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液壓振動噪聲分析與排除

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 CSP板坯連鑄機(jī)連鑄精整區(qū)域液壓系統(tǒng)裝置是20世紀(jì)80年代的產(chǎn)品。該套設(shè)備由于長期服役和高節(jié)奏連續(xù)生產(chǎn)而嚴(yán)重老化裂化,振動沖擊大,噪聲嚴(yán)重,故障率增加,無法滿足正常生產(chǎn)要求。經(jīng)較長時間觀察與分析,得出產(chǎn)生上述后果的原因主要有:氣穴、氣蝕的產(chǎn)生和影響,液壓泵的振動和沖擊,執(zhí)行元件的影響,液壓油的影響。

  氣穴、氣蝕的產(chǎn)生和影響,在實際液壓系統(tǒng)中,壓力還沒有低于飽和蒸汽壓力,油液就會沸騰氣化,在油液中形成氣泡。這種現(xiàn)象與油蒸汽的逸出統(tǒng)稱為氣穴。液體中溶解的空氣量與絕對壓力成正比。若是壓力pl低于空氣分離壓pg,則過飽和的空氣將分離出來,而產(chǎn)生大量的氣泡。氣泡在高壓油沖擊下迅速破裂或急劇縮小,又凝成液體。原來氣泡所占據(jù)的空間形成了局部真空,周圍液體質(zhì)點以極高速度來填補(bǔ)這一空間,質(zhì)點間相互碰撞而產(chǎn)生局部高壓,形成液壓沖擊,從而產(chǎn)生振動、噪聲和表面腐蝕,剛性下降,反應(yīng)遲滯。
  采取的主要措施是:
1、合理設(shè)計油箱,確保吸、回油管口始終在油液面以下,油箱中吸油過濾器的標(biāo)稱流量大于泵的工作流量,并有一定富余量,以保證液壓泵吸油通暢。
2、選擇油氣分離性好,含氣量低的液壓油。
3、經(jīng)常檢查液壓系統(tǒng)各元件的密封狀況和油箱油位。
  液壓泵的振動沖擊
1、液壓泵結(jié)構(gòu)對振動和噪聲的影響,液壓泵在運行中壓力和流量呈周期性地變化。泵在工作中處于上死點和下死點位置時,泵容腔內(nèi)壓力發(fā)生劇烈變化。在液壓泵吸油和壓油循環(huán)中,產(chǎn)生壓力脈動,引起液壓振動,并經(jīng)出口向整個液壓系統(tǒng)傳播,液壓回路的管道和閥類將泵的脈動液壓油壓力反射,在回路中產(chǎn)生波動而使液壓泵共振,以至重新使回路受到激振,發(fā)出噪聲。
  執(zhí)行元件的影響:連鑄精整區(qū)域液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件負(fù)荷大,管道中的液壓油流量大,換向動作頻繁,不可避免的對管夾和主油泵造成周期性的巨大振動和沖擊,影響液壓泵及油管的壽命。
  各類剛性管道,因安裝不牢靠,或過長的管道沒有合適的支承座,會產(chǎn)生明顯的振動與噪聲,且系統(tǒng)壓力越高,問題越嚴(yán)重。由于諧振,管網(wǎng)有時會產(chǎn)生嚴(yán)重振動。液壓泵產(chǎn)生的流量脈動經(jīng)過管路的作用,形成壓力脈動,流體的振動通過管路傳至系統(tǒng)。隨著流體動力技術(shù)向著高壓、大流量和大功率方向發(fā)展,由動力源產(chǎn)生的流量壓力脈動和由此誘發(fā)的管道振動和噪聲問題也就越來越突出,近年來,由于管道振動造成的泄漏和爆炸事件時有發(fā)生。生產(chǎn)中遇到的液壓系統(tǒng)振動多數(shù)是壓力脈動引起的,破壞性的劇烈振動則是壓力脈動激發(fā)管網(wǎng)而產(chǎn)生的諧振。

  系統(tǒng)振動、噪聲故障的防治與改進(jìn)措施
1、正確安裝液壓泵
安裝液壓泵與電機(jī)時,要注意將同軸度誤差控制在0.02mm以內(nèi),并采用柔性聯(lián)軸器,回轉(zhuǎn)部分要動平衡。如果泵與電機(jī)裝在油箱蓋上,則泵一電機(jī)與油箱蓋之間應(yīng)加防振橡皮墊和吸音材料。如有可能,應(yīng)盡量減小泵的吸油高度和吸油過濾器的精度。
2、正確安裝管道
較好的防振措施是在硬管的兩端用軟管相連。管道應(yīng)盡量短一些,對長管道要注意設(shè)置足夠的隔振支撐點,保證管道有足夠的剛性,防止管道共振。管道與泵、閥、中介法蘭等位置正確,連接處密封良好,以免吸回油管道中混入空氣產(chǎn)生噪聲和振動。管道彎曲角度應(yīng)小于300,彎頭曲率半徑應(yīng)大于管道直徑的五倍。
3、采取的改進(jìn)措施
1)使配流盤吸、排油槽的間隔角大于缸體底部腰形孔道的包角,利用困油現(xiàn)象減小液壓沖擊。
2)選擇工作性能好,敏感性高的溢流閥調(diào)整壓力。
3)用滑動軸承作為支撐軸承。
4)吸油腔的最低壓力須大于相應(yīng)溫度下的空氣分離壓,即P。 min七P,。
5)適當(dāng)增大吸油管直徑,減小吸入管路、泵入口到吸入腔的壓力損
  CSP板坯連鑄機(jī)液壓振動臺故障分析:在系統(tǒng)中設(shè)蓄能器為吸收壓力與流量的脈動,液壓回路的進(jìn)、回油口設(shè)置了4個小型蓄能器,需要說明的是:當(dāng)蓄能器皮囊破損或蓄能器充氮壓力調(diào)節(jié)不當(dāng)、過大或過小時,蓄能器會失去吸收脈動的功能,不能有效吸收回油壓力與流量的脈動,將引起系統(tǒng)管線的諧振,造成管線系統(tǒng)的異常。例如在蓄
能器附近,系統(tǒng)正常時的振動速度值是0.9一 1.2mm/S,當(dāng)蓄能器破損后,其振動值變?yōu)?mm/s以上。通過調(diào)節(jié)回油蓄能器的氮氣壓力值,可有效地消除管線系統(tǒng)的沖擊振動噪聲問題,實踐證明:對于該高頻工作的液壓系統(tǒng),回油蓄能器的氮氣壓力值調(diào)節(jié)到為回油管線壓力的1/8為佳。
  在系統(tǒng)中設(shè)消振器和濾波器,對于高頻振動與噪聲,可通過設(shè)消振器和濾波器予以消除。振動臺發(fā)生高頻顫抖,液壓缸正弦位移曲線中疊加有振幅微小高頻振動的“鋸齒”,此時正弦位移曲線尚未變形失真,系統(tǒng)也未出現(xiàn)報警。
其主要原因是伺服液壓缸中含氣所造成,由于伺服液壓缸在檢修后忽視了排氣,造成液壓缸中的可壓縮氣體降低系統(tǒng)的剛度,影響伺服系統(tǒng)的動態(tài)性能。排氣后振動臺顫抖問題可以解決。由于連鑄工藝的關(guān)系,不可能對液壓系統(tǒng)進(jìn)行大規(guī)模的改造,只能對執(zhí)行元件產(chǎn)生的振動和沖擊采取一些輔助措施。這些措施包括:在易發(fā)生液壓沖擊的管路位置設(shè)置蓄能器,吸收IOHz以下的噪聲;采用橡膠軟管來降低液壓沖擊波的傳播速度,從而減小液壓沖擊力,吸收高頻噪聲;在中高壓管路中安裝抗震耐沖擊性好的管夾,經(jīng)常緊固松動的螺栓,更換失效的管夾;在管道的高處及油箱的頂部加設(shè)排氣閥。

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