連鑄小方坯液壓剪切機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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E N T E R T A I N M E N T T E C H N O L O G Y演 藝 設(shè) 備 與 科 技59演出場(chǎng)館建設(shè)B舞臺(tái)工藝與設(shè)備u i l d i n g o f E n t e r t a i n m e n t S t a d i u m前言對(duì)于液壓或油潤(rùn)滑機(jī)械來(lái)講, 確定一個(gè)清潔度水平,且要達(dá)到計(jì)劃目標(biāo),如同選擇泵、 閥、 調(diào)節(jié)器或軸承等一樣,是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一部分。不幸的是當(dāng)一些系統(tǒng)設(shè)計(jì)者選擇一個(gè)過(guò)濾器時(shí), 他們只是看到了過(guò)濾器供應(yīng)商的產(chǎn)品目錄, 卻很少關(guān)注這種特殊系統(tǒng)的整體要求。為了達(dá)到預(yù)期的清潔度,就需要選擇和配置適當(dāng)?shù)奈廴究刂圃O(shè)備, 以期消除(根除)高達(dá)8 0 %的液壓系統(tǒng)的故障。工程中液壓系統(tǒng)的污染控制編譯/ 蘭州理工大學(xué)舞臺(tái)設(shè)備研究所 魏發(fā)孔【摘 要】 液壓傳動(dòng)是最可靠的并具有可重復(fù)性的動(dòng)力及運(yùn)動(dòng)控制形式之一,為實(shí)現(xiàn)上述目的就要求對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行精妙的設(shè)計(jì)和有效的污染控制。實(shí)踐證明,液壓系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題8 0 是與污染控制不充分有關(guān)。了解本文的內(nèi)容將在很大程度上有助于設(shè)計(jì)和維護(hù)工程師獲得穩(wěn)定的系統(tǒng)清潔度,而這正是液壓傳動(dòng)可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)?!娟P(guān)鍵詞】 污染 磨損 過(guò)濾 清潔度 系統(tǒng)【A b s t r a c t 】F l u i d P o w e r i s o n e o f t h e m o s t r e l i a b l e a n d r e p e a t a b l e f o r m s o f p o w e r a n d m o t i o n c o n t r o l . A l l t h a t i sr e q u i r e d i s c o m p r e h e n s i v e s t a t e - o f - t h e - a r t s y s t e m d e s i g n a n d m o d e r n s y s t e m i c c o n t a m i n a t i o n c o n t r o l .W h e n p r o b l e m s a r e e n c o u n t e r e d , 8 0 % o f t h e t i m e t h e y a r e r e l a t e d t o i n a d e q u a t e c o n t a m i n a t i o n c o n t r o lp r a c t i c e s . U n d e r s t a n d i n g t h i s h a n d b o o k w i l l g r e a t l y a s s i s t t h e d e s i g n o r m a i n t e n a n c e e n g i n e e r i n a c h i e v i n gt h e b a l a n c e d s y s t e m c l e a n l i n e s s t h a t i s t h e c o r n e r s t o n e o f f l u i d p o w e r r e l i a b i l i t y .【K e y W o r d s 】 c o n t a m i n a t i o n a b r a s i o n f i l t r a t i o n c l e a n l i n e s s l e v e l s y s t e m .編者按:美國(guó)V I C K E R S 公司曾幾十年致力于液壓系統(tǒng)及元件的設(shè)計(jì)研究,還結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐并借助設(shè)備精良的實(shí)驗(yàn)室,對(duì)液壓系統(tǒng)的污染控制進(jìn)行了專題研究。這篇文稿是該項(xiàng)研究的原始資料,也是液壓系統(tǒng)的污染控制專業(yè)指導(dǎo)書(shū),研究首先指出了原版國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)I S O 4 4 0 6 的不足。新版國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)I S O 4 4 0 6 - 1 9 9 9 及新版我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)均采用了其中的部分研究成果,正說(shuō)明它在專業(yè)上的權(quán)威性,比較有參考價(jià)值。本文根據(jù)這份資料編譯而成,擬分為三期刊發(fā),供中小企業(yè)及設(shè)計(jì)、維護(hù)中小劇場(chǎng)液壓系統(tǒng)的專業(yè)人員參考。另外, 用戶的液壓系統(tǒng)有效成本接近于污染控制所允許的過(guò)濾器和元件的價(jià)格, 通過(guò)改進(jìn)服務(wù)性能使其很快地恢復(fù)、增加元件壽命,增加油液壽命,延長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間和減少維修。為了重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)元件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、過(guò)濾器性能和過(guò)濾器布置之間的相互影響,這里推薦了指定的過(guò)濾器并指出了系統(tǒng)污染控制的途徑。本文專門(mén)定義質(zhì)量、 有效成本內(nèi)系統(tǒng)污染控制的理論和實(shí)踐。1 污染控制的系統(tǒng)途徑為了達(dá)到有效性和經(jīng)濟(jì)性相一致,必須首先確定目標(biāo),系統(tǒng)污染控制的目標(biāo)總是一致的:清潔油液使其達(dá)到在系統(tǒng)的有效使用期內(nèi),污染不再是任何元件失效的一個(gè)因素。實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)的第一步是建立考慮系統(tǒng)特殊需要的清潔度指標(biāo)。一旦目標(biāo)已經(jīng)建立,下一步是選擇過(guò)濾器和設(shè)置其在系統(tǒng)中的合理位置,使其能夠在有效成本內(nèi)達(dá)到這個(gè)E N T E R T A I N M E N T T E C H N O L O G Y演 藝 設(shè) 備 與 科 技60E N T E R T A I N M E N T T E C H N O L O G YNo. 4, 2007 Accumulated No. 23目標(biāo)。這就需要懂得過(guò)濾器的性能、循環(huán)動(dòng)力學(xué)和過(guò)濾器布置。這三個(gè)因素都是重要的, 但最后兩個(gè)因素循環(huán)動(dòng)力學(xué)和過(guò)濾器布置,往往沒(méi)有得到足夠的重視。我們現(xiàn)在能看到一些最初保持液壓油或潤(rùn)滑油清潔的高效過(guò)濾器的資料。大多數(shù)系統(tǒng)都存在污染問(wèn)題,其產(chǎn)生原因有:缺乏對(duì)流體動(dòng)力學(xué)的了解而忽視了對(duì)過(guò)濾器的布置;系統(tǒng)中的過(guò)濾器在整個(gè)服務(wù)壽命期間沒(méi)有能力維護(hù)其性能指標(biāo)。本文提出了需要處理過(guò)濾器布置和系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的指導(dǎo)方針。機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)之后, 最終及正在進(jìn)行的步驟是確定維持中的目標(biāo)清潔度。最經(jīng)常完成的是送一些油液樣品到顆粒計(jì)數(shù)實(shí)驗(yàn)室給出已確定標(biāo)準(zhǔn)的清潔度(或污染度)代碼數(shù)。如果目標(biāo)正在滿足,系統(tǒng)只是需要維護(hù)過(guò)濾器并且周期性地重測(cè)油液。如果清潔度目標(biāo)不能達(dá)到,就需要采取糾正措施。有時(shí)需要改變維護(hù)習(xí)慣,而有時(shí)可能需要提高過(guò)濾器等級(jí)或附加過(guò)濾器。污染控制的明智之舉是在設(shè)計(jì)階段就考慮好如何避免短期和長(zhǎng)期問(wèn)題的最佳措施,保證使液壓或油潤(rùn)滑機(jī)械獲得長(zhǎng)期可靠的運(yùn)行。2 量化油液清潔度建立目標(biāo)清潔度的第一步是了解“清潔”不是一個(gè)一般的術(shù)語(yǔ)而是一個(gè)專門(mén)的定量值。液壓油或潤(rùn)滑油清潔度的當(dāng)前國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)由I S O 4 4 0 6 (注:I S O4 4 0 6 - 1 9 9 9 液壓傳動(dòng)油液固體顆粒污染等級(jí)代號(hào)法)定義。使用被認(rèn)可的實(shí)驗(yàn)室顆粒計(jì)數(shù)程序, 即確定在1 m l 油液里固體顆粒的數(shù)量及大?。ㄒ?jiàn)圖1 ) 。表1 為用自動(dòng)粒子計(jì)數(shù)器計(jì)算出液壓油樣本中的典型數(shù)據(jù)。一旦獲得結(jié)果, 這些點(diǎn)被繪在清潔度圖表上(見(jiàn)圖2 ) 。這個(gè)圖表有給出定量的范圍代碼(最左邊) ,0 2 5 與顆粒的詳細(xì)數(shù)量相符合。取得范圍代碼為大于等于5 m 的顆粒的數(shù)量和代碼范圍為大于等于1 5 m 的顆粒的數(shù)量并且用斜杠連在一起所表示I S O 油液清潔度代碼。對(duì)于樣品中的顆粒計(jì)數(shù),大于等于5 m 的顆粒數(shù)是8 9 個(gè), 其代碼為1 4 , 而大于等于1 5 m 的顆粒數(shù)是2 2 個(gè)其代碼為1 2 ,I S O 4 4 0 6 在1 9 9 9 前的版本中描述該油液清潔度為1 4 / 1 2 。 由于它不提供內(nèi)部形成的小于5 m 的殘?jiān)⑿☆w粒的數(shù)量而掩蓋了重要的情況。為了彌補(bǔ)這一部分, I S O 4 4 0 6 - 1 9 9 9 已經(jīng)采納了擴(kuò)大代碼到相互關(guān)聯(lián)的三個(gè)范圍,即2 m ,5 m 和1 5 m 。舉例來(lái)說(shuō),清潔度代碼變成了2 0 / 1 4 / 1 2 。 整個(gè)這份文件我們將用帶有三個(gè)范圍的代碼表達(dá)清潔度。圖1 自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)裝置圖2 清潔度代碼圖表圖3 污染的新油表1 用自動(dòng)粒子計(jì)數(shù)器計(jì)算出的液壓油樣本數(shù)據(jù)以微米計(jì)的顆粒大小“X ”在一毫升試驗(yàn)油液中大于“X ”的顆粒的數(shù)量2 m5 1 2 05 m8 91 0 m4 31 5 m2 22 5 m35 0 m4注:顆粒計(jì)算通常試驗(yàn)1 0 m l 1 0 0 m l的油液,然后折算成一毫升。這將使結(jié)果更具有代表性。E N T E R T A I N M E N T T E C H N O L O G Y演 藝 設(shè) 備 與 科 技61演出場(chǎng)館建設(shè)B舞臺(tái)工藝與設(shè)備u i l d i n g o f E n t e r t a i n m e n t S t a d i u m3 污染源進(jìn)入油液的固體污染源有四種基本的渠道。它們是:新添加油的污染,內(nèi)置的污染,入口污染和內(nèi)部產(chǎn)生的污染。其中每種污染在重點(diǎn)考慮布置過(guò)濾器的時(shí)候都需要了解。3 . 1 新添加油的污染雖然液壓油和潤(rùn)滑油是在可靠的清潔條件下精煉的,但是油液運(yùn)輸?shù)接脩舫S玫膬?chǔ)藏油桶或油罐時(shí)要通過(guò)許多管路。由于運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中時(shí)常卷入金屬和橡膠顆粒以及油桶內(nèi)剝落的金屬和碎片,油液不再清潔。儲(chǔ)藏罐是一個(gè)確實(shí)存在的問(wèn)題, 因?yàn)樗譂饪s在里面產(chǎn)生銹蝕顆粒,來(lái)自大氣的污染也可以找到進(jìn)入油罐的途徑,除非安裝了良好的換氣裝置。如果油液在合理的條件下儲(chǔ)藏, 傳輸?shù)綑C(jī)器里的主要污染將是金屬、硅土和纖維(見(jiàn)圖3 ) 。來(lái)自著名供應(yīng)商提供的樣品已經(jīng)表明典型的清潔度為1 7 / 1 6 /1 4 或更差。 使用一個(gè)方便移動(dòng)的裝有高效過(guò)濾器的濾油車, 在污染進(jìn)入并損害系統(tǒng)元件之前將污染物去除,將是一種有效可取的措施。3 . 2 內(nèi)置的污染新的機(jī)器總是含有一定量的內(nèi)置污染。在系統(tǒng)中仔細(xì)裝配并沖洗新的元件可以減少污染,但不可能根除。典型的內(nèi)置污染是磨石、碎片、電鍍層、污垢、灰塵、纖維、沙礫、濕氣、管子密封膠、焊疤、油漆及洗滌液等等。系統(tǒng)沖洗期間去除污染的量不僅取決于所使用過(guò)濾器的效力,而且取決于沖洗油液的溫度、粘度、速度和“振蕩”的程度。除非達(dá)到高速度和高頻繁的振蕩,否則直到系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)多數(shù)污染物也不可能被清除, 因而會(huì)導(dǎo)致慘重的元件故障。不管機(jī)械施工人員執(zhí)行沖洗的標(biāo)準(zhǔn)如何, 任何新油、 再生油或潤(rùn)滑油系統(tǒng)在空載運(yùn)行期間的情況都應(yīng)該得到重視。3 . 3 入口污染直接來(lái)自環(huán)境的污染有可能進(jìn)入液壓動(dòng)力或潤(rùn)滑系統(tǒng),但這種情況比較容易監(jiān)控,如同在鋼廠或汽車制造廠內(nèi)的大型裝配,雖然其變化相當(dāng)大,但相對(duì)地容易了解環(huán)境條件。例如焦碳爐運(yùn)行條件大大地不同于冷壓加工的類似系統(tǒng)。對(duì)于可移動(dòng)的設(shè)備, 其應(yīng)用的環(huán)境條件、 場(chǎng)地甚至氣候條件 (即高氣流) 都有很大的變化。關(guān)鍵是嚴(yán)格地限制環(huán)境污染系統(tǒng)的通路?;覊m進(jìn)入系統(tǒng)有四種主要的途徑: 油箱通氣口、泵站系統(tǒng)蓋板、維修期間元件打開(kāi)時(shí)以及油缸的密封處等(見(jiàn)圖4 ) 。3 . 4 入口污染源(1 )油箱通風(fēng)口。允許空氣進(jìn)出油箱進(jìn)行交換,以補(bǔ)償主要由油缸往復(fù)和油液熱脹冷縮引起的油液變化。所有交換空氣的通風(fēng)口都需要安裝屏障式空氣濾清器。其他可接受的選擇是使用球膽或柔性橡膠屏障,預(yù)防交換空氣接觸系統(tǒng)油液的表面或防止油箱真空引起的負(fù)壓。(2 )油箱口蓋板。在一些設(shè)備上,油箱口蓋板通常是不可或缺的設(shè)計(jì)。污染控制好的系統(tǒng)要求油箱的設(shè)計(jì)在運(yùn)行期間保持密封,而在維護(hù)保養(yǎng)時(shí)要很容易地打開(kāi),在這方面的污染控制需要對(duì)維護(hù)保養(yǎng)及維修人員進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐嘤?xùn)。(3 )維護(hù)期間的侵入。無(wú)論何時(shí)一個(gè)系統(tǒng)正在打開(kāi)維護(hù)的時(shí)候,就有可能使環(huán)境污染進(jìn)入系統(tǒng)。要采取措施盡可能地保證打開(kāi)的部件被隔離或保護(hù),重新制作或裝配的零部件一定要在防止額外的空氣灰塵及污染的環(huán)境中進(jìn)行。應(yīng)該用棉紗或吸油的抹布將裝配后的部件擦拭干凈,并將周圍清理清潔。(4 )油缸密封口侵入?;钊麠U滑動(dòng)密封處在除去薄薄的油膜和來(lái)自桿部的輕微污染方面幾乎不能設(shè)計(jì)得1 0 0 % 有效。沾在伸出部分的環(huán)境灰塵在縮回時(shí)被帶入缸內(nèi)沖刷到系統(tǒng)油液中。在設(shè)計(jì)過(guò)程中要重點(diǎn)對(duì)伸出部分認(rèn)真考慮。當(dāng)此處的污染不可避免時(shí),應(yīng)考慮設(shè)置容量足夠的過(guò)濾器。3 . 5 系統(tǒng)污染的產(chǎn)生對(duì)于系統(tǒng)來(lái)說(shuō)最危險(xiǎn)的污染是由系統(tǒng)自身產(chǎn)生的。那些“硬化的”顆粒的硬度要比產(chǎn)生顆粒的本體表面更硬,并且進(jìn)一步地對(duì)系統(tǒng)引起更嚴(yán)重的損害。雖然所有的部件(尤其是泵)在日常運(yùn)行期間會(huì)產(chǎn)生少量的顆粒,但系統(tǒng)運(yùn)行在有適當(dāng)清潔度油液下時(shí)產(chǎn)生的顆粒極少。在不能很快除去顆粒的系統(tǒng)里,污染級(jí)別的提高將會(huì)引起額外產(chǎn)生顆粒的數(shù)量迅速增加。防止系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生污染的最好方法是以一個(gè)清潔(充分沖洗)的系統(tǒng)為起點(diǎn),并在運(yùn)行中持續(xù)保持系統(tǒng)的油液干凈。 (未完待續(xù))注:本文編譯自V I C K E R S :T H ES Y S T E M I C A P P R O A C H T O C O N T A M I -N A T I O N C O N T R O L A C o m p l e t e G u i d ef o r M a x i m u m S y s t e m P e r f o r m a n c e 。 本文在編譯過(guò)程中刪減了涉及商業(yè)廣告的部分內(nèi)容,只將技術(shù)內(nèi)容納入,以供專業(yè)人員參考。(責(zé)任編輯 張 淼)圖4 污染源建材與裝飾 2 0 0 8 年 2 月下旬刊工程機(jī)械液壓系統(tǒng)污染的危害及控制周春華(深圳市長(zhǎng)筑路橋工程有限公司)隨著液壓傳動(dòng)和液力傳動(dòng)技術(shù)在工程機(jī)械上的廣泛應(yīng)用,對(duì)液壓系統(tǒng)的性能提出了愈來(lái)愈高的要求。提高工程機(jī)械液壓系統(tǒng)的工作可靠性和使用壽命愈來(lái)愈引起人們的關(guān)注。大量事實(shí)表明, 工程機(jī)械的故障和工作可靠性與液壓系統(tǒng)污染狀況有著極為密切的關(guān)系。1液壓系統(tǒng)污染的危害液壓系統(tǒng)受到污染,輕則影響系統(tǒng)的性能和工作可靠性,重則損壞機(jī)件以至系統(tǒng)失靈, 導(dǎo)致液壓元件或液壓系統(tǒng)不能工作。研究液壓系統(tǒng)污染的危害,首先應(yīng)分析污染物的成分, 污染的途徑以及受污染后的危害。1 . 1污染物的成分侵入液壓系統(tǒng)的污染雜質(zhì)有很多種類。檢測(cè)結(jié)果表明, 對(duì)液壓系統(tǒng)危害較大的主要有三種類型的雜質(zhì)。(1 ) 固體顆粒狀雜質(zhì)。如金屬碎屑, 沙粒, 焊渣, 密封材料碎渣, 油漆, 包裝材料碎片等。(2 ) 液體狀雜質(zhì)。主要是水分和其它不符合使用要求的油液。(3 ) 氣體雜質(zhì)。主要是空氣和油液本身受到?jīng)_擊而產(chǎn)生的氣泡。1 . 2污染雜質(zhì)的來(lái)源液壓系統(tǒng)除油箱與大氣連通外, 基本上是閉環(huán)系統(tǒng)。那么,污染雜質(zhì)是通過(guò)什么途徑侵入到系統(tǒng)內(nèi)部的呢?下面對(duì)三種類型的雜質(zhì)分別進(jìn)行分析。1 . 2 . 1固體顆粒狀雜質(zhì)的來(lái)源系統(tǒng)內(nèi)的顆粒雜質(zhì)來(lái)源有兩條途徑:(1 ) 系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生。系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中不斷產(chǎn)生金屬和密封材料的磨屑顆粒、 過(guò)濾材料脫落的顆?;蚶w維。油箱中剝落的油漆, 銹斑。 氣蝕現(xiàn)象剝落的金屬碎片。 液壓油因高溫變質(zhì)而生成的焦油, 膠質(zhì)和油渣等。(2 ) 系統(tǒng)外部侵入。一般而言, 系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的雜質(zhì)相對(duì)較少, 大部分都是由外部侵入的。從油箱的換氣孔侵入。因?yàn)閾Q氣孔與大氣連通, 粉塵微粒隨空氣進(jìn)入油箱中。預(yù)留孔口和元件連接處密封不嚴(yán), 微粒隨空氣一起被吸入?;钊麠U在伸縮過(guò)程中粘帶。液壓油本身帶有雜質(zhì)。設(shè)備在制造裝配過(guò)程和維修組裝過(guò)程中, 由于沒(méi)有徹底清除干凈, 焊渣, 鐵屑, 沙粒等雜質(zhì)滯留在管道內(nèi)。在換油時(shí), 加注工具沒(méi)有經(jīng)過(guò)清潔處理, 污染物隨油液一起進(jìn)入系統(tǒng)。1 . 2 . 2液體雜質(zhì)的來(lái)源液體雜質(zhì)主要是水分, 其它液體污染的概率很小, 一般是意外事故, 這里不作探討。只對(duì)水分的來(lái)源進(jìn)行分析。(1 ) 空氣中的水汽。 油箱液面與大氣接觸, 大氣中的水汽含量是動(dòng)態(tài)的, 隨氣溫, 氣壓的變化而變化。當(dāng)空氣中的水蒸氣達(dá)到霧點(diǎn), 形成水滴, 隨液壓油流至液壓系統(tǒng)的各個(gè)部位。(2 ) 系統(tǒng)密封不良, 水分直接滲入。油箱蓋密封不嚴(yán), 雨水漏入; 水冷系統(tǒng)的滲漏或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)欠缺, 易使水分滲入; 安裝在油箱中的冷卻盤(pán)管或擋板由于腐蝕, 碰撞等原因造成破損時(shí), 水可直接進(jìn)入液壓油箱。1 . 2 . 3氣體雜質(zhì)的來(lái)源氣體主要指空氣。 空氣混入液壓系統(tǒng)的途徑有很多。 其中主要有:(1 ) 由于油箱液面過(guò)低, 吸油口直接吸入空氣。(2 ) 預(yù)留孔口和元件連接處密封不嚴(yán)。空氣容易進(jìn)入。(3 ) 回油管路帶入。(4 ) 油液受到?jīng)_擊時(shí)產(chǎn)生的氣泡。1 . 3污染的危害研究污染雜質(zhì)對(duì)液壓系統(tǒng)元件的磨損, 損壞狀況, 是掌握液壓系統(tǒng)產(chǎn)生故障原因的關(guān)鍵所在。液壓系統(tǒng)除了由于設(shè)計(jì), 制造, 安裝, 調(diào)試不當(dāng)而產(chǎn)生的故障外, 其余基本上是在使用和維修過(guò)程中, 由于污染雜質(zhì)侵入而造成的。隨著液壓技術(shù)的發(fā)展和加工工藝的不斷提高, 前者引發(fā)故障的概率愈來(lái)愈低, 而后者由于人們的認(rèn)識(shí)不足和使用單位管理水平跟不上,由此引起的故障愈來(lái)愈多。污染雜質(zhì)侵入液壓系統(tǒng)帶來(lái)的危害主要表現(xiàn)在如下幾方面:(1 ) 固體雜質(zhì)對(duì)活塞桿, 密封圈等元件的磨損和損壞。(2 ) 固體雜質(zhì)淤積在管路底部或彎頭處, 造成管道截面積減少, 系統(tǒng)內(nèi)局部壓力增大, 容易發(fā)生接口滲漏或管道破裂。(3 ) 固體雜質(zhì)淤積在密封圈唇部, 引起密封不良, 降低密封性質(zhì)。(4 ) 空氣和水分使液壓油的潤(rùn)滑性能和防銹性能降低。(5 ) 空氣和水分加速液壓油的氧化變質(zhì), 使液壓油的粘度降低。(6 ) 氣體使液壓泵工作時(shí)發(fā)出異常噪聲。(7 ) 氣體產(chǎn)生氣蝕作用, 使元件受到破壞。(8 ) 氣體引起工作機(jī)構(gòu)出現(xiàn)爬行和抖動(dòng)現(xiàn)象。(9 ) 氣體增多, 會(huì)導(dǎo)致液壓泵的容積效率下降, 能量損失增多, 使液壓系統(tǒng)不能發(fā)揮應(yīng)有的效能。(1 0 ) 氣體降低液壓系統(tǒng)的傳動(dòng)剛度和精度。2液壓系統(tǒng)污染的控制分析表明, 污染是不可避免的, 但可采取一些預(yù)防控制措施,工藝與設(shè)備 1 4 7 建材與裝飾 2 0 0 8 年 2 月下旬刊降低污染的程度和延緩污染的速度。2 . 1液壓系統(tǒng)污染控制的必要性據(jù)有關(guān)工程機(jī)械故障分析顯示:液壓設(shè)備故障占整個(gè)設(shè)備總故障的 3 0 %,而液壓系統(tǒng)污染引起的故障占液壓系統(tǒng)故障的7 0 % 8 0 %。由此可見(jiàn), 液壓系統(tǒng)污染問(wèn)題還沒(méi)有得到有效控制。我國(guó)機(jī)械行業(yè)雖然以 2 0 世紀(jì) 8 0 年代逐步采取了各項(xiàng)控制液壓系統(tǒng)污染的措施,但液壓系統(tǒng)污染控制技術(shù)與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有相當(dāng)大的差距。因此,分析研究液壓系統(tǒng)污染產(chǎn)生的原因, 尋求解決和控制的方法, 對(duì)確保工程機(jī)械的正常運(yùn)轉(zhuǎn), 提高工作可靠性, 延長(zhǎng)使用壽命具有重大意義。2 . 2簡(jiǎn)易測(cè)定液壓油污染變質(zhì)的方法在科研單位或?qū)嶒?yàn)室里, 檢測(cè)油液污染變質(zhì)有很多科學(xué)的,可靠的方法。例如定性、 定量分析法; 過(guò)濾稱重法; 顆粒計(jì)數(shù)法等。但是施工單位不具備這樣的檢測(cè)條件,只能憑經(jīng)驗(yàn)?zāi)繙y(cè)評(píng)定, 或采用一些簡(jiǎn)易方法測(cè)評(píng)油液的污染程度, 并據(jù)此決定是否更換液壓油。(1 ) 對(duì)固體和液體污染物的測(cè)定。常采用如下簡(jiǎn)易方法:類比法。 取系統(tǒng)中的油液與純凈新油作比較, 通過(guò) “一看,二聞, 三摸” 來(lái)估測(cè)油液的污染程度。一看, 即看液壓油的顏色變化。凡變淡或變成乳白色, 說(shuō)明液壓油已混入了空氣, 水或其它液體; 變黑色, 說(shuō)明油液已反應(yīng)變質(zhì), 生成瀝青類雜質(zhì); 有沉淀物, 且沉淀物中有小黑點(diǎn)或亮點(diǎn),說(shuō)明混入了金屬磨屑或粉塵等固體顆粒。二聞, 即聞?dòng)鸵旱臍馕丁H缬挟愇叮?說(shuō)明油液已氧化變質(zhì)。三摸, 即用手指沾油液摩擦, 感覺(jué)粘性差, 潤(rùn)滑感差, 可能混入了水或液壓油已變質(zhì)失效。濾紙測(cè)定法。取系統(tǒng)中油液少許, 滴在 2 4 0 目的濾紙上, 數(shù)分鐘后觀察濾紙上的痕跡。凡油滴有分布均勻的暗色中心, 外圈清晰, 說(shuō)明油液污染嚴(yán)重, 應(yīng)換油。(2 ) 對(duì)空氣污染的測(cè)定。 一般采用經(jīng)驗(yàn)識(shí)別法來(lái)估測(cè)空氣含量是否過(guò)量。當(dāng)機(jī)械出現(xiàn)如下現(xiàn)象時(shí), 應(yīng)視為空氣含量過(guò)量:液壓泵出現(xiàn)不正常的噪聲。當(dāng)外載變化時(shí), 液壓泵或安全閥偶爾發(fā)生異響, 同時(shí)工作機(jī)構(gòu)出現(xiàn)爬行或抖動(dòng)。油液透明度降低, 回油管口處有大量氣泡。油液乳化變色。2 . 3控制液壓系統(tǒng)污染的措施在液壓系統(tǒng)工作過(guò)程中,外界環(huán)境中的污染物不斷地通過(guò)各種渠道侵入系統(tǒng), 對(duì)液壓系統(tǒng)產(chǎn)生破壞, 影響了液壓系統(tǒng)的正常工作。 以實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)得出, 液壓油箱的呼吸孔和液壓缸的活塞桿密封處是污染物侵入的主要渠道, 此外, 維修和向系統(tǒng)加注(更換) 液壓油時(shí)往往將污染物帶入系統(tǒng)。 因此, 要控制污染物進(jìn)入液壓系統(tǒng), 就應(yīng)該把握住如下幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié):2 . 3 . 1液壓油箱污染的控制措施目前普遍采用的液壓油箱都是通過(guò)呼吸孔與外界大氣相通, 當(dāng)油箱液面下降時(shí), 大氣中的塵埃和水分隨外界空氣被吸入油箱, 使系統(tǒng)油液受到污染。塵埃, 空氣和水是液壓系統(tǒng)的三大主要污染源, 因此, 解決油箱的污染問(wèn)題, 是解決液壓系統(tǒng)污染問(wèn)題的最重要環(huán)節(jié)。(1 ) 盡可能采用全密封式油箱。 這種油箱通過(guò)彈性氣囊或隔膜將系統(tǒng)油液與外界完全隔離。徹底解決了氣液界面污染的問(wèn)題, 是防止油箱污染最有效的措施。(2 ) 在通氣孔上設(shè)置濾清器。如不能采用全密封式油箱, 可在油箱的通氣孔上設(shè)置帶有干燥器的空氣濾清器。當(dāng)油箱液面降低時(shí), 空氣通過(guò)濾清器進(jìn)入油箱, 空氣中的水分和顆粒雜質(zhì)即被去除。(3 ) 在吸油管口前設(shè)置濾網(wǎng)。 設(shè)置濾網(wǎng)的作用是去除油液中的氣泡。實(shí)驗(yàn)研究表明: 濾網(wǎng)除氣效率與濾網(wǎng)孔大小, 油液通過(guò)濾網(wǎng)的速度和濾網(wǎng)設(shè)置角度有關(guān)系, 濾網(wǎng)愈密, 流速愈低, 除氣效率愈高; 濾網(wǎng)傾角為 2 0 時(shí)除氣效率最高。(4 ) 在油箱底部設(shè)置排水口和磁塞。液壓油在油箱中靜置2 4 h 以上,混在液壓油中的水便下沉至箱底,可通過(guò)排水口排除。 磁塞可吸附鐵質(zhì)碎屑, 防止其隨液壓油流向液壓系統(tǒng)的其它部位。2 . 3 . 2液壓缸污染的控制措施液壓缸的活塞桿伸出端是污染物侵入液壓系統(tǒng)的主要部位之一。 目前, 普遍在活塞桿壓力密封外端設(shè)置防塵密封以防止外界污染物侵入。防塵密封的工作性能對(duì)可靠地保護(hù)液壓系統(tǒng)具有重要作用。一旦防塵密封失效,活塞桿壓力密封即暴露于外界, 粘附污染物而迅速磨損失效, 從而導(dǎo)致活塞密封的磨損和失效。另外, 活塞桿表面損傷或彎曲變形, 也會(huì)使防塵密封和活塞密封迅速失效。(1 ) 定期檢查活塞桿, 發(fā)現(xiàn)損傷或變形, 馬上修復(fù)或更換。(2 ) 使用高性能的防塵密封圈。(3 ) 活塞桿的液壓密封面采用活塞壓力密封和防塵密封的組合形式。這種組合密封的防污性能為各單個(gè)密封防污性能的綜合。組合密封的污染侵入比為各個(gè)密封侵入比的乘積。 (密封侵入比= 密封外部污染顆粒濃度與密封內(nèi)部污染顆粒濃度的比值)2 . 3 . 3設(shè)計(jì)、 使用與維修過(guò)程中的控制措施(1 ) 合理設(shè)計(jì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。例如: 在液壓系統(tǒng)最高處應(yīng)設(shè)置排氣塞或排氣閥; 油箱的出、 回油口應(yīng)設(shè)在油箱液面以下; 回油口斷面應(yīng)做成斜面以減少回油渦流和攪動(dòng);液壓泵吸油管口徑應(yīng)盡可能大一點(diǎn), 盡可能減少管路的彎曲; 避免或減少使用節(jié)流閥; 選擇合理的密封件及密封結(jié)構(gòu); 提高液壓泵的吸入壓力; 降低工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)慣性; 提高系統(tǒng)的整體密封性能。(2 ) 經(jīng)常保持油箱中規(guī)定的液面高度。(3 ) 定期清洗過(guò)濾器和散熱裝置, 避免液壓泵因吸油不暢和油溫過(guò)高而形成系統(tǒng)的局部真空。(4 ) 液壓系統(tǒng)出現(xiàn)壓力低, 溫度高, 工作無(wú)力等非正?,F(xiàn)象時(shí)應(yīng)及時(shí)排查。(5 ) 避免工作載荷的急劇變化。(6 ) 避免利用機(jī)械的慣性來(lái)完成某項(xiàng)動(dòng)作。(7 ) 及時(shí)更換老化或失效的密封件。(8 ) 加注液壓油時(shí), 加注用具要徹底清潔干凈。(9 ) 清洗。(1 0 ) 高壓空氣吹。工藝與設(shè)備 1 4 8 7 7 科技資訊 S C I E N C E & T E C H N O L O G Y I N F O R M A T I O N2 0 0 7 N O . 1 4S C I E N C E & T E C H N O L O G Y I N F O R M A T I O N工 程 技 術(shù)科技資訊1 簡(jiǎn)述 液壓傳動(dòng)技術(shù)在 1 8世紀(jì)誕生后即得到迅猛發(fā)展。 今天, 液壓傳動(dòng)設(shè)備在各行各業(yè)得到廣泛的應(yīng)用, 除了大型的設(shè)備外, 在農(nóng)機(jī)上也得到了廣泛的應(yīng)用,液壓傳動(dòng)技術(shù)有其不可比擬的優(yōu)點(diǎn),這是它得以迅猛發(fā)展的主要原因, 與此同時(shí), 液壓傳動(dòng)設(shè)備又有其脆弱的一面, 其中抗污染能力低是突出的弱點(diǎn)。 據(jù)有關(guān)資料記載,液壓故障有7 0 % 8 0 % 是由油液污染導(dǎo)致的。 要保證液壓系統(tǒng)正常、 可靠的運(yùn)行,必須要保持系統(tǒng)的清潔。2 液壓系統(tǒng)污染問(wèn)題的危害污染物混入系統(tǒng)后會(huì)加速液壓零件的磨損、研損、燒傷甚至破壞或者引起閥的動(dòng)作失靈或者引起噪聲。污染物會(huì)堵塞液壓元件的節(jié)流孔或節(jié)流縫隙,改變液壓系統(tǒng)的工作性能,引起動(dòng)作失調(diào)甚至完全失靈,產(chǎn)生誤動(dòng)作造成事故。灰塵顆粒在液壓缸內(nèi)會(huì)加速密封件的損壞,缸筒內(nèi)表面的拉傷,使泄漏增大,推力不足或者動(dòng)作不穩(wěn)定、爬行、速度下降,產(chǎn)生異常的聲響與振動(dòng)。還可能引起濾網(wǎng)堵塞,液壓泵吸油困難,回油不暢而產(chǎn)生氣蝕、振動(dòng)和噪聲,堵塞嚴(yán)重時(shí)會(huì)因阻力過(guò)大而將濾網(wǎng)擊穿,完全喪失過(guò)濾作用,造成液壓系統(tǒng)的惡性循環(huán)。3 液壓系統(tǒng)污染的原因系統(tǒng)污染的原因很多,從污染產(chǎn)生機(jī)理來(lái)看,分為 2種: ( 1 ) 制作、安裝過(guò)程中潛伏在系統(tǒng)內(nèi)部的污染物。 ( 2 ) 系統(tǒng)工作過(guò)程中產(chǎn)生的污染。顯然,系統(tǒng)制作、安裝過(guò)程中潛伏的污染物多為切屑、 毛刺、 型砂、 涂料、 磨料、焊渣、 銹片和灰塵等固體顆粒, 它們對(duì)系統(tǒng)的危害比較大, 必須在這一階段加強(qiáng)管理, 控制污染,確保安裝后的液壓系統(tǒng)能夠安全可靠地運(yùn)行。4 液壓系統(tǒng)生產(chǎn)、維護(hù)中的污染問(wèn)題4 . 1 液壓零件加工的污染控制液壓零件的加工一般要求采用“濕加工”法,即所有加工工序都要滴加潤(rùn)滑液或清洗液,以確保表面加工質(zhì)量。4 . 2 液壓元件、零件的清洗新的液壓件組裝前,舊的液壓件受到污染后都必須經(jīng)過(guò)清洗方可使用,清洗過(guò)程中應(yīng)做到以下幾點(diǎn):( 1 ) 液壓件拆裝、清洗應(yīng)在符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的凈化室中進(jìn)行,如有條件操作室最好能充壓,使室內(nèi)壓力高于室外,防止大氣灰塵污染。若受條件限制,也應(yīng)將操作間單獨(dú)隔離,一般不允許液壓件的裝配間和機(jī)械加工間或鉗工間處于同一室內(nèi),絕對(duì)禁止在露淺談液壓系統(tǒng)的污染問(wèn)題范明(鄒城高級(jí)職業(yè)技術(shù)學(xué)校 山東鄒城 2 7 3 5 0 0 )摘要:液壓系統(tǒng)的污染問(wèn)題是很重要的問(wèn)題,因?yàn)橐簤合到y(tǒng)的很多故障都是由于污染造成的,為了確保液壓系統(tǒng)能夠安全、可靠運(yùn)行,針對(duì)液壓系統(tǒng)提出了一系列具體措施,以達(dá)到減少液壓系統(tǒng)的污染。關(guān)鍵詞: 液壓系統(tǒng)污染問(wèn)題控制污染 維護(hù)安裝中圖分類號(hào): T H 1 3 7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A文章編號(hào): 1 6 7 2 - 3 7 9 1 ( 2 0 0 7 ) 0 5 ( b ) - 0 0 7 7 - 0 1天、棚子、雜物間或倉(cāng)庫(kù)中分解和裝配液壓件 。拆裝液壓件時(shí),操作人員應(yīng)穿戴纖維不易脫落的工作服、工作帽,以防纖維、灰塵、頭發(fā)、皮屑等散落入液壓系統(tǒng)造成人為污染。嚴(yán)禁在操作間內(nèi)吸煙、進(jìn)食。( 2 ) 液壓件清洗應(yīng)在專用清洗臺(tái)上進(jìn)行,若受條件限制,也要確保臨時(shí)工作臺(tái)的清潔度。( 3 ) 清洗液允許使用煤油、汽油以及和液壓系統(tǒng)工作用油牌號(hào)相同的液壓油。( 4 ) 清洗后的零件不準(zhǔn)用棉、麻、絲和化纖織品擦拭,防止脫落的纖維污染系統(tǒng)。也不準(zhǔn)用皮老虎向零件鼓風(fēng)( 皮老虎內(nèi)部帶有灰塵顆粒) ,必要時(shí)可以用潔凈干燥的壓縮空氣吹干零件。( 5 ) 清洗后的零件不準(zhǔn)直接放在土地、水泥地、地板、鉗工臺(tái)和裝配工作臺(tái)上,而應(yīng)該放入帶蓋子的容器內(nèi),并注入液壓油。( 6 ) 已清洗過(guò)但暫不裝配的零件應(yīng)放入防銹油中保存,潮濕的地區(qū)和季節(jié)尤其要注意防銹。4 . 3 液壓件裝配中的污染控制液壓件裝配應(yīng)采用“干裝配”法,即清洗后的零件,為了不使清洗液留在零件表面而影響裝配質(zhì)量,應(yīng)在零件表面干燥后再進(jìn)行裝配。液壓件裝配時(shí),如需打擊,禁止使用鐵制頭敲打,可以使用木錘、橡皮錘、銅錘和銅棒。裝配時(shí)不準(zhǔn)帶手套,不準(zhǔn)用纖維織品擦拭安裝面,防止纖維類臟物侵入閥內(nèi)。已裝配完的液壓元件、組件暫不進(jìn)行組裝時(shí),應(yīng)將它們的所有油口用塑料塞子堵住。4 . 4 液壓件運(yùn)輸中的污染控制液壓元件、組件運(yùn)輸中,應(yīng)注意防塵、防雨,對(duì)長(zhǎng)途運(yùn)輸特別是海上運(yùn)輸?shù)囊簤杭欢ㄒ梅烙昙埢蛩芰习b紙打好包裝,放入適量的干燥劑,不允許雨水、海水接觸液壓件。裝箱前和開(kāi)箱后,應(yīng)仔細(xì)檢查所有油口是否用塞子堵住、堵牢,對(duì)受到輕度污染的油口及時(shí)采取補(bǔ)救措施,對(duì)污染嚴(yán)重的液壓件必須再次分解、清洗。4 . 5 液壓系統(tǒng)總裝的污染控制( 1 ) 軟管必須在管道酸洗、沖洗后方可接到執(zhí)行器上,安裝前要用潔凈的壓縮空氣吹凈。中途若拆卸軟管,要及時(shí)包扎好軟管接頭 。( 2 ) 接頭體安裝前用煤油清洗干凈,并用潔凈壓縮空氣吹干。對(duì)需要生料帶密封的接頭體,纏生料帶時(shí)要注意 2點(diǎn)。a . 順螺紋方向纏繞;b . 生料帶不宜超過(guò)螺紋端部,否則,超出部分在擰緊過(guò)程中會(huì)被螺紋切斷進(jìn)入系統(tǒng)。( 3 ) 液壓管道安裝的污染控制。液壓管道是液壓系統(tǒng)的重要組成部分,也是工作量較大的現(xiàn)場(chǎng)施工項(xiàng)目, 而管道安裝又是較易受到污染的工作, 因此, 液壓管道污染控制是液壓系統(tǒng)保潔的一個(gè)重要內(nèi)容。管道安裝前要清理出內(nèi)部大的顆粒雜質(zhì)、絕對(duì)禁止管內(nèi)留有石塊,破布等雜物。管道安裝過(guò)程中若有較長(zhǎng)時(shí)間的中斷,須及時(shí)封好管口防止雜物侵入。 為防止焊渣、 氧化鐵皮侵入系統(tǒng),建議管道焊接采用氣體保護(hù)焊如氬弧焊。管道安裝完畢后,必須經(jīng)過(guò)管道酸洗、系統(tǒng)沖洗后方可作為系統(tǒng)的一部分并入系統(tǒng)。絕對(duì)禁止管道在處理前就將系統(tǒng)連成回路,以防管內(nèi)污染物侵入執(zhí)行器、控制件。系統(tǒng)沖洗在酸洗工作結(jié)束后進(jìn)行,是液壓系統(tǒng)投入使用前的最后一項(xiàng)保潔措施,必須確保所有管道和控制元件沖洗達(dá)到要求精度。系統(tǒng)沖洗應(yīng)分2 步進(jìn)行。首先將現(xiàn)場(chǎng)安裝的管道連成回路, 沖洗達(dá)到要求精度后, 再將閥臺(tái)、 分流器等控制部件接入沖洗回路, 達(dá)到要求精度后方為沖洗合格。4 . 6 油箱加油油箱注油前必須檢查其內(nèi)部的清潔度,不合格的要進(jìn)行清理;油液加入前要檢驗(yàn)它的清潔度;注油時(shí)必須經(jīng)過(guò)過(guò)濾,不允許將油直接注入油箱。4 . 7 系統(tǒng)恢復(fù)系統(tǒng)酸洗、沖洗后,即可將所有元件、管道按要求連成工作回路。此過(guò)程要特別注意管接頭保潔,連接完畢后,盡量避免拆卸,必要時(shí)要注意用干凈的布包扎好,確保管接頭、管口不受污染。5 結(jié)語(yǔ)液壓系統(tǒng)污染問(wèn)題是很重要的問(wèn)題,這就要求我們加工、 維護(hù)、 安裝以及使用人員在任何一個(gè)環(huán)節(jié)都要盡量減少污染,以確保液壓系統(tǒng)安全、可靠的運(yùn)行。液壓系統(tǒng)振動(dòng)噪聲產(chǎn)生原因分析
Analysis for the Reason of Producing Vibration Noise of Hydraulic System
摘 要:對(duì)液壓系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)噪聲原因分析 ,提出衰減、 阻尼及消除方法。
關(guān)鍵詞:液壓系統(tǒng); 振動(dòng)噪聲; 消除方法
液壓系統(tǒng)的振動(dòng)與噪聲是一個(gè)相當(dāng)普遍的問(wèn)題。機(jī)器設(shè)備愈向高速、 高壓和大功率的方向發(fā)展 ,相應(yīng)的技術(shù)跟不上 ,振動(dòng)與噪聲也相應(yīng)增大 ,長(zhǎng)期處于異常振動(dòng)的液壓設(shè)備必然會(huì)出現(xiàn)各種故障 ,造成振動(dòng)與液壓裝置難以正常工作 ,影響設(shè)備的性能和液壓元件的壽命 ,也影響人的身心健康。因此分析振動(dòng)噪聲產(chǎn)生原因有助于采取有效的消除方法。
1 振動(dòng)與噪聲
噪聲是一種振動(dòng)波 ,它通過(guò)不同的傳播媒體 ,可分為流體噪聲、 結(jié)構(gòu)噪聲和電磁噪聲。在液壓傳動(dòng)或自動(dòng)控制系統(tǒng)中 ,上述 3 種噪聲同時(shí)存在 ,其產(chǎn)生的成因和組成是多方面的。
1) 液壓泵的噪聲
在液壓系統(tǒng)中主要的噪聲源是液壓泵。即使它不輻射出大量的聲功率 ,其壓力波動(dòng)和結(jié)構(gòu)振動(dòng)也能間接地引起機(jī)器設(shè)備的噪聲。
液壓泵的噪聲隨液壓功率的增加而加大。液壓功率是由液壓泵的輸出壓力 p、 每轉(zhuǎn)的排量 q 和轉(zhuǎn)速 n這 3 個(gè)參數(shù)決定的。這 3 個(gè)參數(shù)對(duì)液壓泵的噪聲影響程度是不同的。轉(zhuǎn)速的提高使泵的噪聲增大比輸出壓力提高的作用要大得多;每轉(zhuǎn)排量對(duì)噪聲的影響基本與輸出的壓力相同。
為了使噪聲最低 ,一般在選用液壓泵時(shí) ,在保證所需的功率和流量的前提下 ,盡量選擇轉(zhuǎn)速低的液壓泵(1000~1200 r/ min) ,在實(shí)際應(yīng)用中也可使用復(fù)合泵(并聯(lián)和串聯(lián)液壓泵)和卸荷回路來(lái)降低噪聲。
(1)液壓泵的流量脈動(dòng) ,由此引起的出口及管路壓力脈動(dòng)。這種固有的流量與壓力脈動(dòng)必然產(chǎn)生流體噪聲。
(2) 液壓泵困油區(qū)的壓力沖擊及倒灌流量產(chǎn)生噪聲。如斜盤(pán)式軸向柱塞泵 ,其缸體在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中位于上死點(diǎn)時(shí) ,柱塞腔內(nèi)的液體壓力在與排油腔接通的瞬間 ,吸油壓力突然上升到排油壓力產(chǎn)生了較高壓力沖擊。同理 ,位于下死點(diǎn)時(shí) ,柱塞腔內(nèi)的液體壓力在與吸油腔接通的瞬間突然由排油壓力下降到吸油壓力 ,同樣也產(chǎn)生壓力沖擊。與此同時(shí) ,在上死點(diǎn)排油腔內(nèi)的液體向柱塞腔內(nèi)倒灌 ,便產(chǎn)生了所謂 “倒灌流量”,使液壓泵原來(lái)固有的流量脈動(dòng)更加劇烈。由此產(chǎn)生較大的流體噪聲 ,它是液壓泵的主要聲源。
(3) 液壓泵的困油現(xiàn)象也是產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲的重要原因。如齒輪泵在實(shí)際使用中因困油產(chǎn)生較大的噪聲時(shí) ,應(yīng)檢查其卸荷槽的尺寸是否與設(shè)計(jì)圖紙相符。在修磨端蓋時(shí)要保證原卸荷槽的尺寸不變。
(4) 由于泄漏的原因 ,增加了液壓泵的壓力和流量脈動(dòng)也是產(chǎn)生噪聲的原因之一。因此 ,在維修中消除液壓裝置的外泄漏 ,是降低噪聲的有效措施。
2) 控制閥的噪聲
控制閥是液壓系統(tǒng)中的另一個(gè)噪聲源。
(1) 控制閥的氣穴作用發(fā)出的噓噓聲(高速噴流聲) 。這是由于油液通過(guò)閥口時(shí)產(chǎn)生的節(jié)流作用 ,在節(jié)流口處產(chǎn)生很高的流速 ,有時(shí)可達(dá) 100~150 m/ s (通常稱噴流現(xiàn)象) 。在節(jié)流口下游通道截面處流速極不均勻的情況下 ,當(dāng)壓力低于大氣壓時(shí) ,溶解于油中的空氣便分離出來(lái)產(chǎn)生大量的氣泡。這些氣泡由于油流壓力回升而消失 ,此時(shí)的振動(dòng)頻率將達(dá)到 200 Hz 以上。另外 ,在噴流狀態(tài)下 ,油流速度不均勻而發(fā)生渦流或由于液流被剪切也產(chǎn)生噪聲。
解決這類噪聲的辦法是提高節(jié)流口下游背壓 ,使其高于空氣分離壓力的臨界值??捎枚?jí)或三級(jí)減壓的辦法 ,以防止氣穴現(xiàn)象的發(fā)生。一般油液通過(guò)控制閥的節(jié)流口時(shí) ,要求上游壓力 p1 與下游壓力 p2 之比 ,不大于 3~6 (銳邊閥口取小值 ,圓弧閥口取大值) 。
(2) 控制閥的自激振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲。如溢流閥一類的控制閥 ,其閥芯是支承在彈簧(包括油液的彈性)上 ,與質(zhì)量 ,阻尼系統(tǒng)與管路以及與負(fù)載相匹配的有關(guān)參數(shù)超過(guò)臨界值時(shí) ,閥芯就會(huì)因其他部位的擾動(dòng)(如壓力脈動(dòng)或其他振源)產(chǎn)生持續(xù)的自激振動(dòng)和異常噪聲。又如滑閥、 轉(zhuǎn)閥和伺服閥等由液動(dòng)力引起的自激振動(dòng)也發(fā)生一種呈 “嗡嗡叫” 的高頻聲響。在一般情況下 ,壓力、 溫度愈高 ,這種現(xiàn)象就愈容易發(fā)生。
(3) 液壓泵壓力脈動(dòng)的激勵(lì)作用 ,使閥件產(chǎn)生共振 ,因而增大噪聲;控制閥中特別是節(jié)流閥 ,其節(jié)流開(kāi)口小 ,流速高易產(chǎn)生渦流 ,有時(shí)將會(huì)引起閥芯拍擊閥座 ,產(chǎn)生很大的蜂鳴聲。發(fā)生這種現(xiàn)象時(shí) ,可選用小規(guī)格的控制閥來(lái)替換或?qū)⒐?jié)流口開(kāi)大。
(4) 在液壓系統(tǒng)中 ,由于方向控制閥突然關(guān)閉或突然打開(kāi)造成液壓沖擊而引起振動(dòng)和噪聲。如電磁換向閥快速切換時(shí) ,油路突然關(guān)閉或使油流突然改向以及電磁閥突然打開(kāi)使液壓泵卸載都會(huì)產(chǎn)生液壓沖擊。一般電磁閥的動(dòng)作時(shí)間為 0. 08~0. 12 s ,由于快速切換引起管內(nèi)壓力劇烈波動(dòng) ,并以聲速沿著管道方向傳播 ,當(dāng)傳至液壓缸、 液壓泵或其他較大的容腔時(shí) ,就會(huì)引起這些環(huán)節(jié)產(chǎn)生撞擊振動(dòng)和噪聲。如磨床工作臺(tái)在換向過(guò)程中(換向閥未調(diào)好) ,就會(huì)產(chǎn)生沖擊而使管道發(fā)出 “嗡嗡” 的噪聲;又如液壓機(jī)的液壓缸 ,在承壓狀態(tài)時(shí) ,若控制閥突然打開(kāi)而液壓缸急速卸載 ,則液壓缸和其連接的機(jī)構(gòu)也會(huì)由于沖擊而發(fā)出噪聲。
這種噪聲可以通過(guò)閥的合理設(shè)置(如設(shè)置緩沖機(jī)構(gòu)等)或采用分級(jí)卸載的辦法 ,使液壓沖擊盡可能的減小。
(5) 控制閥的工作部位磨損、 滑閥與閥體孔配合間隙過(guò)大、 高低壓油互通、 調(diào)壓彈簧永久變形或損壞等原因、 而發(fā)出一種 “哨” 聲或 “尖叫” 聲。這種噪聲的消除方法是更換閥座、 閥芯或彈簧。
3) 液壓泵吸入系統(tǒng)的氣穴現(xiàn)象產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲此處略。
4) 液壓泵的吸空現(xiàn)象產(chǎn)生的噪聲液壓泵的吸空 ,是指液壓泵吸進(jìn)的油液中混有空氣。這種現(xiàn)象的產(chǎn)生不僅容易發(fā)生氣蝕、 增高噪聲 ,而且還影響液壓泵的容積效率、 油液變質(zhì)等不良后果。因此 ,在液壓傳動(dòng)與控制系統(tǒng)中 ,這種現(xiàn)象是不允許存在的。出現(xiàn)這類問(wèn)題的主要原因是油箱和油管設(shè)置、安裝不合理(如油箱內(nèi)液面劇烈地?cái)噭?dòng) ,空氣便混入油內(nèi)) ;吸油管吸進(jìn)帶有氣泡的油液(吸油管接頭密封不嚴(yán)、 吸入空氣) 。油液中的空氣泡在低壓處膨脹 ,進(jìn)入高壓區(qū)后被壓縮 ,產(chǎn)生上述的氣穴現(xiàn)象 ,因而使噪聲增大。
產(chǎn)生吸空現(xiàn)象的其他原因還有:因泄漏等原因造成油箱中油液不足;吸油管浸入油液液面部分太少;液壓泵吸油位置太高;油液的黏度大;液壓泵吸油口通流截面過(guò)小;過(guò)濾器表面被污染物堵塞;回油管沒(méi)有浸入油池等而造成大量空氣進(jìn)入系統(tǒng)。
防止液壓泵吸進(jìn)空氣可采取以下措施:
(1) 液壓泵吸油管和有關(guān)部分(如泵出軸端)要嚴(yán)格密封 ,防止泵內(nèi)短時(shí)低壓而吸入空氣。
(2) 油箱設(shè)計(jì)要合理 ,可采用設(shè)有隔板的長(zhǎng)油箱 ,使油液中的氣泡上浮后不會(huì)很快進(jìn)入吸油管附近。油箱是液壓系統(tǒng)中消除油液里氣泡的最好地方。一般油液回到油箱時(shí)往往帶有氣泡 ,只要到一定的時(shí)間 ,氣泡就會(huì)自動(dòng)分離出來(lái)并上浮消失。為此 ,液壓系統(tǒng)的油箱容積應(yīng)足夠大。油箱的容積隨設(shè)備不同、 使用場(chǎng)所的不同而有差異。通常可設(shè)計(jì)成等于系統(tǒng)兩分鐘最大流量即可。
當(dāng)不能提供具有隔板的油箱時(shí) ,可采用具有去除氣泡裝置的油箱。試驗(yàn)表明 ,采用 60 目的金屬網(wǎng) ,安裝傾斜角 30° 效果最佳 ,它能去除 90 %混入油液中的氣泡。
(3) 油箱中的油液應(yīng)加至油標(biāo)線的規(guī)定;吸油管一定要浸入油池的 2/ 3 深度處;油液的黏度要符合使用說(shuō)明書(shū)的規(guī)定;過(guò)濾器要定期清洗 ,防止被污物堵塞。
(4) 液壓系統(tǒng)的回油管要插入油箱液面以下 ,并要制成 45° 的斜切口面朝箱壁 ,距箱壁 100 mm左右為宜?;赜凸軓揭m宜(足夠大) ,防止回油流速過(guò)高沖入油箱攪動(dòng)液面而混入空氣。
(5) 采用消泡性能好的工作油液 ,或在油液內(nèi)加入消泡添加劑 ,使氣泡很快的上浮消失。
5) 液壓系統(tǒng)中機(jī)械零件的振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲
(1) 液壓系統(tǒng)機(jī)械回轉(zhuǎn)部分,由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、 制造、安裝等誤差,當(dāng)工作時(shí)便產(chǎn)生周期性的不平衡力,因而發(fā)生振動(dòng)并輻射出恒定的噪聲。如液壓泵驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的皮帶輪和皮帶、 傳動(dòng)軸上的鍵、 聯(lián)軸器和液壓泵等零件,當(dāng)電動(dòng)機(jī)的軸與液壓泵的傳動(dòng)軸,同軸度誤差大于0. 08mm時(shí),就會(huì)產(chǎn)生較大噪聲。此時(shí)的聯(lián)軸器不僅不吸震,反而造成強(qiáng)迫振動(dòng)。因此,在制造與安裝過(guò)程中應(yīng)盡量減小偏心與不平衡;液壓泵、 電機(jī)支架與機(jī)座要用楔鐵調(diào)整并校準(zhǔn)水平;緊固螺釘必須有防松結(jié)構(gòu)。
(2) 設(shè)備的地基與機(jī)座、 液壓系統(tǒng)的管路等 ,若安裝、 調(diào)整不符合技術(shù)條件規(guī)定時(shí) ,也導(dǎo)致產(chǎn)生噪聲。并在系統(tǒng)油壓升高后 ,經(jīng)控制閥改變油路方向和調(diào)壓調(diào)速時(shí) ,在所連接的管路上發(fā)生異常的振動(dòng)或共振引起有關(guān)部分產(chǎn)生噪聲。這些問(wèn)題都值得注意 ,但無(wú)論在什么情況下 ,都應(yīng)使液壓系統(tǒng)的管路盡量短一些 ,長(zhǎng)度要選擇適當(dāng) ,并用堅(jiān)固的、 能吸振的支撐加以固定 ,避免發(fā)生駐波或共振現(xiàn)象。
2 液壓系統(tǒng)的噪聲衰減、 阻尼和隔離
如前所述 ,液壓系統(tǒng)的主要噪聲源是液壓泵。為了降低由其產(chǎn)生的噪聲 ,可在泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造中采取一定的措施來(lái)消除機(jī)械沖擊和壓力沖擊。但是 ,由于液壓泵幾何空間變化的不均勻性所造成的壓力脈動(dòng)是較難消除的。為此 ,在實(shí)踐中可采取衰減、 阻尼和隔離的辦法來(lái)減小或消除液壓系統(tǒng)中的噪聲。
(1) 用脈動(dòng)衰減器來(lái)防止噪聲擴(kuò)散。衰減器有能量吸收型和反射消除型兩大類 ,應(yīng)用衰減器 ,既不會(huì)全部吸收、 也不能全部反射 ,它在一定的頻率范圍內(nèi)可以看成是一個(gè)特定的過(guò)程 ,或主要是吸收、 或主要是反射。能量吸收型衰減器是利用某些材料的特性、 通過(guò)粘著摩擦將聲能變?yōu)闊崮?油溫升高) 。所以 ,它只能衰減傳入到緩沖材料內(nèi)部的噪聲。為了擴(kuò)大緩沖材料同液體的面積 ,應(yīng)把緩沖材料做成多孔的 ,并以同心管的形式布置在主要油流的通道上。
(2) 在管路中設(shè)置蓄能器衰減系統(tǒng)中的壓力脈動(dòng)。蓄能器是一個(gè)反射型脈動(dòng)衰減裝置 ,利用氣體彈性來(lái)吸收和釋放液體的壓力能。依靠入射波和分流波之間的相位關(guān)系來(lái)減少聲波向下游傳播。
(3) 安裝減振軟管。利用撓性軟管容易膨脹的特性來(lái)平滑液壓泵的壓力脈動(dòng)。
(4) 在管路上安裝消聲器。通過(guò)入射波與反射波的相互作用 ,將波形峰值部分的容量吸收填入到波谷部分。這樣可以認(rèn)為系統(tǒng)沒(méi)有流量變化 ,即消除壓力脈動(dòng)。
在液壓泵的出油口串接一個(gè)大的容腔 ,試驗(yàn)表明:液壓泵的出口壓力脈動(dòng)原為 1. 31 MPa ,可衰減到0. 14 MPa ,效果比較顯著。
(5) 在管道中串接濾聲器。這是一種以相位消除為主的聲學(xué)裝置 ,它可消除管路的流量脈動(dòng) ,故又可稱為脈動(dòng)消減器。它是一個(gè)開(kāi)有無(wú)數(shù)小孔的、 用橡皮套包容的多孔管 ,在橡皮管與多孔管之間有保護(hù)用的鋼絲網(wǎng) ,外圍沖入氮?dú)?。?dāng)壓力峰值傳入時(shí) ,經(jīng)小孔(阻尼吸收能量)使橡皮套膨脹從而使噪聲得到衰減。應(yīng)用時(shí) ,需根據(jù)壓力脈動(dòng)頻率和流量來(lái)選擇。該種濾聲器的優(yōu)點(diǎn)是安裝在管路上 ,不增大管路的阻力 ,一般狀態(tài)下不用維護(hù)。
(6) 系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)振動(dòng)的阻尼。為了減少噪聲的傳播 ,避免一些零件的共振 ,可在液壓系統(tǒng)的管道、 罩殼、 板狀零件等的表面上粘貼或涂上一層阻尼材料 ,使這些零件的共振因阻尼作用而得到衰減 ,從而減少空氣噪聲的輻射。這種辦法對(duì)于抑制高頻率噪聲較為有效。阻尼材料一般可用內(nèi)消耗較大的材料 ,如瀝青、 聚硫酯橡膠或聚氨酯橡膠以及其他高分子材料。
3 結(jié)束語(yǔ)
從機(jī)械部分零件的材質(zhì)方面減少噪聲 ,國(guó)外有的采用高阻尼材料如錳銅合金、 鎳鈦合金以及含高磺的孕育鑄鐵等制作泵體或閥體。近年來(lái)國(guó)內(nèi)也開(kāi)始試生產(chǎn)高阻尼材料 ,如錳銅合金 MC277 和鐵鉻合金 AJ21等。經(jīng)一些單位使用 ,減振、 降低噪聲效果比較明顯。
液壓裝置的噪聲還可采用柔軟多孔材料 ,如毛氈、纖維板、 石棉、 玻璃纖維、 泡沫塑料等進(jìn)行吸收隔離。如將噪聲源放在隔板的后面;對(duì)于噪聲高的液壓元件用隔罩罩起來(lái)。對(duì)高壓泵一類的強(qiáng)噪聲源 ,目前采用的措施是把動(dòng)力裝置單獨(dú)放在一個(gè)隔音減振的房間內(nèi)封閉的辦法。使進(jìn)出油口管道接通工作機(jī)構(gòu) ,運(yùn)行參數(shù)的調(diào)節(jié)、 選用是在工作地點(diǎn)的操縱臺(tái)上通過(guò)遙控進(jìn)行 ,以減少噪聲對(duì)操作人員的輻射。
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