随着机械制造业的不断发展,特别是 汽车制造业的高速发展,对应用于其中的高粘度转子泵的要求越来越高,不但要求其容积效率和总效率高,而且还要求工作噪声越低越好,所以分析研究外啮合螺杆泵噪声产生的机理,降低外啮合螺杆泵的噪声就势在必行。
1、压力脉动和流量脉动产生的噪声
液压泵的流量脉动是 泵的固有特性。泵在工作时,不管是 吸油腔还是 压油腔的体积都会产生周期性的变化,泵的流量也将发生周期性变化,迂到液阻时就引起油液的压力脉动,从而产生液体的振动和噪声。这种脉动的幅度和频率取决于液压泵的转速、流量和工作腔数(齿数、叶片数、柱塞数)。由于泵的制造质量不高,压油腔的油液向吸油腔泄漏,产生压力脉动及噪声。
2、困油现象产生的噪声
为了保证高粘度沥青泵的齿轮平稳的啮合运转,必须使齿轮的重叠系数略大于1,即在前一对齿轮尚未脱离啮合之前,后一对齿轮进入啮合。当两对齿轮同时啮合时,由于齿轮的端面间隙很小,因此这两对齿之间的油液与泵的吸、排油腔均不相通,从而形成一个封闭容积。齿轮转动时,此封闭容积会发生变化,使其中的液体受压缩或膨胀,造成封闭容积内液体的压力急剧变化,形成‘困油现象”。由于液体的可压缩性很小,当闭死容积减小时油液压力骤增当闭死容积中的高压油通过各种缝隙泄漏,造成功率损失,并使油液发热,使机件受激振动,产生困油噪声。当闭死容积增加时,形成真空,使溶于液体中的气体析出,形成气泡,产生气蚀”。这种周期性的冲击压力使泵的各零件受到很大的冲击载荷,引起振动和噪声。
3、气穴与气蚀产生的噪声
液压系统中出现气穴与气蚀现象就会产生噪声。液压油一般混入约2%~5%的空气,其中一部分溶解于油中,另一部分空气均匀地混合在油中,形成细小的白点。当油液的压力降低到某一定值,混在油中的微小气体由于外压降低而体积膨胀,同时互相聚合,形成一定体积的气泡。如果空气进一步降到空气分离压以下时,溶解在油液里的空气就会分离出来,产生许多气泡。当气泡随油液流到压力较高的部分时,气泡被压缩而导致体积减小。此时,在气泡内积蓄了一定能量,当压力增高到某一个数值时,气泡被压破裂,产生局部高压冲击,其冲击力可以达到数百大气压,从而产生爆炸性的噪声,这就是 所谓的气穴噪声。其中气穴的形成,一是 由于油液中混入空气,二是 由于油液本身的气化。
4、齿轮啮合的冲击噪声
齿轮副在齿轮啮合过程中,先进入啮合的齿轮产生弹性变形。当后一对齿轮接着进入啮合时,原啮合轮齿因载荷突然减小,变形得到恢复,使齿轮产生切向加速度,引起啮合齿轮不能按理论齿廓平稳运转而发生碰撞、形成“啮合冲击”、啮合冲击噪声的大小直接与齿形误差、周节误差、粗糙度、轴线平行度等因素有关。
5、齿轮啮合经过节点的脉动冲击噪声(齿轮固有噪声)
由于节点处两啮合面间相对滑动速度和摩擦力的方向发生改变,在节圆上产生冲击力,从而产生所谓节点脉动冲击噪声。齿轮传动的负荷越大、转速越高、齿面越粗糙,则节点脉动冲击也越大,这种齿轮噪声,即使在齿轮没有制造误差的情况下也会产生,因此这种噪声又称为齿轮固有噪声。
6、机械噪声
由于机械原因,例如转动部分不平衡、轴承不良和保温齿轮泵泵轴承的弯曲等机械振动都会引起噪声。液压装置中,回转零件不平衡而引起振动和噪声,尤其是 在高速下更加明显,不平衡的原因一般由于材质的不均匀、变形、毛坯或加工的缺陷以及加工和装配误差等引起的质量分布不均匀,从而形成了一定的偏心。当转动时,就会产生惯性力和惯性力偶,从而引起旋转零件的振动和噪声。
此外,泵内通道常有截面突然扩大和缩小或急拐弯的情况,当流速与压力变化急剧,通道面积过小将导致液体紊流、涡流及喷流,从而使噪声加大。在使用中,由于液压泵零件磨损、间隙过大、流量不足、压力波动、同样也会引起噪声。
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