Thread Content
Шум в гидравлической передаточной системе возникает в замкнутом контуре, состоящем из двигателя, гидравлического насоса, помощных клапанов и гидравлических трубопроводов. Поскольку в этой закрытой системе циркуляции гидравлическое масло в рабочем состоянии из-за колебаний расхода и давления создает шум из-за кавитации, турбулентности и вихрей; этот шум передается на элементы каркаса, вызывая вибрации, что в свою очередь приводит к возникновению механического шума. Источники шума в гидравлической передаточной системе и факторы, влияющие на него. В целом, шум в гидравлической передаточной системе возникает из-за динамических нагрузок, связанных с движением жидкости, механических вибраций, резонанса в трубопроводах, а также из-за резонанса в креплениях и баках с маслом, вызванного вибрациями и шумом. Электродвигатель является источником энергии, а шум электродвигателя — основным фактором механического шума. Источниками шума двигателя насоса являются преимущественно аэродинамический шум, возникающий из-за работы вентилятора охлаждения, а также шум, обусловленный дисбалансом вращения ротора, электромагнитными колебаниями, вибрациями контакторов и регуляторов, а также различных компонентов (таких как корпус, крышки). Шум гидравлических насосов и гидравлических двигателей: механический шум. При работе гидравлического насоса и гидравлического двигателя происходят периодические колебания давления масла в каждой рабочей камере, а также резкие изменения давления в зонах подачи масла. Это приводит к возникновению колебаний корпуса деталей и шума. Кроме того, недостаточное количество масла вызывает явления кавитации и аэроэрозии, что также способствует сильным колебаниям. У зубчатых насосов эти колебания имеют хаотичный характер; шум от зацепления зубьев усиливается с увеличением нагрузки, скорости вращения и шероховатости поверхности зубьев. Это в значительной степени зависит от свойств масла. Шум потока. В процессе работы гидравлических насосов и гидравлических двигателей возникают колебания энергии различной интенсивности. При столкновении с препятствиями такие колебания преобразуются в колебания давления, что в свою очередь приводит к принудительным колебаниям контейнера. Образуется такой вид шума, как жидкостный шум, имеющий широкий спектр; частота его колебаний пропорциональна количеству колебаний расхода за единицу времени. Кроме того, высокочастотный шум гидравлических насосов и гидравлических двигателей возникает из-за вихрей, кавитации или ударных нагрузок, образующихся в процессе работы; он не имеет определенной закономерности и имеет небольшую интенсивность. Шум гидравлических клапанов: Гидравлические клапаны с различными корпусами представляют собой движущиеся элементы, и во многих клапанах элементы управления работают под действием пружин. Поэтому легко возникают вибрации, что приводит к появлению механического шума. Эти механические вибрации, возникающие в результате различных функций в системе, также различаются. Звук удара, возникающий при смене положения клапана, является мгновенным ； При сбросе масла через предохранительный клапан возникают постоянные высокочастотные колебания его элемента управления. Если частота внешних помех совпадает с частотой демпфирования, возникающей в данном состоянии, это приводит к резонансу и увеличению уровня шума. Высокочастотный шум, вызванный резонансом, имеет диапазон частот от 1 до 8 кГц; уровень звукового давления превышает 90 дБ, при этом наблюдается выраженный пик. Шум в трубопроводах в системах гидравлической передачи часто возникает из-за нестабильного потока масла. Такая нестабильность обусловливается действием некоторых компонентов системы или внешних факторов. Как правило, в разумно спроектированной гидравлической системе такое нестабильное состояние является временным; со временем она переходит в новое стабильное состояние. В этот период внутри трубопроводов могут возникать ударные волны. При определенных условиях соединение трубопровода с насосом или клапаном приводит к постоянным колебаниям масла в трубопроводной системе. Когда длина трубопровода совпадает с длиной, при которой происходит резонанс, возникает сильный высокочастотный шум. Шум бака: бак представляет собой устройство с большой площадью поверхности, через которую происходит передача и усиление шума. Шум обычно возникает из-за воздействия других устройств, причем его уровень бывает высоким. Если двигатель гидравлического насоса расположен непосредственно на крышке топливного бака, то вибрация насоса или двигателя приводит к вибрации масла. Для контроля шума в гидравлической передаточной системе необходимо правильно выбирать двигатели и гидравлические насосы. Электродвигатели и гидравлические насосы являются основными источниками шума в гидравлической трансмиссии. При проектировании гидравлических приводов необходимо знать их рабочие характеристики и особенности шума, а также принимать соответствующие меры. Для снижения шума двигателя необходимо выбирать соответствующую форму вентилятора в соответствии с национальными стандартами по уровню шума двигателей. Сокращение размеров вентилятора позволяет добиться лучшего снижения уровня шума. В общем, изменение диаметра вентилятора влияет на уровень шума. Чтобы снизить сопротивление при всасывании масла, необходимо регулярно чистить и проверять фильтры масла, чтобы избежать их засорения. В зависимости от региона и времени года следует выбирать масло соответствующего типа или использовать специальные устройства для предварительного нагрева масла. Также следует уделять внимание расположению трубопроводов для масла: при подборе конфигурации гидравлической системы необходимо учитывать наличие двойных насосов. В противном случае масло может попадать в насосы с большой производительностью, что приведет к снижению давления. А у насосов с меньшей производительностью может возникнуть явление кавитации. Кроме того, при недостаточном уровне топлива в баке сетка фильтра выступает над поверхностью топлива, и гидравлический насос начинает засасывать большое количество воздуха. Поэтому отверстия труб должны находиться под уровнем топлива. Для сравнения коэффициента шума обычно можно изменить диаметр вентилятора. Например, уменьшение внешнего диаметра вентилятора может снизить уровень шума. Кроме того, хорошие результаты даёт использование лопастей с одним углом наклона, изготовленных из пластика, или вентиляторов из сплавов с высоким внутренним сопротивлением. Шум, возникающий в результате резонанса между лопастями и количеством каналов в воздуховоде, также можно устранить путем изменения количества лопастей. Во-вторых, необходимо снижать уровень электромагнитного шума. Основные меры включают использование двигателей с высокой точностью для стабилизации напряжения питания, а также своевременное затягивание деталей, которые могут ослабевать, таких как винты кожухов, чтобы предотвратить возникновение резонанса. Можно снова применить меры по снижению шума и изоляции звука: при условии сохранения возможности вентиляции и охлаждения двигателя можно использовать кожухи для снижения шума или резистивные глушители. Масло, выдаваемое насосом с низким уровнем пульсаций, также будет иметь пульсирующий характер. Такой пульсирующий поток масла вызывает механические вибрации, что приводит к появлению шума. Поэтому следует стараться выбирать насосы с минимальным уровнем пульсаций. Например, у одинаковых шестеренчатых насосов у насосов с внутренним зацеплением пульсация гораздо меньше, чем у насосов с внешним зацеплением. Необходимо по возможности предотвращать возникновение ям в системе. Появление ям в гидравлической системе обусловлено в основном растворением воздуха в масле или образованием мелких пузырьков, которые попадают в масло. Когда местное давление снижается до давления разделения воздуха от масла, воздух, растворенный в рабочей масле, начинает активно выделяться, образуя пузыри. Если такие пузыри попадают в зону высокого давления, они лопаются, что приводит к возникновению на местном уровне очень сильных высокочастотных ударных нагрузок и, как следствие, к высокочастотному шуму. Это явление образования вакуума вызвано слишком большим сопротивлением при всасывании масла насосом. Поэтому необходимо использовать гидравлический насос с хорошими характеристиками всасывания, а также стараться сделать трубку для всасывания как можно короче, толще и прямее. Сокращение или избежание резких изменений диаметра трубопровода для подачи масла, а также разумный проектирование конструкции бака — это эффективные способы устранения пузырьков воздуха в масле. Обычно при возвращении масла обратно в бак в нем присутствуют пузырьки. Если объем масла достаточен, чтобы он равнялся или превышал максимальный расход масла в системе за две минуты, то можно увеличить время пребывания масла в системе, чтобы пузырьки в нем полностью исчезли. Предотвращение вибраций в трубопроводных системах. Вибрации в трубопроводных системах зависят от их характеристик и амплитуды, а также от длины труб, их диаметра, материала, способа крепления труб и способа их соединения. Для предотвращения резонанса необходимо избегать собственных частот трубопроводной системы, обычно ограничивая частоту возбуждения в пределах определенного диапазона. В большинстве случаев частоту возбуждения нельзя изменять произвольно, поэтому необходимо регулировать собственную частоту трубопроводной системы. Например, установка дополнительных опор в подходящих местах для изменения положения корпуса клапана и т. д. Для приблизительного расчета собственных частот трубопроводной системы можно обратиться к соответствующим руководствам, однако в зависимости от конкретных условий необходимо размещать опоры трубопроводов на максимально прочных основаниях. Для предотвращения вибраций в трубопроводной системе также можно применять меры по амортизации и изоляции от шума: например, использовать резиновые шланги для разделения труб для сброса масла и их креплений от соседних элементов конструкции, облицовывать трубопроводы звукоизоляционными материалами, повышать жесткость труб и т. д. Снижение шума потока у клапанов в системе: при смене направления работы клапана масло быстро закрывается и открывается. Из-за инерции возникает гидравлический удар, величина которого зависит от скорости изменения давления. Следовательно, снижение скорости движения и увеличение времени переключения позволяют уменьшить вибрации. Установка клапанов переключения с конусной формой, добавление амортизирующих устройств, а также использование электрогидравлических клапанов помогают снизить ударные нагрузки. Шум, связанный с скоростью потока в клапане переполнения, зависит от геометрических форм деталей, таких как основной поршень клапана и основное седло клапана. Струя жидкости, проходящая через отверстие для регулировки потока, сначала теряет часть своей кинетической энергии из-за силы удара. Поэтому увеличение диаметра помогает повысить способность препятствовать движению струи жидкости. Разница также связана с шумом, обусловленным скоростью потока. При увеличении разницы угол струйного распыления также увеличивается. Таким образом, потоки жидкости, исходящие из кольцевых отверстий для регулировки давления и из центрального форсунки, могут частично компенсировать друг друга по горизонтальной скорости перед тем, как достичь зоны компенсации давления. Потеря части кинетической энергии позволяет снизить уровень шума, связанного с скоростью потока. Однако из-за слишком острых углов отверстий для регулировки потока уровень шума может увеличиваться. Поэтому можно использовать перепускные клапаны с коническими элементами управления, которые способствуют снижению уровня шума. Благодаря своим небольшим размерам он эффективно предотвращает возникновение турбулентности в зоне сужения, что способствует снижению уровня шума. Из-за изменений силы потока жидкости и скорости течения клапан регулировки расхода создает шум, интенсивность которого колеблется. Если изменения давления и расхода воздуха перед и после регулирующего клапана значительны, то помимо увеличения шума, связанного с скоростью потока, возникает также значительный шум от вихрей. В таких случаях можно использовать многоступенчатую систему регулировки или подобрать соответствующий однонаправленный клапан. Вибрации и ударные звуки зависят от жесткости пружины: чем жестче пружина, тем больше сила, необходимая для регулировки, а значит, и интенсивность вибраций и ударных звуков также увеличивается. Для этого необходимо выбрать подходящую жесткость пружины, чтобы снизить скорость потока через однонаправленный клапан и тем самым уменьшить шум. Снижение шума от вибраций конструкции: при проектировании устройств с использованием масляной передачи, с целью сделать конструкцию компактнее и уменьшить занимаемую площадь, насосы и двигатели часто размещают на баке с маслом. Таким образом, вибрация насоса и двигателя легко вызывает сильный шум в топливном баке. Для снижения вибраций желательно размещать двигатель и насос отдельно или при монтаже применять меры по уменьшению шума и вибраций, такие как использование резиновых прокладок между двигателем, насосом и крышкой для изоляции от вибраций, замена маслопроводов, соединяющих насос, на резиновые или облицованные звукоизолирующим материалом трубы, а также установка эластичных кронштейнов на подходящем расстоянии для фиксации труб, что способствует повышению жесткости бака. Вывод: рабочее состояние гидравлических приводов довольно сложно. Поскольку различные гидравлические системы сильно отличаются по характеристикам производительности, способам передачи движения и конструктивным особенностям, степень возникновения шума у них также сильно варьируется. Поэтому теоретический анализ причин возникновения шума в гидравлических приводах и методов его контроля зачастую не приносит ожидаемых результатов. Чтобы эффективно контролировать уровень шума в гидравлической системе, необходимо применять различные меры по снижению шума с учетом конкретной структуры гидравлического привода, а также условий его производства и эксплуатации.