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液壓系統(tǒng)中的噪音問(wèn)題：

仔細(xì)觀察噪聲源簡(jiǎn)而言之，噪音是任何不需要的聲音。從技術(shù)上講，它是組件或系統(tǒng)中波動(dòng)力產(chǎn)生的不需要的副產(chǎn)品。如前所述，噪聲可以通過(guò)三種方式傳播：通過(guò)空氣、通過(guò)流體和/或通過(guò)系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)。

空氣傳播我們通常認(rèn)為噪音僅通過(guò)空氣介質(zhì)傳播，直接從其源頭傳播到某個(gè)接收器——我們的耳朵。這是空氣傳播的噪音。然而，空氣傳播的噪聲必須來(lái)自系統(tǒng)或應(yīng)用的某些組件。該組件可以是但并不總是泵。

從技術(shù)上講，操作員聽到的所有噪音都是空氣傳播的噪音。從噪聲、振動(dòng)和聲振粗糙度 (NVH) 工程師的角度來(lái)看，空氣噪聲是指直接來(lái)自聲源表面的噪聲。

流體傳播無(wú)論是柱塞泵、葉片泵還是齒輪泵，這些正排量泵都具有一定程度的壓力脈動(dòng)(參見下圖 2)。結(jié)果，產(chǎn)生不均勻的流動(dòng)特性和壓力脈動(dòng)并通過(guò)流體傳輸。這稱為流體激發(fā)。流體激勵(lì)在軟管表面產(chǎn)生振動(dòng)，該振動(dòng)可以通過(guò)管夾/支架傳遞到相鄰結(jié)構(gòu)，或者由于軟管在壓力下與結(jié)構(gòu)直接接觸而傳遞到相鄰結(jié)構(gòu)。

流體激勵(lì)的壓力脈動(dòng)反過(guò)來(lái)會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的力波動(dòng)。液壓軟管中的振動(dòng)稱為壓力脈動(dòng)或流體激勵(lì)。這些會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)，從而產(chǎn)生流體噪聲。

當(dāng)泵和電動(dòng)機(jī)安裝在隔離器上時(shí)，適當(dāng)?shù)囊簤汗苈放渲每捎糜诒３指粽?。剛性管和柔性軟管的適當(dāng)組合可以提供更穩(wěn)定的配置，減少振動(dòng)和噪音。最佳組合是短剛性管的兩端連接到柔性軟管。

液壓管路和軟管與應(yīng)用結(jié)構(gòu)(即框架、支架或面板)的振動(dòng)隔離為機(jī)器設(shè)計(jì)中降低噪音提供了另一個(gè)機(jī)會(huì)。面板和防護(hù)罩通常可以充當(dāng)揚(yáng)聲器，并將相對(duì)較低的振動(dòng)水平放大為高噪聲源。

液壓軟管和管道可以作為這些部件中流體振動(dòng)的發(fā)射器，將結(jié)構(gòu)部件變成“揚(yáng)聲器"。在設(shè)計(jì)安靜的液壓設(shè)備時(shí)，為了地降低噪音，解決軟管或管道的位置非常重要。

通過(guò)在液壓系統(tǒng)中加入“液壓消聲器"(也稱為諧振器、衰減器或抑制器)，還可以進(jìn)一步減少壓力脈動(dòng)。這些組件通過(guò)其設(shè)計(jì)和在系統(tǒng)內(nèi)的放置針對(duì)每個(gè)液壓系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化。

傳輸損失是諧振器/液壓消聲器有效性或其設(shè)計(jì)優(yōu)化程度的衡量標(biāo)準(zhǔn)。插入損耗是液壓系統(tǒng)壓力脈動(dòng)減少的量度，這取決于諧振器在液壓系統(tǒng)內(nèi)的最佳放置。當(dāng)試圖實(shí)現(xiàn)“低噪音設(shè)計(jì)"液壓系統(tǒng)時(shí)，傳輸和插入損耗都是重要因素。優(yōu)化的諧振器系統(tǒng)可以將壓力脈動(dòng)的幅度降低多達(dá) 20dB 或更多。

結(jié)構(gòu)傳播結(jié)構(gòu)噪聲是僅通過(guò)應(yīng)用結(jié)構(gòu)傳播的振動(dòng)的結(jié)果。振動(dòng)，如上圖1所示，是力和部件的響應(yīng)以及部件的輻射效率的組合。然后，這些結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)出可聽聲音或空氣噪聲，這是液壓設(shè)備操作員實(shí)際注意到的。

結(jié)構(gòu)噪聲始于外部源或組件的振動(dòng)，并直接傳遞到應(yīng)用的電動(dòng)機(jī)、結(jié)構(gòu)或框架中。一旦振動(dòng)進(jìn)入結(jié)構(gòu)，它就會(huì)以結(jié)構(gòu)(很可能是鋼)的聲速在結(jié)構(gòu)中傳播，這會(huì)激發(fā)其他部件并導(dǎo)致它們成為噪聲輻射體，即揚(yáng)聲器。

機(jī)器上的組件(例如面板、護(hù)罩、支架和儲(chǔ)液器)可以非常有效地輻射泵頻率和泵頻率倍數(shù)的噪聲(參見下面的圖 3)。這是因?yàn)檫@些類型的組件具有許多諧振頻率。諸如此類的組件被稱為高模態(tài)密度組件。

振動(dòng)控制可用于最大限度地減少?gòu)谋煤万?qū)動(dòng)器到機(jī)器結(jié)構(gòu)和設(shè)備的振動(dòng)傳遞。這可以通過(guò)使用底板或其他底座隔離器將泵和/或電機(jī)與剛性基礎(chǔ)隔離來(lái)實(shí)現(xiàn)。

系統(tǒng)中大面積的薄金屬也可以有效地輻射噪聲。通過(guò)在金屬表面策略性地放置工程加強(qiáng)筋或進(jìn)行阻尼處理，可以減少這種噪音。

了解噪聲參數(shù)評(píng)估噪聲可能會(huì)變得令人困惑，因?yàn)槎鄠€(gè)振動(dòng)路徑可能同時(shí)存在。人們必須了解噪聲源的等級(jí)，才能正確評(píng)估系統(tǒng)傳輸路徑以及每個(gè)路徑在任何和所有操作條件下的有效性。

噪聲源通常被盒狀外殼包圍，以在噪聲源之間提供物理屏障，噪聲源可能是由液壓動(dòng)力裝置、閥門、液壓歧管、電機(jī)、液壓缸、軟管/管道和附加機(jī)器設(shè)備引起的。這些屏障旨在減少操作員或旁觀者位置液壓設(shè)備產(chǎn)生的聲音。

密封件等周圍的聲學(xué)泄漏也會(huì)極大地影響外殼降低傳輸聲音的能力。一般來(lái)說(shuō)，隔音罩中 1% 的“孔"將允許其中測(cè)量到的噪音的 50% 泄漏出去。當(dāng)封閉時(shí)，外殼內(nèi)的噪聲幅度實(shí)際上會(huì)增加，因?yàn)樵肼曉谕鈿?nèi)反射，而不是向外投射。

外殼內(nèi)的噪聲幅度取決于距測(cè)量噪聲的主要源的距離。一般來(lái)說(shuō)，噪聲源放置在外殼內(nèi)時(shí)，其振幅可能會(huì)使外殼內(nèi)的噪聲增加 5-8 分貝 (dBA)，或者比沒(méi)有外殼的源高 78-151%(請(qǐng)參見下面的圖 4)。

外殼的另一個(gè)重要因素是吸收系數(shù)。所有外殼都有一定程度的內(nèi)部吸收，但添加額外的吸收材料將有助于降低噪音。較大的外殼比較小的外殼具有較低的放大系數(shù)。外殼中的間隙或孔會(huì)降低外殼外部降噪的效果。即使外殼中的一個(gè)小孔或間隙也會(huì)顯著降低其抑制聲音的效果。

設(shè)計(jì)更安靜的產(chǎn)品和系統(tǒng)成功的噪聲控制計(jì)劃需要多個(gè)專業(yè)領(lǐng)域的個(gè)人共同努力。安靜的液壓泵并不能保證系統(tǒng)安靜。選擇安靜的泵應(yīng)該只是多方面計(jì)劃的一部分，該計(jì)劃需要系統(tǒng)設(shè)計(jì)師、制造商、安裝人員和維護(hù)技術(shù)人員的才能。這些領(lǐng)域中的任何一個(gè)出現(xiàn)故障都可能破壞整個(gè)噪聲控制計(jì)劃。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員在實(shí)現(xiàn)成功的噪聲控制方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。他們必須從有效性、成本和實(shí)用性的角度評(píng)估每一種可用的噪聲控制技術(shù)。在開始制定噪聲控制計(jì)劃時(shí)，最好從源頭開始：泵。當(dāng)然，泵制造商有責(zé)任提供安靜的泵。隨后，最常見的策略是使用端口設(shè)計(jì)來(lái)最大限度地減少泵額定速度和壓力下的壓力脈動(dòng)。

在組件級(jí)別，設(shè)計(jì)人員可能希望從變速泵開始。在變速驅(qū)動(dòng) (VSD) 系統(tǒng)中，泵速會(huì)發(fā)生變化以滿足占空比要求。這將降低噪音，因?yàn)楫?dāng)系統(tǒng)不需要時(shí)速度會(huì)降低。

盡管更安靜的單個(gè)組件可能對(duì)降低噪音有很大貢獻(xiàn)，但通過(guò)檢查整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)尋找降低噪音的機(jī)會(huì)，可以獲得額外的收益。振動(dòng)控制旨在最大限度地減少?gòu)谋煤碗妱?dòng)機(jī)到機(jī)器結(jié)構(gòu)的振動(dòng)傳遞。這可以通過(guò)底板或其他底座隔離器將泵和/或電動(dòng)機(jī)與剛性支撐件隔離來(lái)實(shí)現(xiàn)。

系統(tǒng)測(cè)試和評(píng)估可以提供對(duì)降噪的進(jìn)一步了解。在正確設(shè)計(jì)的測(cè)試區(qū)域中，將組件與背景噪聲隔離，可以重點(diǎn)關(guān)注噪聲源、傳輸路徑和降低噪聲的機(jī)會(huì)。

當(dāng)使用系統(tǒng)方法評(píng)估噪聲而不是簡(jiǎn)單地選擇單個(gè)組件時(shí)，成功降低噪聲的潛力變得更大。消息靈通的團(tuán)隊(duì)了解整個(gè)系統(tǒng)中的各個(gè)組件和角色，可以幫助識(shí)別噪聲源并進(jìn)行低噪聲設(shè)計(jì)。

液壓系統(tǒng)的音質(zhì)液壓系統(tǒng)并不總是噪音問(wèn)題的根源，但液壓系統(tǒng)經(jīng)常受到指責(zé)。原因更多地與產(chǎn)生的聲音的質(zhì)量有關(guān)，而不是與音量或壓力有關(guān)。大多數(shù)讀者都熟悉令人討厭的液壓?jiǎn)鑶杪暋？陀^地測(cè)量，這種嗚嗚聲通常沒(méi)有很大的聲功率。然而，它的音調(diào)令人不快，這使得實(shí)際的聲音看起來(lái)更大。

使用了多種聲音質(zhì)量測(cè)量方法。為了量化正排量泵的“液壓嘯叫"，通常使用響度和音噪比等聲音質(zhì)量指標(biāo)。為了表征轉(zhuǎn)向控制單元和閥門內(nèi)產(chǎn)生的流動(dòng)噪聲，通常使用響度、突出比和音噪比等聲音質(zhì)量指標(biāo)。然而，OEM 不限于使用上面列出的指標(biāo)，而是可以使用單一但不同的聲音質(zhì)量指標(biāo)。更常見的是，使用幾個(gè)加權(quán)聲音質(zhì)量指標(biāo)來(lái)表征其產(chǎn)品所需的聲音。

因此，除了液壓系統(tǒng)對(duì)整體聲級(jí)的影響有多大這一客觀問(wèn)題外，機(jī)器制造商還必須解決應(yīng)用聲音的質(zhì)量如何影響客戶對(duì)其質(zhì)量的整體感知的主觀問(wèn)題。發(fā)動(dòng)機(jī)的隆隆聲通常比液壓?jiǎn)鑶杪暣蟮枚?，但?duì)發(fā)動(dòng)機(jī)噪音的感知是動(dòng)力和強(qiáng)度之一。

隨著混合動(dòng)力和全電動(dòng)應(yīng)用變得越來(lái)越豐富，帶有發(fā)動(dòng)機(jī)/排氣管/風(fēng)扇的“典型"移動(dòng)應(yīng)用的噪聲源貢獻(xiàn)正在發(fā)生變化。發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸的縮小或拆除減少或消除了過(guò)去“掩蓋"液壓系統(tǒng)噪音的噪音源。減少或消除這些其他來(lái)源的振幅將更加重視液壓系統(tǒng)噪音的降低。

在未來(lái)的應(yīng)用中，液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲將更加明顯，并成為應(yīng)用中更主要的噪聲源。

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