浅谈机床液压传动噪声分析与控制①

李志强

摘  要：随着经济社会的进步发展，我国的工业技术水平不断提高，机床液压设备的使用范围不断扩大，研究水平不断提高，现阶段，机床液压设备正朝着高压、高转、高功的方向发展。然而机床液压传动噪声的存在一直以来具有普遍性，这一问题已经很明显的成为阻碍机床液压技术向更高水平发展的因素，对于解决这一问题的重视程度不断提高。该文主要分析阐述机床液压传动噪声的相关内容，主要分析噪声出现的原因及解决方法。

关键词：机床液压  液压传动  噪声分析  控制措施

中图分类号：TG519           文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）07（a）-0066-03

Machine Tool Hydraulic Transmission Noise Analysis and Control

LI  Zhiqiang

（Shenyang Machinery Group Kunming Machine Tool Co.，Ltd.，Kunming，Yunnan Province，650203 China）

Abstract： With the development of economic and social progress， China's industrial technology level continues to improve， at present， the machine tool hydraulic equipment is developing towards the direction of high pressure， high rotation and high power. However， the existence of hydraulic transmission noise has been universal， this problem has become an obvious obstacle to the development of hydraulic technology of machine tools to a higher level， the importance of solving this problem has been increasing. This paper mainly analyzes the related content of hydraulic transmission noise of machine tools， mainly analyzes the causes of noise and solutions.

Key Words： Machine tool hydraulic; Hydraulic transmission; Noise analysis; Control measures

機床液压传动噪声的产生，并不只是噪声这样简单，它的产生原因可能涉及机理异变、零件损坏、运转不畅等问题，容易造成工件质量不达标，设备故障率提高和使用寿命降低等问题。为此，对于机床液压传动噪声振动的解决，有利于提高机床加工性能，避免共振产生的误差，从而提高生产质量和机床液压发展的整体水平。

1  机床液压传动噪声分析

机床液压传动噪声的出现多数情况下与空气进入液压系统有关，当空气进入液压系统当中后，会占据大体积的低压区，而当空气流向高压区后，会产生压缩，压缩所带来的体积突然变小，而当空气流向低压区后，会产生增大，这样的体积的突然变化，会造成空气的爆炸情况，从而出现噪声。

机床液压传动噪声主要包括泵和马达的噪声、阀门的噪声、管路的噪声和油箱噪声。具体分析如下。

1.1 泵和马达的噪声

泵和马达的噪声是机床液压中最大噪声的来源，造成泵和马达出现噪声的直接因素包括转速、压力和设备排量等，其中转速是直接相关的因素，转速越大，噪声越大。为此，要想控制泵和马达的噪声问题，降低转速是较为有效的方式方法。

在泵和马达所产生的噪声当中，较为常见的是脉冲、振动和可闻这3种噪声类型。其中脉冲噪声产生的传递介质为流体，振动噪声产生的传递介质为设备结构，而可闻噪声产生的传递介质则为空气，在一定程度上，可闻噪声是脉冲噪声和振动噪声共同作用的产物，本身在机床液压设备当中，可闻噪声的分贝极为有限，但是当产生脉冲噪声和振动噪声后，二者会将可闻噪声放大到千倍以上，并且会将噪声释放的能量转移到机床液压传动设备之上，对机床液压传动设备造成一定的影响。

泵和马达噪声产生的原因还包括工作腔内油压和压油腔工作会有周期的变化，周期变化会产生有规律的振动力，这样的振动力会使得零部件、管路等产生共振而引发噪声。不仅如此，机床液压传动系统中的油液黏度过高会使得管道阻力增大，从而使得供油不足，引发气蚀、空穴等问题，由此会引发不同频噪声。

泵和马达噪声产生的原因还有可能是机械原因造成，比如齿轮、马达咬合时发出的声音，这种噪声的产生在很大程度上反映出了机床液压传动设备的负荷、转速、磨损度和粗糙程度等有所增加，已经到达一定的极限，需要进行保养或者更换，这类噪声如果长此下去，会造成机床液压传动的齿形误差、周期偏差、轴线交错等问题。

1.2 阀门的噪声

阀门在机床液压传动设备当中主要被用来控制流体的流动，比如节流阀门和溢流阀门，当流体经过时由于压力的变化就会产生明显的噪声，主要是嘶叫和啸叫两种声音。嘶叫声的产生，是因为流体流经阀门所造成的压力变化具有不平衡性，当流体中的气泡因受力不均爆裂时就会产生嘶叫。而啸叫声出现的主要原因是元件的老损问题，元件老损易引发共振，共振就会产生啸叫。

1.3 管路的噪声

管路噪声的出现，与液压泵和马达中流体具有周期性脉冲振动密切相关，液压泵和马达中流体的周期性脉冲振动也会造成液压传动系统中元件与管路发生脉冲振动。在管路振动频率和机床液压传动系统的固定频率无限接近时，会由于同频共振产生更大的噪声，更甚者会造成管路和设备的损坏，进而引发生产事故。

1.4 油箱的噪声

油箱噪声的出现，主要是受到其他设备装置的激发，具有辐射面积较大的特点。由于油箱在安装时，多于液压泵或者电机等高振设备固定在一起，这就使得液压泵或电机等高振设备运转时带动油箱产生共振，由此产生较大的噪声。

2  机床液压传动噪声控制

要想做好机床液压传动噪声的控制，需要细致地对机床结构、声学原理及机床使用方法等方面进行综合分析，只有从基本机理上进行噪声的控制，才能实现有效控制。具体在进行机床液压传动噪声控制时，还是要坚持具体问题具体分析，结合科学方法与工作经验。

现阶段，机床液压传动噪声的控制方法，主要是控制流体噪声和机械噪声，具体主要包括机械减振、高背压消声、消除机床液压油中的空气含量、管路防振等。具体分析如下。

2.1 机械减振

机械减振的原理就是在机床液压传动系统中构建一个弹性系统，主要是将机床液压传动泵与弹性文座固定，以构建一个自然频率独特的弹性系统。当这个弹性系统的自然频率比外界频率低时，就会有一部分的振动被传递至文座上以实现隔振。而且，隔振的效果会受到自然频率的影响，自然频率比外界施加频率相比越低，振动被传递的越少，从而使得隔振的效果提高。

2.2 高背压消声

高背压消声主要被用来消除阀门的嘶叫声，但是由于在高背压状态下阀门无法进行正常工作，所以这种高背压消声的方法只适用于高噪声标准场所，主要是安装无泡阀门进行消声，但是这种阀门的造价较高，安装成本较高。

2.3 消除机床液压油中的空气含量

消除或者降低机床液压传动系统中液压油的空气含量是降低机床液压泵噪声的最有效方法之一。主要是因为液压油中的空气含量直接影响到机床液压泵的噪声。通常情况下，0.1%容积的液压油中的空气就会使得机床液压泵的噪声增大，而1%容积的液压油中的空气就会使得机床液压泵的噪声控制失效，使噪声远远大于机械传动造成的噪声。

一般情况下，消除机床液压油中空气含量的做法主要包括以下几项。

（1）油箱高于机床液压泵放置，以防止空气混入液压油中。

（2）减少管路的接头数量，缩短并加粗液压油吸入口管路，以此降低空气混入液压油中的可能性。

（3）将油箱改造成液压油面以上空间可满足油泵2min排量的样式，以此消除回油动作发生时所带入的空气。

（4）通过在油箱合适位置安装挡板以延长回油流动距离，以此来创造时间，让回油中的空气跑出。

2.4 管路防振

管路防振是消除管路噪声的有效方法，具有科学性与合理性，适用性较强。一般情况下，管路防振的方法主要是选用软管作为管路连接的配件，并用挠性连接的方法进行连接。

不仅如此，在使用软管时，要尽量使用短软管进行布置连接，这有利于发挥软管良好声音发射体的优势。如果是进行长管路的安装连接，那么软管与软管之间多使用钢管进行连接。当然，仅仅使用软管还无法百分百地实现管路的防振效果，还需要配合以管路的弹性安装，这样在很大程度上也能使得振动和空气噪声的传递有效减少。

在管路的空间布置问题上，管路的长度要适宜，这一点非常重要，直接决定了管路防振的效果，长度不宜，容易造成共振，产生不良影响。另外，阻尼材料的使用也可以有效实现管路的防振，而且涂抹阻尼材料的管路防振效果往往更佳。

在经济条件允許的情况下，也可以利用液压集成块来代替管路，以此实现管路防振的目的。

管路防振的方法还有很多，诸如增加管路直径、降低管路内液压油流速等，都可以达到管路防振，降低噪声的效果。

3  结语

综上所述，在机床液压传动广泛应用的今天，对于机床液压传动噪声的分析研究水平不断提高，控制噪声的方法不断丰富，而且控制噪声方法的科技性和有效性正在逐步提高。如果从源头处解决机床液压传动所产生的噪声，从而提高设备工作的效果和工件产出的质量，这是机床液压传动系统研究者所关注并重视的研究话题，对这一问题的有效研究，有利于推动我国的机床液压传动向更高水平发展。

参考文献

[1] 张亮，王会，辛治宏.机床液压系统常见故障及使用维护方法分析[J].世界有色金属，2020（3）：209，211.

[2] 刘茜，史聪灵，伍彬彬，等.某大型机加车间数控机床噪声暴露特点与分析研究[J].中国安全生产科学技术，2019（5）：161-166.

[3] 赵雅芸.机床液压系统常见故障及使用维护方法分析[J].南方农机，2019（24）：156.

[4] 李成平.液压设备的噪声分析与控制措施研究[J].山东工业技术，2018（13）：72.

[5] 佟琨.数控机床液压系统振动与噪声的防治及改进[J].中国新技术新产品，2017（3）：51-52.

[6] 曾爱平，李志宏.基于振动频谱的机床异常噪声诊断分析[J].机电工程技术，2017（7）：40-42.

[7] 陈立贵，郭艳，刘鲲.基于数控机床的噪声不确定度评定[J].锻压装备与制造技术，2017（52）：7-8.

[8] 董尧.数控机床典型电气故障诊断与维修[J].建筑工程技术与设计，2016（11）：24-26.

[9] 李增彬，张善晶.数控机床故障诊断与维修[J].速读，2016（2）：347-348.

[10] 卜庆锋.机床液压传动与控制[J].装备制造技术，2016（11）：84-85，90.