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数控机床液压系统振动与噪声的防治及改进

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佟琨

(中捷机床有限公司,辽宁沈阳 110142)

  现代人对健康有着较高要求,而现阶段影响人体健康的不仅是食物,还有噪声。在数控机床运行中很容易因液压系统存在问题而带来一定的噪声,这种噪声分贝往往超过了人的承受范围,在影响人体健康的同时也给数控机床正常使用带来不利影响,因此,如何防治数控机床液压系统振动与噪声就成为现阶段最重要的工作。

  一、导致液压系统振动与噪声产生的因素

  通过对数控机床液压系统的研究可以发现,促使液压系统振动与噪声产生的因素主要有以下几种:

  第一,零件不平衡、不同心或间隙调整不当。首先,因受到零件不平衡的影响,导致液压系统中尤其是电动机、马达等在快速运转的影响下,经常会因设计与制造不当等带来弯曲振动等,由此产生的振动就会通过基座扩散到其他部件中,此时不仅会带来振动,也会带来一定噪声。其次,零件安装不当,在液压系统安装时,经常会因部件安装缺乏公平性等带来噪声。最后,联轴器配合不当会带来噪声。在数控机床液压系统中,联轴器起到连接作用,是液压泵与电动机连接中不可缺少的一部分,如果联轴器出现偏斜等情况,难免会带来振动与噪声。

  第二,液压泵、气体流动以及控制阀等带来的噪声。在液压系统运行中,在流体的作用下经常会出现噪声。通过研究发现,导致液压泵噪声产生的因素与液压功率有关,在液压功率不断增大的情况下,噪声也会逐渐增加,流量脉动、压力冲击等都会带来一定噪声。同时,气体流动也会带来噪声。如果油液中夹杂空气,那么就会让气泡悬在液压油中,并在其中形成气穴,在这样的油液压力升到一定高度以后,气泡便会转眼间被压破且带来噪声。此外,在液压系统中有大量的控制阀,这些控制阀在使用中经常会因受背压、方向等因素的影响产生振动与噪声。

  二、数控机床液压系统振动与噪声的防治及改进措施

  为减少数控机床液压系统振动与噪声产生,避免噪声扩大化,应从以下几方面做好防治与改进:

  (一)液压系统结构的改进

  在数控机床液压系统控制的过程中,应重视低噪声液压元件的运用,通过研究发现,老式液压泵多以柱塞泵或齿轮泵为主,它们噪声的振动与噪声相对于叶片泵要大很多,额定压力也很高,所以,很多数控机床液压系统中依然采用柱塞泵或齿轮泵,针对这种情况就需要改进叶片泵额定压力,至少应保证其额定压力在20MPa左右,以此减少振动与噪声。其次,控制好液压泵数量。通过研究发现,在液压泵数量减少的情况下,振动与噪声也会减少,所以,这就需要控制好液压泵的数量,在传统液压系统需要借助多个液压泵调节流量与压力,为保证液压泵流量与压力,可以按照比例调整压力与流量,以此减少液压泵数量。再者,将蓄能器应用其中,在压力脉动的作用下很容易出现噪声,为消除噪声可以将蓄能器应用进来,尽管蓄能器的容量小,但其惯性相对较小,反应也很灵敏,在利用蓄能器的过程中,应将蓄能器频率控制在几十赫兹左右,以便减少压力脉动。最后,做好消振器与滤波器设置,一般来讲,消振器有很多形式,可以应用的消振器有高频压力消振器、微穿孔液消振器。在实际利用中常见的滤波器有液压滤波器,这些设备的应用都可以最大程度地减少振动与噪声。

  (二)液压装置安装方式的改进

  为做好振动与噪声控制,还需要进一步改进液压装置安装方式,可以从以下两方面入手:第一,安装合适的液压泵。在安装液压泵与电动机的过程中,应保证两者的轴度误差不超过0.02mm,且将柔性联轴器应用其中。在安装液压泵的过程中,若泵与电动机安装在油箱盖上,那么就需要在油箱盖上安装好防振材料与消声材料,同时也可以结合实际,将吸油高度与吸油密度较好的设备应用其中,只有这样才能保证设计合理。第二,管道安装。做好管道安装也是一项十分重要的工作,为做好防振与噪声消除,可以用软管实现连接,并适当缩短管道长度,提高管道刚性,避免管道之间发生共振的情况。同时,在密封的过程中,应以垂直密封为主,对于阀类部件来说,在实际利用中应重视弹簧的应用,且注意加密封垫的运用,防止油管中因夹杂空气导致振动与噪声。此外,还要控制好管道弯曲度,最大不超过30度,且弯头曲率半径应在管道直径的五倍以上。

  (三)选择合适的油液

  在液压系统振动与噪声防治的过程中,还要重视油液的选择,并避免油液受污染。在选择油液的过程中,应避免选择黏度过高的油液,如果将这样的油液应用其中,就会给液压泵带来一定的较大吸入阻力,进而产生噪声,所以,应控制油液黏度,保证油液具有良好的消泡能力,尽管这样的做法需要大量资金投入,但其后期效果较好,不仅可以延长设备运行寿命,还能减少对液压泵及元件的损害。通过研究发现,抗磨液压油凝点较高,总体效果较好,所以,最好选择抗磨液压油。同时,再好的油液受到污染以后都无法发挥应有作用,一旦油液受到污染,就会出现油箱内滤网堵塞的情况,也会带来油泵无法顺利吸油,更会影响回油,并带来噪声与振动,针对这种情况,就需要相关工作人员经常清洗油箱,在注油的过程中可以将过滤器或滤网应用其中,这样就可以再次对油液做过滤,提升油液质量,还要在油液底部设置好隔板,在隔板的作用下,回油区中的油液在沉淀的作用下就会将杂质留在回油区中,有效防止了油液流回到吸油区中。

  (四)避免液压冲击

  在防止液压冲击的过程中,可以从以下两方面入手:

  第一,当阀口突然关闭时的液压冲击。在解决此类问题的过程中,应适当降低换向阀关闭速度,随着换向阀关闭速度的降低,换向时间就会提升,在制动换向时间高于0.2s以后,冲击压力便会下降,所以,可以将具有可调性的换向阀应用到液压系统中。由于流速也是导致振动与噪声产生的因素,所以,在防止液压冲击的过程中也要控制好流速,最好将管道流速控制在每秒4.5m以下。同时控制好管道长度,尽量不选择带有弯度的管道,并将软管作为主要管道。为最大程度地减少液压冲击,最好在滑阀关闭以前适当控制好液体流速,这也是有效减少液压冲击的有效方式。

  第二,当运动部件制动与减速时带来液压冲击。在防治此类冲击时,首先,可以在液压缸入口与出口处设置好反应灵敏、灵活性好的安全阀,最好以直动安全阀为主,且控制好其压力,只有这样才能避免压力过高带来的冲击。其次,将减速阀作为应用重点,以此避免因油路关闭过缓带来不必要的冲击,同时还要控制好运动部件速度,它的速度应控制在每分钟10m以下。再者,为避免液压冲击过大,最好在液压缸上部设置一定的缓冲设备,这样不仅可以防止液压缸中的排油速度过快,还能控制好液压缸运行速度,避免产生过大冲击,另外,还要在液压缸中安装好平衡阀与背压阀,这样不仅可以最大程度地降低液压的流动速度,还能有效避免前冲,这也是提升背压压力的有效方式。最后,有必要将具有阻尼作用的换向阀应用其中,以大型阻尼为主,且将单向节流阀关闭,并控制好润滑压力,避免润滑压力过高。在减少液压冲击的过程中,还要控制好液压缸缸体的间隙度,防止间隙度过大或密封不合理影响液压系统正常运行,为防范此类事件的出现,最好应用新型活塞,设置好合适的密封件,只有这样最大程度地避免不良事件的产生。

  结语

  通过以上研究得知,导致数控机床液压系统振动与噪声产生的因素有很多,如果不能将这些问题及时消除,将直接影响到数控机床正常运用,也会带来不必要的噪声,针对这种情况,文章联系实际情况,从四方面提出了有利于振动与噪声防治与改进的措施,希望能为相关人士带来有效参考,将这些内容有计划的应用到实际工作中,只有这样才能不断提升液压系统综合性能。

来源:《中国新技术新产品》2017年第3期