì)量系統(tǒng)與液壓泵壓力脈動(dòng)高次諧波共振的結(jié)果。尤其是通過閥的流量很小(閥的開口很小)的情況下，有時(shí)引起閥心敲擊閥座，產(chǎn)生很響的蜂鳴聲。
解決方法：使閥的規(guī)格和泵的流量匹配，使得在流量較小的情況下，閥的節(jié)流15依然較大。
(4)液壓沖擊噪聲 這是先導(dǎo)式溢流閥在卸載時(shí)因液壓回路壓力急劇下降而發(fā)生壓力沖擊產(chǎn)生的噪聲。壓力愈高、流量愈大、噪聲也愈大。這是溢流閥卸載時(shí)間很短所致。此時(shí)多伴有系統(tǒng)的振動(dòng)。
解決方法是在溢流閥遙控油路上設(shè)置節(jié)流閥，使換向閥在打開或關(guān)閉時(shí)，能延長卸載時(shí)問，以減小壓力沖擊。在卸載油路中采用二級卸載方式。
(5)單音調(diào)噪聲 由于溢流閥工作部分產(chǎn)生缺陷和磨損而發(fā)生的一種'嘯叫'或者尖叫聲。
解決方法是檢查緊固件和調(diào)壓螺母是否松動(dòng)。更換磨損的閥座、閥心和彈簧。如果噪聲是由于同回路的其余部分相互作用而產(chǎn)生的，就必須更換設(shè)計(jì)換掉整個(gè)閥。
以上是溢流閥常見的噪聲現(xiàn)象。溢流閥的噪聲成因有多種因素，分析溢流閥噪聲原因時(shí)要充分考慮到液壓系統(tǒng)的相關(guān)因素。如設(shè)備的工作壓力和流量，油液的粘度、清潔度、油溫，緊固件是否松動(dòng)，回油路是否正常等因素。另外，要注意到在調(diào)試、生產(chǎn)、檢修后等不同階段溢流閥的噪聲，其產(chǎn)生的主要原因往往不同。
2．液壓拉深機(jī)溢流閥噪聲故障分析實(shí)例
(1)故障現(xiàn)象某四柱式液壓拉深機(jī)液壓系統(tǒng)中控制主定量泵的先導(dǎo)式溢流閥，當(dāng)壓力超過17MPa溢流時(shí)有尖叫聲，當(dāng)調(diào)壓低于16MPa時(shí)則噪聲消失。
(2)分析與排除過程 由于是在安裝調(diào)試過程中出現(xiàn)故障，使用的新閥內(nèi)部磨損可能性較小。壓力正常，說明彈簧和密封應(yīng)該正常，可能是新油未經(jīng)過濾使用，油液較臟，堵塞了節(jié)流口引起先導(dǎo)閥閥心振動(dòng)；過濾油液后拆開，清洗閥心內(nèi)部和阻尼孔，檢查閥心彈簧正常，再裝上緊固。如果現(xiàn)象依舊，就排除了污染和彈簧疲軟的可能。關(guān)閉其他油路，使高壓油全部經(jīng)溢流閥溢流，依然在高壓時(shí)產(chǎn)生尖叫聲，至此也排除了和其他油路共振的可能。再在回油路上加一節(jié)流閥以增加背壓，減小卸載時(shí)的壓力沖擊，效果也不明顯。由此判斷是因?yàn)橄葘?dǎo)閥彈簧自振頻率與調(diào)壓過程中產(chǎn)生的壓力一流量脈動(dòng)合拍，產(chǎn)生自激振蕩和共振。更換其他公司同一規(guī)格溢流閥，結(jié)果在高壓時(shí)依然處于共振區(qū)間。最后決定在先導(dǎo)閥高壓油口處增加阻尼，緩沖先導(dǎo)閥的壓力一流量脈動(dòng)。加工一個(gè)體積為先導(dǎo)閥高壓油口腔體積一半的浮動(dòng)消聲堵，裝人后使用，故障即解除。
另外在主閥上腔加一滑動(dòng)配合的防振環(huán)，體積約為上腔容積的一半，利用防振環(huán)的慣性和阻尼作用增大主閥的黏性阻尼系數(shù)，不僅可以提高閥的穩(wěn)定性，而且可以降低噪聲。
液壓系統(tǒng)中按照發(fā)生聲能的觀點(diǎn)可以將元件分為主動(dòng)和被動(dòng)兩種，主動(dòng)元件在能量由一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式的過程中產(chǎn)生噪聲，如泵(將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能)和閥類(14液壓能轉(zhuǎn)化為液體的動(dòng)能和熱能)。被動(dòng)元件如油箱和油管，本身不產(chǎn)生噪聲，但在受迫于某種能量傳輸形式的擾動(dòng)(如壓力擾動(dòng)、機(jī)械振動(dòng)等)時(shí)傳遞噪聲，并在共振頻率下放大噪聲。此外各元件之間的振動(dòng)和噪聲存在一定的相互作用，促使系統(tǒng)噪聲形成。
1．溢流閥常見噪聲現(xiàn)象分析和解決方法
(1)高速噴流噪聲 這是最常見的一種噪聲。由于氣穴作用而產(chǎn)生的噓噓聲常常發(fā)生在主閥心和閥體之間的節(jié)流口部位。流體在節(jié)流12I會(huì)產(chǎn)生很高的流速(有時(shí)可達(dá)100～150m／s，通常叫噴流現(xiàn)象)，在節(jié)流口以下的通道截面處，流速也極不均勻，此時(shí)，油液的壓力低于大氣壓，溶解于油中的空氣便會(huì)分離出來，產(chǎn)生出大量的氣泡，這時(shí)會(huì)產(chǎn)生200H。以上的噪聲。此外，由于流速不均勻而發(fā)生渦流或者由于液流被剪切也會(huì)發(fā)生噪聲。
解決方法：提高回油背壓，使其高于空氣分離壓力的臨界值，以防止氣穴的發(fā)生。對溢流閥回油El及回油管進(jìn)行防漏密封，防止空氣進(jìn)入。主閥彈簧不能太硬，壓緊力要適中。
(2)自激振動(dòng)噪聲 溢流閥的閥心是支承在彈簧上的，當(dāng)彈簧的(包括油液的彈性)質(zhì)量和阻尼系統(tǒng)與管路以至與負(fù)載相匹配的有關(guān)參數(shù)超過臨界值時(shí)，閥心就會(huì)因?yàn)槠渌糠值臄_動(dòng)而產(chǎn)生持續(xù)的自激振動(dòng)和異常噪聲。這種振動(dòng)和溢流閥的導(dǎo)閥、主閥的形狀及尺寸有關(guān)，導(dǎo)閥、主閥和閥座的加工精度也會(huì)影響此類噪聲的發(fā)生。在溫度、壓力越高的情況下這種情況越容易發(fā)生。直動(dòng)式溢流閥尤其易于產(chǎn)生自激振蕩；先導(dǎo)式溢流閥中又以先導(dǎo)閥容易自振。一般先導(dǎo)閥接近開啟壓力時(shí)最易自振。
解決方法：檢查主閥彈簧和先導(dǎo)閥彈簧的剛度是否正常；盡可能減少主、導(dǎo)閥之間高壓油的容積，提高主閥的阻尼因素，一般容積越小穩(wěn)定性越高。
(3)共振噪聲 共振噪聲是溢流閥的彈簧一質(zhì)量系統(tǒng)與液壓泵壓力脈動(dòng)高次諧波共振的結(jié)果。尤其是通過閥的流量很小(閥的開口很小)的情況下，有時(shí)引起閥心敲擊閥座，產(chǎn)生很響的蜂鳴聲。
解決方法：使閥的規(guī)格和泵的流量匹配，使得在流量較小的情況下，閥的節(jié)流15依然較大。
(4)液壓沖擊噪聲 這是先導(dǎo)式溢流閥在卸載時(shí)因液壓回路壓力急劇下降而發(fā)生壓力沖擊產(chǎn)生的噪聲。壓力愈高、流量愈大、噪聲也愈大。這是溢流閥卸載時(shí)間很短所致。此時(shí)多伴有系統(tǒng)的振動(dòng)。
解決方法是在溢流閥遙控油路上設(shè)置節(jié)流閥，使換向閥在打開或關(guān)閉時(shí)，能延長卸載時(shí)問，以減小壓力沖擊。在卸載油路中采用二級卸載方式。
(5)單音調(diào)噪聲 由于溢流閥工作部分產(chǎn)生缺陷和磨損而發(fā)生的一種'嘯叫'或者尖叫聲。
解決方法是檢查緊固件和調(diào)壓螺母是否松動(dòng)。更換磨損的閥座、閥心和彈簧。如果噪聲是由于同回路的其余部分相互作用而產(chǎn)生的，就必須更換設(shè)計(jì)換掉整個(gè)閥。
以上是溢流閥常見的噪聲現(xiàn)象。溢流閥的噪聲成因有多種因素，分析溢流閥噪聲原因時(shí)要充分考慮到液壓系統(tǒng)的相關(guān)因素。如設(shè)備的工作壓力和流量，油液的粘度、清潔度、油溫，緊固件是否松動(dòng)，回油路是否正常等因素。另外，要注意到在調(diào)試、生產(chǎn)、檢修后等不同階段溢流閥的噪聲，其產(chǎn)生的主要原因往往不同。
2．液壓拉深機(jī)溢流閥噪聲故障分析實(shí)例
(1)故障現(xiàn)象某四柱式液壓拉深機(jī)液壓系統(tǒng)中控制主定量泵的先導(dǎo)式溢流閥，當(dāng)壓力超過17MPa溢流時(shí)有尖叫聲，當(dāng)調(diào)壓低于16MPa時(shí)則噪聲消失。
(2)分析與排除過程 由于是在安裝調(diào)試過程中出現(xiàn)故障，使用的新閥內(nèi)部磨損可能性較小。壓力正常，說明彈簧和密封應(yīng)該正常，可能是新油未經(jīng)過濾使用，油液較臟，堵塞了節(jié)流口引起先導(dǎo)閥閥心振動(dòng)；過濾油液后拆開，清洗閥心內(nèi)部和阻尼孔，檢查閥心彈簧正常，再裝上緊固。如果現(xiàn)象依舊，就排除了污染和彈簧疲軟的可能。關(guān)閉其他油路，使高壓油全部經(jīng)溢流閥溢流，依然在高壓時(shí)產(chǎn)生尖叫聲，至此也排除了和其他油路共振的可能。再在回油路上加一節(jié)流閥以增加背壓，減小卸載時(shí)的壓力沖擊，效果也不明顯。由此判斷是因?yàn)橄葘?dǎo)閥彈簧自振頻率與調(diào)壓過程中產(chǎn)生的壓力一流量脈動(dòng)合拍，產(chǎn)生自激振蕩和共振。更換其他公司同一規(guī)格溢流閥，結(jié)果在高壓時(shí)依然處于共振區(qū)間。最后決定在先導(dǎo)閥高壓油口處增加阻尼，緩沖先導(dǎo)閥的壓力一流量脈動(dòng)。加工一個(gè)體積為先導(dǎo)閥高壓油口腔體積一半的浮動(dòng)消聲堵，裝人后使用，故障即解除。
另外在主閥上腔加一滑動(dòng)配合的防振環(huán)，體積約為上腔容積的一半，利用防振環(huán)的慣性和阻尼作用增大主閥的黏性阻尼系數(shù)，不僅可以提高閥的穩(wěn)定性，而且可以降低噪聲。
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