船舶液压系统减振降噪措施

    蔡复新

    摘 要：液压系统是船舶上向各部分传递液压油的装置，主要功能是通过压力的传递带动船舶各部件的正常运转和高效运行。随着科技不断发展，船舶液压系统设计也在不断完善优化，把其中液压管路的噪声降低作为首要攻克的难题，再采取措施解决液压系统的振动过强的问题。设计人员从分析液压系统管路振动与噪音产生的原因入手，制定解决方案，重点考虑机械振动过强以及流体动力噪音过大两个方面问题，提出有效的振动少、噪音小的船舶液压管路控制系统设计方案，供同行借鉴。

    关键词：船舶液压系统；管道振动；噪音；控制

    中图分类号：U664.8 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2017）07-0034-02

    1 船舶液压系统管路噪声源分析

    船舶液压系统由许多部件组成，其中管道是最易受振动干扰的，也是产生噪声的主要原因之一。液压系统是一个封闭的循环系统，假如在封闭系统内发生较大的部件、元件振动，会出现回波噪声，不同的部件传递噪声的效果有所差异，而船舶液压传动系统结构非常复杂，噪声频带较宽，噪声是由不同元素的声学系统相互作用产生的。船舶液压系统的工作方式和系统组成不同，噪声效果差异大。通过对船舶液压系统振动原因的分析，得到以下结论：

    （1）空气侵入液压系统是造成噪音的主要原因。当空气进入液压系统，在低压力区域的体积较大，当流到高压区被压缩，体积突然缩小，而当它流向低压區，体积突然增大，气泡体积的突然变化，会产生“爆炸”现象，导致噪声产生，这种现象通常被称为“空穴”。为此，排气装置通常位于液压缸上，方便排出进入液压系统的空气。系统工作前，使执行件以快速全行程往复几次排气，也是常用的方法。质量不好的液压泵或液压马达，通常是液压传动中产生噪声的主要部分液压泵的制造质量不好，精度不符合技术要求，压力与流量波动大，不能完全消除困油现象，轴承质量不好以及密封不严，都是造成噪音的主要原因。在使用中，由于液压泵部件磨损，间隙过大，流量不足，压力波动容易，也会造成噪音。

    （2）液压系统中的机械噪声是由系统内的组件振动所产生的。在液压系统中，高速旋转状态下的液压泵、电机和液压马达这三种设备部件的旋转频率完全不一样，因此产生转动不平衡现象产生不平衡力，会引起轴的弯曲振动，并形成低频噪声。联轴器起到连接液压泵和电机的作用，如果电机轴线与液压泵轴线不在同一圆心，将会产生振动和噪声。一般来说，同轴度偏差越大，就越强烈，噪声越大。机械设备与管道之间的连接位置也容易出现振动。一般设备之间距离越接近，振动强度越大。

    2 控制船舶液压系统振动与噪音的措施

    2.1 浮筏技术的应用

    浮筏隔振是一种机械隔振技术。它出现在20世纪50年代。近年来，一些学者对浮筏隔振系统中筏板结构进行了研究，提出了基于桁架结构的浮筏设计概念。他们认为，经历了单层隔振、双层隔振和浮筏隔振等几个发展过程阶段的机械隔振技术是降低机械设备振动和噪声传递的主要手段，原来的单层隔振能量损耗通常是10 ～ 20dB左右，双层隔振装置的隔振性性能优于单层隔离，尤其是在高频段隔离上，双层隔震装置比单层隔震装置的隔离度大约会高出10 ～ 20dB左右。而在浮筏隔振出现后，将多个机械设备放置在一个公共的阀体上，筏体弹性支撑或悬挂在壳体结构上，对多个旋转机械设备进行统一的振动隔离设计，这样的设计往往会使船舶的机械辐射噪声大幅度降低。浮筏隔振系统在降低船舶振动和水下辐射噪声方面取得了显著的隔振效果，有效地降低了船舶水下辐射机械噪声。

    2.2 管道是船舶液压系统的关键环节

    在改进和优化液压系统的过程中，对管道振动和噪声中经常出现的问题需要采取有效解决方案。如油管细长，弯头多而未加固定，在油流通过时，特别是当流速较高时，容易引起管子抖动；电动机和液压泵的旋转部分不平衡，或在安装时对中不好，或联轴节松动等，对此应采取的措施有：①较长油管应彼此分开，并与船体结构隔开，适当加设支承管夹；②调整电动机和液压泵的安装精度；③重新安装联轴节，保证同轴度小于0.1MM等。④设计师要探究振动原因，而且要识别噪声源，并采用科学合理的技术在设备与管子的连接处添加绕性软管以阻隔机械振动传递给管子，对噪声超过标准的问题采取改进措施，而且根据噪声传播的相关概念，探究对液压系统管道的振动和噪声的控制策略。

    2.3 提高阀件的附加质量

    当换向阀调整不当，使换向阀阀芯移动太快，造成换向冲击，因而产生噪声与振动。在这种情况下，若换向阀是液压换向阀，则应调整控制油路中的节流元件，使换向平稳无冲击。在工作时，液压阀的阀芯支持在弹簧上，当其频率与液压泵输油率的脉动频率或与其它振源频率相近时，会引起振动，产生噪声。这时，通过改变管路系统的固有频率，变改变阀滴位置或管子上包敷阻尼，则能防振降噪。

    如果是溢流阀不稳定，引起系统压力波动和噪声。如由于滑阀与阀孔配合不当或锥阀与阀座接触处被污物卡住、阻尼孔堵塞、弹簧歪斜或失效等使阀芯卡住或在阀孔内移动不灵，对此，应注意清洗、疏通阴尼孔；对溢流阀进行检查，如发现有损坏，或因磨损超过规定，则应及时修理或更换。

    2.4 定期维修

    在使用过程中，需要经常对系统进行检查和维护，及时排除液压系统故障，防止系统因故障而停止工作。①船舶尽量避免打开油箱盖，防止异物进入液压系统。注意灰尘和水，保持液压系统封闭性。②定期添加液压油，防止油位过低；液压油的定期检查；新油必须通过沉淀和过滤之后才可以输进油箱之中，添加新油时一定要用滤油装置，降低油的初始污染度。③定期检查机油，如果需要更换液压油，必须彻底放尽油箱中的油，同时要放尽管路及回路中的油液。④定期检查清洗过滤器，必要时更换过滤器。⑤为了防止空气进入系统，有必要定期检查气体和管道的连接部分，发现泄漏及时解决，并注意在零件清洗维护过程中严格的管理制度，以免造成新的污染。

    3 结束语

    液压系统是船舶的关键核心环节，系统在运行过程中，容易产生振动和噪声，为了保证船舶的稳定性，管道是液压系统的重要组成部分，相关人员的优化设计必须从做管道开始，以减少管道故障的概率问题。设计师需要采取有效的措施来降低振动和噪声，强化了船舶的液压系统功能，达到延长液压系统元件的使用寿命的目的。在优化过程中，既要考虑系统的复杂性，又要引入创新的思路，从而提高设计水平。

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