數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)振動(dòng)與噪聲的防治及改進(jìn)

佟琨

摘 要：在數(shù)控機(jī)床使用的過程中，經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)液壓系統(tǒng)存在噪聲與振動(dòng)，振動(dòng)與噪聲的存在并不利于數(shù)控機(jī)床安全使用。因此，有必要對此展開研究?；诖耍疚膶拇偈挂簤合到y(tǒng)振動(dòng)與噪聲產(chǎn)生的因素入手，重點(diǎn)研究數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)振動(dòng)與噪聲防治及改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；液壓系統(tǒng)；振動(dòng)；噪聲；防治及改進(jìn)

中圖分類號(hào)：TH137 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

現(xiàn)代人對健康有著較高要求，而現(xiàn)階段影響人體健康的不僅是食物，還有噪聲。在數(shù)控機(jī)床運(yùn)行中很容易因液壓系統(tǒng)存在問題而帶來一定的噪聲，這種噪聲分貝往往超過了人的承受范圍，在影響人體健康的同時(shí)也給數(shù)控機(jī)床正常使用帶來不利影響，因此，如何防治數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)振動(dòng)與噪聲就成為現(xiàn)階段最重要的工作。

一、導(dǎo)致液壓系統(tǒng)振動(dòng)與噪聲產(chǎn)生的因素

通過對數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)的研究可以發(fā)現(xiàn)，促使液壓系統(tǒng)振動(dòng)與噪聲產(chǎn)生的因素主要有以下幾種：第一，零件不平衡、不同心或間隙調(diào)整不當(dāng)。首先，因受到零件不平衡的影響，導(dǎo)致液壓系統(tǒng)中尤其是電動(dòng)機(jī)、馬達(dá)等在快速運(yùn)轉(zhuǎn)的影響下，經(jīng)常會(huì)因設(shè)計(jì)與制造不當(dāng)?shù)葞韽澢駝?dòng)等，由此產(chǎn)生的振動(dòng)就會(huì)通過基座擴(kuò)散到其他部件中，此時(shí)不僅會(huì)帶來振動(dòng)，也會(huì)帶來一定噪聲。其次，零件安裝不當(dāng)，在液壓系統(tǒng)安裝時(shí)，經(jīng)常會(huì)因部件安裝缺乏公平性等帶來噪聲。最后，聯(lián)軸器配合不當(dāng)會(huì)帶來噪聲。在數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)中，聯(lián)軸器起到連接作用，是液壓泵與電動(dòng)機(jī)連接中不可缺少的一部分，如果聯(lián)軸器出現(xiàn)偏斜等情況，難免會(huì)帶來振動(dòng)與噪聲。第二，液壓泵、氣體流動(dòng)以及控制閥等帶來的噪聲。在液壓系統(tǒng)運(yùn)行中，在流體的作用下經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)噪聲。通過研究發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致液壓泵噪聲產(chǎn)生的因素與液壓功率有關(guān)，在液壓功率不斷增大的情況下，噪聲也會(huì)逐漸增加，流量脈動(dòng)、壓力沖擊等都會(huì)帶來一定噪聲。同時(shí)，氣體流動(dòng)也會(huì)帶來噪聲。如果油液中夾雜空氣，那么就會(huì)讓氣泡懸在液壓油中，并在其中形成氣穴，在這樣的油液壓力升到一定高度以后，氣泡便會(huì)轉(zhuǎn)眼間被壓破且?guī)碓肼暋４送?，在液壓系統(tǒng)中有大量的控制閥，這些控制閥在使用中經(jīng)常會(huì)因受背壓、方向等因素的影響產(chǎn)生振動(dòng)與噪聲。

二、數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)振動(dòng)與噪聲的防治及改進(jìn)措施

為減少數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)振動(dòng)與噪聲產(chǎn)生，避免噪聲擴(kuò)大化，應(yīng)從以下幾方面做好防治與改進(jìn)：

（一）液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)

在數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)控制的過程中，應(yīng)重視低噪聲液壓元件的運(yùn)用，通過研究發(fā)現(xiàn)，老式液壓泵多以柱塞泵或齒輪泵為主，它們噪聲的振動(dòng)與噪聲相對于葉片泵要大很多，額定壓力也很高，所以，很多數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)中依然采用柱塞泵或齒輪泵，針對這種情況就需要改進(jìn)葉片泵額定壓力，至少應(yīng)保證其額定壓力在20MPa左右，以此減少振動(dòng)與噪聲。其次，控制好液壓泵數(shù)量。通過研究發(fā)現(xiàn)，在液壓泵數(shù)量減少的情況下，振動(dòng)與噪聲也會(huì)減少，所以，這就需要控制好液壓泵的數(shù)量，在傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)需要借助多個(gè)液壓泵調(diào)節(jié)流量與壓力，為保證液壓泵流量與壓力，可以按照比例調(diào)整壓力與流量，以此減少液壓泵數(shù)量。再者，將蓄能器應(yīng)用其中，在壓力脈動(dòng)的作用下很容易出現(xiàn)噪聲，為消除噪聲可以將蓄能器應(yīng)用進(jìn)來，盡管蓄能器的容量小，但其慣性相對較小，反應(yīng)也很靈敏，在利用蓄能器的過程中，應(yīng)將蓄能器頻率控制在幾十赫茲左右，以便減少壓力脈動(dòng)。最后，做好消振器與濾波器設(shè)置，一般來講，消振器有很多形式，可以應(yīng)用的消振器有高頻壓力消振器、微穿孔液消振器。在實(shí)際利用中常見的濾波器有液壓濾波器，這些設(shè)備的應(yīng)用都可以最大程度地減少振動(dòng)與噪聲。

（二）液壓裝置安裝方式的改進(jìn)

為做好振動(dòng)與噪聲控制，還需要進(jìn)一步改進(jìn)液壓裝置安裝方式，可以從以下兩方面入手：第一，安裝合適的液壓泵。在安裝液壓泵與電動(dòng)機(jī)的過程中，應(yīng)保證兩者的軸度誤差不超過0.02mm，且將柔性聯(lián)軸器應(yīng)用其中。在安裝液壓泵的過程中，若泵與電動(dòng)機(jī)安裝在油箱蓋上，那么就需要在油箱蓋上安裝好防振材料與消聲材料，同時(shí)也可以結(jié)合實(shí)際，將吸油高度與吸油密度較好的設(shè)備應(yīng)用其中，只有這樣才能保證設(shè)計(jì)合理。第二，管道安裝。做好管道安裝也是一項(xiàng)十分重要的工作，為做好防振與噪聲消除，可以用軟管實(shí)現(xiàn)連接，并適當(dāng)縮短管道長度，提高管道剛性，避免管道之間發(fā)生共振的情況。同時(shí)，在密封的過程中，應(yīng)以垂直密封為主，對于閥類部件來說，在實(shí)際利用中應(yīng)重視彈簧的應(yīng)用，且注意加密封墊的運(yùn)用，防止油管中因夾雜空氣導(dǎo)致振動(dòng)與噪聲。此外，還要控制好管道彎曲度，最大不超過30度，且彎頭曲率半徑應(yīng)在管道直徑的五倍以上。

（三）選擇合適的油液

在液壓系統(tǒng)振動(dòng)與噪聲防治的過程中，還要重視油液的選擇，并避免油液受污染。在選擇油液的過程中，應(yīng)避免選擇黏度過高的油液，如果將這樣的油液應(yīng)用其中，就會(huì)給液壓泵帶來一定的較大吸入阻力，進(jìn)而產(chǎn)生噪聲，所以，應(yīng)控制油液黏度，保證油液具有良好的消泡能力，盡管這樣的做法需要大量資金投入，但其后期效果較好，不僅可以延長設(shè)備運(yùn)行壽命，還能減少對液壓泵及元件的損害。通過研究發(fā)現(xiàn)，抗磨液壓油凝點(diǎn)較高，總體效果較好，所以，最好選擇抗磨液壓油。同時(shí)，再好的油液受到污染以后都無法發(fā)揮應(yīng)有作用，一旦油液受到污染，就會(huì)出現(xiàn)油箱內(nèi)濾網(wǎng)堵塞的情況，也會(huì)帶來油泵無法順利吸油，更會(huì)影響回油，并帶來噪聲與振動(dòng)，針對這種情況，就需要相關(guān)工作人員經(jīng)常清洗油箱，在注油的過程中可以將過濾器或?yàn)V網(wǎng)應(yīng)用其中，這樣就可以再次對油液做過濾，提升油液質(zhì)量，還要在油液底部設(shè)置好隔板，在隔板的作用下，回油區(qū)中的油液在沉淀的作用下就會(huì)將雜質(zhì)留在回油區(qū)中，有效防止了油液流回到吸油區(qū)中。

（四）避免液壓沖擊

在防止液壓沖擊的過程中，可以從以下兩方面入手：第一，當(dāng)閥口突然關(guān)閉時(shí)的液壓沖擊。在解決此類問題的過程中，應(yīng)適當(dāng)降低換向閥關(guān)閉速度，隨著換向閥關(guān)閉速度的降低，換向時(shí)間就會(huì)提升，在制動(dòng)換向時(shí)間高于0.2s以后，沖擊壓力便會(huì)下降，所以，可以將具有可調(diào)性的換向閥應(yīng)用到液壓系統(tǒng)中。由于流速也是導(dǎo)致振動(dòng)與噪聲產(chǎn)生的因素，所以，在防止液壓沖擊的過程中也要控制好流速，最好將管道流速控制在每秒4.5m以下。同時(shí)控制好管道長度，盡量不選擇帶有彎度的管道，并將軟管作為主要管道。為最大程度地減少液壓沖擊，最好在滑閥關(guān)閉以前適當(dāng)控制好液體流速，這也是有效減少液壓沖擊的有效方式。第二，當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件制動(dòng)與減速時(shí)帶來液壓沖擊。在防治此類沖擊時(shí)，首先，可以在液壓缸入口與出口處設(shè)置好反應(yīng)靈敏、靈活性好的安全閥，最好以直動(dòng)安全閥為主，且控制好其壓力，只有這樣才能避免壓力過高帶來的沖擊。其次，將減速閥作為應(yīng)用重點(diǎn)，以此避免因油路關(guān)閉過緩帶來不必要的沖擊，同時(shí)還要控制好運(yùn)動(dòng)部件速度，它的速度應(yīng)控制在每分鐘10m以下。再者，為避免液壓沖擊過大，最好在液壓缸上部設(shè)置一定的緩沖設(shè)備，這樣不僅可以防止液壓缸中的排油速度過快，還能控制好液壓缸運(yùn)行速度，避免產(chǎn)生過大沖擊，另外，還要在液壓缸中安裝好平衡閥與背壓閥，這樣不僅可以最大程度地降低液壓的流動(dòng)速度，還能有效避免前沖，這也是提升背壓壓力的有效方式。最后，有必要將具有阻尼作用的換向閥應(yīng)用其中，以大型阻尼為主，且將單向節(jié)流閥關(guān)閉，并控制好潤滑壓力，避免潤滑壓力過高。在減少液壓沖擊的過程中，還要控制好液壓缸缸體的間隙度，防止間隙度過大或密封不合理影響液壓系統(tǒng)正常運(yùn)行，為防范此類事件的出現(xiàn)，最好應(yīng)用新型活塞，設(shè)置好合適的密封件，只有這樣最大程度地避免不良事件的產(chǎn)生。

結(jié)語

通過以上研究得知，導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)振動(dòng)與噪聲產(chǎn)生的因素有很多，如果不能將這些問題及時(shí)消除，將直接影響到數(shù)控機(jī)床正常運(yùn)用，也會(huì)帶來不必要的噪聲，針對這種情況，文章聯(lián)系實(shí)際情況，從四方面提出了有利于振動(dòng)與噪聲防治與改進(jìn)的措施，希望能為相關(guān)人士帶來有效參考，將這些內(nèi)容有計(jì)劃的應(yīng)用到實(shí)際工作中，只有這樣才能不斷提升液壓系統(tǒng)綜合性能。

參考文獻(xiàn)

[1]黃志堅(jiān).液壓設(shè)備故障診斷與監(jiān)測實(shí)用技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2015，16（23）：87-88.