四柱式液压机溢流阀噪声分析

液压机广泛应用于不锈钢、铝制品的成形生产中,液压啸叫是液压机常见故障之一。对液压机液压系统噪声进行分析有助于消除系统故障。
  液压系统中按照发生声能的观点可以将元件分为主动和被动两种,主动元件在能量由一种形式转化为另一种形式的过程中产生噪声,如泵(将机械能转化为液压能)和阀类(14液压能转化为液体的动能和热能)。被动元件如油箱和油管,本身不产生噪声,但在受迫于某种能量传输形式的扰动(如压力扰动、机械振动等)时传递噪声,并在共振频率下放大噪声。此外各元件之间的振动和噪声存在一定的相互作用,促使系统噪声形成。
  1.溢流阀常见噪声现象分析和解决方法
  (1)高速喷流噪声 这是最常见的一种噪声。由于气穴作用而产生的嘘嘘声常常发生在主阀心和阀体之间的节流口部位。流体在节流12I会产生很高的流速(有时可达100~150m/s,通常叫喷流现象),在节流口以下的通道截面处,流速也极不均匀,此时,油液的压力低于大气压,溶解于油中的空气便会分离出来,产生出大量的气泡,这时会产生200H。以上的噪声。此外,由于流速不均匀而发生涡流或者由于液流被剪切也会发生噪声。
  解决方法:提高回油背压,使其高于空气分离压力的临界值,以防止气穴的发生。对溢流阀回油El及回油管进行防漏密封,防止空气进入。主阀弹簧不能太硬,压紧力要适中。
  (2)自激振动噪声 溢流阀的阀心是支承在弹簧上的,当弹簧的(包括油液的弹性)质量和阻尼系统与管路以至与负载相匹配的有关参数超过临界值时,阀心就会因为其他部分的扰动而产生持续的自激振动和异常噪声。这种振动和溢流阀的导阀、主阀的形状及尺寸有关,导阀、主阀和阀座的加工精度也会影响此类噪声的发生。在温度、压力越高的情况下这种情况越容易发生。直动式溢流阀尤其易于产生自激振荡;先导式溢流阀中又以先导阀容易自振。一般先导阀接近开启压力时最易自振。
  解决方法:检查主阀弹簧和先导阀弹簧的刚度是否正常;尽可能减少主、导阀之间高压油的容积,提高主阀的阻尼因素,一般容积越小稳定性越高。
  (3)共振噪声 共振噪声是溢流阀的弹簧一质量系统与液压泵压力脉动高次谐波共振的结果。尤其是通过阀的流量很小(阀的开口很小)的情况下,有时引起阀心敲击阀座,产生很响的蜂鸣声。
  解决方法:使阀的规格和泵的流量匹配,使得在流量较小的情况下,阀的节流15依然较大。
  (4)液压冲击噪声 这是先导式溢流阀在卸载时因液压回路压力急剧下降而发生压力冲击产生的噪声。压力愈高、流量愈大、噪声也愈大。这是溢流阀卸载时间很短所致。此时多伴有系统的振动。
  解决方法是在溢流阀遥控油路上设置节流阀,使换向阀在打开或关闭时,能延长卸载时问,以减小压力冲击。在卸载油路中采用二级卸载方式。
  (5)单音调噪声 由于溢流阀工作部分产生缺陷和磨损而发生的一种'啸叫'或者尖叫声。
  解决方法是检查紧固件和调压螺母是否松动。更换磨损的阀座、阀心和弹簧。如果噪声是由于同回路的其余部分相互作用而产生的,就必须更换设计换掉整个阀。
  以上是溢流阀常见的噪声现象。溢流阀的噪声成因有多种因素,分析溢流阀噪声原因时要充分考虑到液压系统的相关因素。如设备的工作压力和流量,油液的粘度、清洁度、油温,紧固件是否松动,回油路是否正常等因素。另外,要注意到在调试、生产、检修后等不同阶段溢流阀的噪声,其产生的主要原因往往不同。
  2.液压拉深机溢流阀噪声故障分析实例
  (1)故障现象某四柱式液压拉深机液压系统中控制主定量泵的先导式溢流阀,当压力超过17MPa溢流时有尖叫声,当调压低于16MPa时则噪声消失。
  (2)分析与排除过程 由于是在安装调试过程中出现故障,使用的新阀内部磨损可能性较小。压力正常,说明弹簧和密封应该正常,可能是新油未经过滤使用,油液较脏,堵塞了节流口引起先导阀阀心振动;过滤油液后拆开,清洗阀心内部和阻尼孔,检查阀心弹簧正常,再装上紧固。如果现象依旧,就排除了污染和弹簧疲软的可能。关闭其他油路,使高压油全部经溢流阀溢流,依然在高压时产生尖叫声,至此也排除了和其他油路共振的可能。再在回油路上加一节流阀以增加背压,减小卸载时的压力冲击,效果也不明显。由此判断是因为先导阀弹簧自振频率与调压过程中产生的压力一流量脉动合拍,产生自激振荡和共振。更换其他公司同一规格溢流阀,结果在高压时依然处于共振区间。最后决定在先导阀高压油口处增加阻尼,缓冲先导阀的压力一流量脉动。加工一个体积为先导阀高压油口腔体积一半的浮动消声堵,装人后使用,故障即解除。
  另外在主阀上腔加一滑动配合的防振环,体积约为上腔容积的一半,利用防振环的惯性和阻尼作用增大主阀的黏性阻尼系数,不仅可以提高阀的稳定性,而且可以降低噪声。

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