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摘要：噪声是一种频率不定和声强无规律地组合在一起的声音，它直接危及到人的情绪、健康和工作环境，容易使工作人员产生疲倦，造成安全事故。噪声作为一种公害已经日益受到人们的重视。本文主要撰写的就是关于液压控制元件流体噪声控制的相关研究发展情况。
关键词：液压控制元件；流体噪声；研究进展
引言：
在工业环境中，工人长时间暴露在85-90dB以上的噪声中可使工人产生语言听力损伤，此外还可以引起植物神经紊乱如睡眠不良、头痛耳鸣以及心血管功能障碍等疾病。因此国际标准化组织对液压传动噪声级别的规定一般不超过70-80dB。
1.液压系统噪声的产生
1.1机械噪声
所谓的机械噪声是指在相对运动的零件之间发生接触、撞击和振动而引起的噪声。
①回转体的不平衡转动的噪声
在液压系统中，回转体主要存在于液压泵和液压马达中，如果这些转动部件在设计、加工制造、安装等环节出现误差，造成质量分布不均匀，导致偏心。在工作中，这些回转体高速旋转时必然产生不平衡力，引起转轴的弯曲振动，同时产生噪声。这种振动通过管路传到油箱时，发出高分贝噪声，对环境产生噪声污染。
②零部件振动噪声
液压系统内，零部件较多，特别是有相对运动的部件不少，这些部件之间发生撞击和摩擦，产生噪声。
（1）联轴器在工作中产生的噪声。电机与液压泵的联轴器之间由于安装误差存在，必然产生噪声；
（2）液压泵内部机械摩擦产生的噪声。在液压泵工作时，其内部的回转体与泵壳等固定部件之间存在剧烈的摩擦，引起零部件振动，从而产生噪声；
（3）阀体内的部件频繁接触撞击产生噪声。在舰船液压系统中所使用的液压控制阀有换向阀、溢流阀等，这些控制阀几乎都由阀芯、弹簧等组成。在工作中，液压系统内压力瞬间变化很大，阀芯动作速度过快，阀芯与阀座发生剧烈撞击，产生振动和噪声；
（4）液压缸内的运动部件在工作时，产生噪声。液压缸中的活塞杆或柱塞等部件长期使用发生弯曲，与液压缸的油封、甚至是缸壁的机械摩擦加剧，产生剧烈振动，同样伴随噪声。
1.2流体噪声
在液压系统工作时，当油液的流速、压力突然发生很大变化，或者是如果油液内如混有足够量的空气，则在油液内容易产生剧烈的流体噪声。
①液压泵内流体噪声
液压泵是液压系统各部件中最主要的噪声源，其噪声量约占整个系统噪声的75%左右，其噪声产生的原因主要是泵压力和流量的周期性的变化及气穴现象引起的。
②液压阀的流体噪声
液压阀也是重要的噪声源，不同类型的液压阀产生噪声的能力也是不一样的。总的说来，液压阀的流体噪声有气穴噪声、振荡噪声、液压冲击噪声等几种。
气穴噪声是由于液体在控制阀内高速流动时发出的噪声。特别是溢流阀和节流阀的阀口有节流作用，液体流经控制阀时，在节流口处的油液流速很高，此处的油液压力就非常低，产生局部真空，从而产生气穴噪声。
③油管和油箱的流体噪声
液压系统工作时，油管内的压力剧烈变化，形成强烈压力脉动，引起油管振动，产生噪声，如果油管振动与结构体产生共振，噪声更大，并危及系统的牢固性。在油箱内，存在液压油和空气两种介质，液压油处于低压状态，回油管路内的高压油进人油箱瞬间，油压由高突然降低，在油箱内形成爆炸效应，产生振动和噪声。油箱内部空间较大，而且油箱内往往不会装满液压油，存有一定量空气，最终使得油箱更容易产生噪声，且噪声大。
1.3共振产生噪声
在舰船上，产生强烈振动的装设备有很多，比如柴油机等主动力装备、空气压缩机等辅助设备。舰船上空间狭小，这些装设备和液压系统之间距离不大，这些设备工作时也会产生强烈振动，引起液压系统的油箱、油管等共振，产生噪声。
2.液压降噪技术研究进展
国外从上世纪六十年代就开始关注液压系统的降噪问题，国内对此方面的研究起步较晚，但是发展很快。目前降低液压系统噪声的途径主要有以下几种：
液压元件是产生噪声的根源，因此通过合理的设计液压元件来降低噪声是液压舵机系统降噪的基础。
2.1液压泵的降噪
液压泵作为液压舵机系统中主要的噪声源，一直是人们研究的重点。国内外在降低液压泵噪声方面取得了很多的实际成果。下面以降低轴向柱塞泵噪声为例介绍国内外的研究进展。
总体上来说，国内外学者研究柱塞泵的减振降噪技术的过程大多从配流盘的结构形式及尺寸和柱塞泵壳体的结构形式等方面着手研究。通过对配流盘结构的优化设计使柱塞泵的低压腔与高压腔切换时比较平稳，从而可以避免高、低压油突然串通而造成的压力冲击所形成的噪声。
随着有限元分析软件的日趋成熟，研究人员越来越关注壳体在柱塞泵减振降噪中起的作用。例如德国Rexroth公司对公司的AlOVS031系列柱塞泵进行降噪研究，通过建立泵的有限元模型，对其进行模态分析、响应分析以及声学分析，最后成功的降低了此系列柱塞泵的噪声。
此外，尽量采用奇数柱塞以减小柱塞泵压力脉动，普遍认为一般采用7-11个柱塞为宜。此外，可以增加吸油口压力来解决气蚀现象。
2.2阀类的降噪
针对阀类的噪声，有多种降噪措施，例如将小孔节流改为缝隙式节流；采用多级节流，使压力逐渐降下来：避免阀内通流面积和方向的急剧变化等手段来降低溢流阀和节流阀产生的高频噪声。
2.3实例分析--船舶液压舵机系统降噪技术
液压噪声问题在液压技术发展初期就已经引起人们的关注，经过长期的发展，液压降噪技术已经积累了丰富的经验，取得了很多的成果，在工程上也得到了广泛的应用。这两种噪声的产生过程如图1所示。
元件噪声一般是由于气穴现象、液压冲击和电机旋转等原因引起的。系统噪声一般是由压力脉动、液压冲击、旋转部件或者往复零件等引起的振动经过管路油箱等元件的放大而引起的系统谐振，是各种噪声的迭加。目前研究的降噪措施主要是从元件噪声入手，但是在降低元件噪声的基础上对系统噪声进行控制是研究液压系统减振降噪的方向和趋势。
在实际的工程中，一般将液压舵机系统的噪声分为机械噪声和流体噪声两种。机械噪声产生的主要原因是高速旋转的电动机与液压泵的转动部件不平衡，从而引起转轴的弯曲振动，产生的噪声传递到管路，从而发出很大的声响。另外由于电动机的转子不平衡引起的低频噪声，轴承缺陷引起的高频噪声以及电动机支架与电动机之间共振引起的噪声。此外，由于安装精度的问题、油箱激振问题等，都会产生机械噪。
在尽量降低液压元件噪声的基础上，必须合理的设计液压系统，尽可能的减小系统噪声。针对液压泵的压力脉动的传播，可以在管路的合理位置安装支承结构，以改变管路的固有频率。并在易产生液压冲击的部位附近设置蓄能器，以吸收压力波，或增大管道通径以及使用软管都可以在一定程度上减少液压冲击振动和噪声。除此之外，根据日益发展的先进算法与优化软件，通过优化阀门的启闭时间，可以在很大程度上削弱液压冲击的强度。
3.结束语
近年来，随着材料工艺的不断发展，高阻尼材料与各种吸声材料被大量的应用在液压系统中，可以有效的抑制和吸收液压噪声。可以说，在未来的几十年，高科技材料在减振降噪领域会有广阔的发展空间。
参考文献
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[3]杨海军，王建斌，王吉龙.船舶液压系统振动与噪声的分析与对策[J].液压气动与密封，2005，（6）.37-38.
论文作者:葛正菊
论文发表刊物:《探索科学》2016年8期
论文发表时间:2017/1/10
标签：噪声论文; 液压论文; 液压泵论文; 油箱论文; 液压系统论文; 降噪论文; 流体论文; 《探索科学》2016年8期论文;