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齿轮泵噪声的机理分析与控制

2019-08-29 18:20:43
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齿轮泵是一种将机械能转化为液压能的装置,它为液压系统提供具有一定压力和流量的液体,是液压系统的重要组成部熟液压泵性能的好坏直接影响到液压系统工作的可靠性和稳定性。现在使用的液压泵由于各种原因,存在着振动过大,噪声过大的现象,这就势必对液压泵的使用寿命和系统的稳定性带来较大的影响。本文从产生振动和噪声的一些重要因素着手进行分析,提出了一些减振降噪的新方案。

齿轮泵噪声的机理分析

齿轮泵产生噪声的主要原因:

(1)泵流量脉动引起噪声,这是造成泵振动的动力源。

对外啮合齿轮泵进行近似计算时,可以为排量等于它的两个齿轮的齿间槽容积之和。

(2)由于困油现象造成压力冲击或气蚀,从而产生噪声。

困油现象会产生振动和气蚀,这对齿轮泵本身也是一个很大的危害。由于压力的不稳定变化和变频震动,会使齿轮泵的密封性能下降,长期下来,就会缩短齿轮泵的使用寿命。另外,由于密封性能下降,会使泄露量增加,从而使容积效率降低。较终会导致液压系统的精度和稳定性降低。

(3)由于齿轮的制造和安装存在误差,当啮合运动时,会因齿碰撞而产生噪声。

1)齿轮的制造误差大

在这种情况下,会形成齿形误差或周节误差,这样齿轮的瞬时传动比就不会是常数。在啮合时就产生冲击而引起噪声。

2)齿轮安装误差大

在该种情况下,齿轮安装会有较大的偏心量,而产生上下边频带,这些边频带是由于轴的转动频率与齿轮啮合频率Fz相互作用而形成的。

2噪声的控制

1)流量脉动引起的噪声的控制

准确的说,流量脉动是不可能完全消除的,容积效率,是一个变量,而不是常数,所以只能做到使流量脉动对噪声的影响小些。容积效率是由泄漏形成的,为了保证容积效率趋于常数,就必须做到减少泄漏。齿轮泄漏主要是指齿轮端面与盖板之间的轴向泄漏,现采用在齿轮端面加垫板,将压力油引入垫板后面,当齿轮泵转动时,垫板受压贴紧齿轮,就可以大大地减少轴向泄漏,从而提高容积效率。

齿轮泵的齿数越多,则脉动率越小。而相同的齿数情况下,内啮合齿轮泵的脉动率要比外啮合齿轮泵的脉动率小得多。所以,选择齿数多的齿轮泵或采用内啮合齿轮泵,都可以达到减小脉动的效果,从而减小振动和降低噪声。

(2)困油噪声的控制

为解决齿轮泵困油现象而激发的噪声,有效的措施是在两侧端盖上开卸荷槽。其功效是:当困油容积由大变小时,借助卸荷槽使其与高压腔相通,排除液体避免压力急剧升高;当困油容积由小变大晾借助卸荷槽使其与吸油腔相通,从而吸入液体,避免产生气蚀,由此可以避免出现困油现象。当前比较普遍的卸荷槽如图1中所示。这种对称式卸荷槽基本上可以实现卸荷槽的功能,而且结构简单,易于加工。但是由于卸荷槽与困油腔是大面积接触,当转速较大时,由于压力的因素仍旧会产生较强的振动,而产生噪声。为了解决该问题,现设计如图5所示的非对称式卸荷槽。采用该种卸荷槽,当因油腔压力过高向外排液体时,因油腔与卸荷槽的接触面积是由小到大的变化,不会产生奔泻的状况,而且出来的液体分成两股,可以大大减弱液体的冲击能量,从而减小振魂降低噪声。当因油槽需要吸入液体时,效果和上述对称式卸荷槽一样,下受影响。

(3)齿轮运转产生的噪声的控制

由于渐开线齿廓加工比较容易,所以现在在齿轮泵中广泛采用直齿轮。但是,由于齿轮啮合或分离时,接触线是一条与轴线平行的直线,没有缓冲的余地,所以容易引起冲击振动而引起噪声。而且直齿轮啮合时形成的困油容积大,也会加剧泵的噪声。为了改变齿轮泵的运行环境,现对齿轮进行一些改进。

.对齿轮进行修整,由于齿轮承载后会产生弹性变形,加上齿轮的加工有误差,所以当齿轮啮合时会造成瞬时顶撞和冲击。为了减小这种啮合冲击,本文采取将齿顶的干涉部分削去的办法。如图6所示。参考齿轮的有关资料,推荐修整量如图6所示,图中m为模数。

.出于减小齿轮泵啮合时的冲击噪声考虑,将原来的每个齿轮切分为相等的两个齿轮,并使它们在同一轴上错开半个齿距。为了防止在这种情况下封油区在轴向相通,而造成油的泄漏,在两只齿轮中间需用平板隔开,这样就可以极大降低脉动率。

(4)其他条件不变的条件下,适当添加一些辅助措施,也可以使齿轮泵降低噪声。

在齿轮泵和底盘之间安装一块阻尼材料Al-Zn合金由于匡团己合金内音阵在定的可动区,当它受到噪音产生的作用时,合金内)酬察将引起振勿滞后损耗效应使振动能转化为势能而耗散掉,因止地能极大地降低噪音。

如前所述通过对齿轮泵结构,困油槽形状,齿轮进行改进后的液压泵,优点是比较明显的,可以得到良好的件振降噪的效果,由此还可以提高系统的可靠性和稳定性。尤其适用于对环境要求比较高的精密机床。


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