溢流閥在伺服液壓系統(tǒng)中是重要的壓力控制調(diào)節(jié)元件, 同時(shí)也是液壓系統(tǒng)中主要的噪聲源之一。根據(jù)目前調(diào)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(dǎo)致伺服能源功能失效。目前很多溢流閥產(chǎn)品已經(jīng)對(duì)噪聲提出了指標(biāo)要求。因此研究溢流閥的振動(dòng)和噪聲、分析動(dòng)態(tài)特性與噪聲的內(nèi)
在關(guān)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(jī)械噪聲和流體噪聲。機(jī)械噪聲主要由于機(jī)械部件的振動(dòng)產(chǎn)生的; 而流體噪聲是由于壓力流量脈動(dòng)、氣穴和氣蝕、旋渦運(yùn)動(dòng)、高低壓突變、流體的摩擦等原因造成的。對(duì)于溢流閥來說, 機(jī)械噪聲主要由導(dǎo)閥或主閥的質(zhì)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(dòng)噪聲
溢流閥的閥芯是支承在彈簧上的 , 當(dāng)彈簧的 ( 包括油液的彈性 ) 質(zhì)量和溢流閥阻尼孔以及與負(fù)載相匹配的有關(guān)參數(shù)超過穩(wěn)定臨界值時(shí) , 閥芯就會(huì)因?yàn)槠渌糠值臄_動(dòng)而產(chǎn)生持續(xù)的自激振動(dòng)和異常噪聲。這種振動(dòng)和溢流閥的導(dǎo)閥、主閥的形狀及尺寸有關(guān), 導(dǎo)閥、主閥和閥座的加工精度也會(huì)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(dǎo)閥接近開啟壓力時(shí)最容易自振, 并帶來主閥的相應(yīng)振動(dòng)。
2. 共振噪聲
共振噪聲是溢流閥的彈簧質(zhì)量系統(tǒng)與液壓泵等設(shè)備壓力脈動(dòng)高次諧波共振的結(jié)果。這種共振有時(shí)會(huì)引起閥芯敲擊閥座, 產(chǎn)生很強(qiáng)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(dòng)態(tài)特性、模態(tài)特性, 尤其是其穩(wěn)定性問題; 然后對(duì)閥的噪聲進(jìn)行頻譜分析, 最終找出其動(dòng)態(tài)特性與噪聲的內(nèi)在關(guān)系。
降低噪聲的初步研究
一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)當(dāng)發(fā)現(xiàn)溢流閥嘯叫時(shí) , 首先可以考慮設(shè)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(dǎo)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(jìn)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(dòng)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(fù)雜的溢流閥模型固有頻率, 結(jié)合噪聲試驗(yàn)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(dá)到降低噪聲的目標(biāo)。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證, 在主閥前腔增加進(jìn)油套,提高主閥進(jìn)口阻尼作用基本消除了 1000Hz 左右的頻率噪聲。這里應(yīng)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(xué)模型進(jìn)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(guān)因素。如設(shè)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。
