溢流閥在伺服液壓系統(tǒng)中是重要的壓力控制調節(jié)元件, 同時也是液壓系統(tǒng)中主要的噪聲源之一。根據(jù)目前調查的數(shù)據(jù), 除了液壓泵之外最大的噪聲源就是溢流閥了, 這種噪聲不僅直接危及到人的情緒、健康和周圍環(huán)境, 而且影響液壓系統(tǒng)工作性能, 縮短自身或其他液壓元件的使用壽命, 降低產(chǎn)品可靠性, 甚至導致伺服能源功能失效。目前很多溢流閥產(chǎn)品已經(jīng)對噪聲提出了指標要求。因此研究溢流閥的振動和噪聲、分析動態(tài)特性與噪聲的內(nèi)
在關系、找到降低并消除噪聲的方法是具有重要意義的。
液壓系統(tǒng)的噪聲分為機械噪聲和流體噪聲。機械噪聲主要由于機械部件的振動產(chǎn)生的; 而流體噪聲是由于壓力流量脈動、氣穴和氣蝕、旋渦運動、高低壓突變、流體的摩擦等原因造成的。對于溢流閥來說, 機械噪聲主要由導閥或主閥的質量一彈簧系統(tǒng)的自激振蕩引起的, 主要包含以下兩種情況:
1. 自激振動噪聲
溢流閥的閥芯是支承在彈簧上的 , 當彈簧的 ( 包括油液的彈性 ) 質量和溢流閥阻尼孔以及與負載相匹配的有關參數(shù)超過穩(wěn)定臨界值時 , 閥芯就會因為其他部分的擾動而產(chǎn)生持續(xù)的自激振動和異常噪聲。這種振動和溢流閥的導閥、主閥的形狀及尺寸有關, 導閥、主閥和閥座的加工精度也會影響此類噪聲的發(fā)生。油液溫度越高, 油液粘度越低, 這種情
況就越容易發(fā)生。一般先導閥接近開啟壓力時最容易自振, 并帶來主閥的相應振動。
2. 共振噪聲
共振噪聲是溢流閥的彈簧質量系統(tǒng)與液壓泵等設備壓力脈動高次諧波共振的結果。這種共振有時會引起閥芯敲擊閥座, 產(chǎn)生很強的噪聲。本文的研究主要是從穩(wěn)定性角度出發(fā)分析某型溢流閥動態(tài)特性、模態(tài)特性, 尤其是其穩(wěn)定性問題; 然后對閥的噪聲進行頻譜分析, 最終找出其動態(tài)特性與噪聲的內(nèi)在關系。
降低噪聲的初步研究
一般根據(jù)經(jīng)驗當發(fā)現(xiàn)溢流閥嘯叫時 , 首先可以考慮設置消聲器或消聲螺釘改變其固有頻率 , 其次就是采取減小先導閥芯前腔的體積的辦法。通過 AMESim 仿真分析表明該型溢流閥增益裕量較小, 從改善其穩(wěn)定性出發(fā), 采取增大進口阻尼作用的方式, 降低系統(tǒng)剛度, 從而嘗試降低固有頻率及其噪聲。
從溢流閥的動態(tài)穩(wěn)定性入手, 利用頻率特性中的模態(tài)分析, 找出較為復雜的溢流閥模型固有頻率, 結合噪聲試驗研究其頻譜特性, 通過優(yōu)化提高溢流閥的穩(wěn)定裕量, 降低固有頻率, 從而達到降低噪聲的目標。經(jīng)試驗驗證, 在主閥前腔增加進油套,提高主閥進口阻尼作用基本消除了 1000Hz 左右的頻率噪聲。這里應該指出, 溢流閥的噪聲成因有多種因素, 僅僅通過簡化的數(shù)學模型進行穩(wěn)定性及頻譜分析仍然是不夠的, 還要充分考慮到液壓系統(tǒng)的相關因素。如設備的工作壓力和流量、油液的粘度、清潔度、油溫、回油路是否正常等因素。
