引言
随着我国经济的高速发展, 船舶液压机械设备得到广泛运用。但机械设备的使用也带来了诸多噪声污染隐患。在大力发展高压、高速、大功率的同时也加剧了液压系统的噪声污染问题。液压系统振动噪声不仅影响系统工作性能及使用寿命, 还会对人们身心造成不良影响。因此研究改善液压系统降噪工作也变得日趋危急。
1 传播液压系统噪声分析
1.1 噪声声源判断
液压系统是以个封闭的系统, 是由电机、液压泵、阀、管路组成的闭合回路。因此其内部的工作状态难以预见, 增加了控制噪音的难度。导致对其噪声源的判断出现偏差。但专业人员会根据各元件或部件产生噪声和传递噪声的程度不同, 来判断其产生噪音的声源所在位置。液压泵产生噪声的程度较高, 同时液压控制阀的传递噪声程度较强, 因此二者是液压系统的主要噪声来源。
1.2 噪声分类
在船舶液压系统中噪声主要分为两种, 一种是机械振动产生的机械噪声, 一种是流体运动, 产生的流体噪声。机械噪声的产生主要是由于回转体运动不平衡、机械轴心不同、机械碰撞摩擦造成的。例如机械碰撞噪声是由于零件制造误差及装配不当造成的。如液压阀中的压力阀、节流阀、方向阀等零件在工作中, 阀芯的冲击和和零件间的碰撞均会造成机械噪声。其二, 流体噪声在液压体统噪声中的占据的比例较大。其噪声产生的主要原因是液压冲击、油液流速、脉动的变化造成的。液压泵、阀的流体噪声, 主要都是因空穴现象引起的。在液压系统中会有少部分的气体溶解在液体中。当液体中的饱和气压高于液体局部气压时, 溶解在液体中的气体便会被分离出来。产生的气泡在不断挤压的过程中破裂, 体积的迅速缩小使得液体中出现空穴现象。
1.3 噪声污染的特点及危害
船舶的各类液压器组成安装在船舶舱室内或甲板上, 使船舶具有的噪声污染易于传播。船舶的板甲结构的刚度和厚度较低, 且船舶舱壁是由金属薄壳紧密覆盖的。使得其阻尼的消耗因子较少, 对声音的隔绝强度不高, 造成船舶内的设备噪声迅速传递到较远的位置。同时船舶上的各类机械设备功率较大, 产生的噪音强度也极高。在运行过程产生噪声污染将严重影响船舶内部及周围人民的生活。另外船舶内的液压系统密闭较为集中, 因此各类噪音源集中在一起产生的强大噪声在狭小的甲板空间内不断反射, 使得各类噪声之间混合叠加。不仅严重损伤人们的听力, 还将影响人们的工作、生活及休息。设备间的摩擦及部分零件的损坏, 也将影响设备的正常工作, 为船舶的运行埋下巨大的安全隐患。
2 船舶液压系统的噪声控制措施
2.1 空气混入噪声控制
液压系统产生噪音的另一罪魁祸首便是空气的混入造成的。在液压系统中设备接头的密封不严, 油箱内吸排油设置不合理都容易造成空气的混入。因此在设计齿轮的过程中, 应使齿轮泵的齿轮模数尽量取小, 缺荷槽的设计应当合理, 针对其尺寸及形状也应有统一的规格标准。并对泵吸油口进行扩大设计, 考虑吸油后油箱液面会下降等情况, 应将泵吸油口设置在油箱液面以下一定深度, 防止空气的混入。另外回油过滤器与吸油过滤器应分别布置在油箱两侧, 保证二者间的空间距离。使溶于液压油中的气体在气压变化的过程中, 有效地避免气泡在局部高压状态中产生的压力波动。同时也可降低液压系统的振动。保证零件运作响应的迅速。减少因油液温度升高而造成的油质劣化等问题的发生。
2.2 优化液压系统降噪设计
船舶的液压系统内部部分机械本身具有噪音, 使得液压系统的监管工作开展较难。因此应对液压系统进行噪声预测, 采用三维设计对液压系统进行动态仿真, 来优化管道空间布置。应选择合适的管道长度, 减少管道的弯折。弯管的过度使用容易造成管路内紊流、旋流的产生。同时管道的直径过小, 也将对液体的流动速度及液压冲击造成不利影响。若管路空间难以适应实际情况, 可采用液压集成块代替管路。实现无管连接, 避免了因管道大小及管道接头等引起的振动和噪声。另外机械的降噪工作也极为重要, 应按照国家的船舶机械噪音控制要求, 合理采取有效的降噪措施, 首先油箱的容积应该足够大, 并采用安装隔振装置等方式对油箱进行隔。既避免了空穴现象的产生, 同时压将设备与系统进行隔离, 减少振动的传递。应扩大隔振装置的使用范围, 增添管路中的隔振元件, 利用消音器来减消噪音。也可以通过改变机械设备的使用参数, 来达到减振降噪的目的。
2.3 电动机噪声控制
电动机在高速运行时产生的声能较大, 因此应将电机的功率参数控制在较低的范围内。电动机的噪声包括机械噪声、通风噪声、电磁噪声。针对机械噪声的控制应考虑其转子不平衡造成的低频噪声, 以及轴承缺陷、机械共振等因素造成的高频噪音。应实现轴承间的合理配合, 保证同轴应用及轴承润滑度。在实际工作中选用低噪声的电动机, 并在保证电动机的通风散热同时使用低噪声的散热风扇。同时应提升电动机和液压泵的质量及设备的静、动平衡性能。也可以采取隔声罩设计, 对噪声要求较高的舱室采用隔声罩来降低液压系统中电机产生的噪音。液压电动机是噪声产生的根源, 因此在船舶机械设备的生产及安装过程中应加大标准规范及审查力度。在机械设备的采用上, 选择低噪声的液压机械, 包括低噪声的电机、泵及阀等。使用弹性联轴器, 降低机械振动, 避免机械两轴的不同心导致的噪声污染。
结语
船舶液压系统降噪问题是一项复杂且艰巨的任务, 想要完全消除液压系统的噪音危害是不现实的。但通过降低机械摩擦噪声及流体噪声等手段, 针对机械设备的设计、降噪的处理、控制空气方面采取有效的解决措施, 改善液压系统的噪声污染问题。
摘要：本文分析了船舶液压系统噪音声源的判定、分类及危害, 并提出了有效降低船舶液压系统振动及噪声的对策。
关键词：液压系统,噪声,措施
参考文献
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