液壓柱塞泵噪音剖析

當一臺設備上所使用的液壓柱塞泵在運行中發(fā)出超標的噪聲，這就是泵將要損壞的癥狀。

液壓柱塞泵（以下簡(jiǎn)稱(chēng)泵）產(chǎn)生噪音有下列七種情況。

⒈泵固有的噪音

泵原固有的噪音是泵的生產(chǎn)制造技術(shù)到目前還沒(méi)有達到“魯棒性”要求。對泵的工作方式而言，泵主軸每旋轉一周，泵中的每一只柱塞均作一次吸油到壓油的循環(huán)。柱塞在完成吸壓油的配流過(guò)程中，當缸體上的柱塞孔腔從配流盤(pán)上的吸油窗口內吸滿(mǎn)油液后旋轉向排油區過(guò)渡時(shí)，充滿(mǎn)低壓油的柱塞孔腔要與配流盤(pán)上的排油窗口內的高壓油接通前的瞬間（見(jiàn)圖一，以日本川崎K3V泵配流盤(pán)為例），排油窗口內的高壓油從一`二次預升壓孔及三角節流槽進(jìn)入缸體柱塞孔腔來(lái)升高腔內油壓，形成流量倒灌沖擊（見(jiàn)圖二左）。隨著(zhù)柱塞拉出與倒灌流量的增壓，缸體柱塞孔腔內壓力上升到與排油腔內的油壓平衡后，柱塞在斜盤(pán)的推壓下，柱塞開(kāi)始向下運動(dòng)壓迫油液進(jìn)入缸體的配流窗口，柱塞排油由于液阻的阻抗作用，油液的排出受到系統壓力的反沖擊阻力，缸體柱塞孔腔內形成壓力超調。當柱塞完成排液后，缸體柱塞孔腔旋出排油窗口后，進(jìn)入到配流盤(pán)的遮蓋區時(shí)，缸體柱塞孔腔內還余存部份沒(méi)有排空的超調壓力的死容積壓力油，由于配流盤(pán)上θ1的角度遮蓋區，柱塞還有一段繼續壓縮行程，使缸體柱塞孔腔內余存的死容積壓力油更加超調。當缸體柱塞孔腔旋轉到吸油窗口前，要完成一次釋壓過(guò)程（見(jiàn)圖二右），以促使缸體柱塞孔腔內的油壓釋壓到與吸油窗口內的低壓油平衡。缸體柱塞孔腔內的超調的死容積高壓油瞬間釋壓造成一次液爆，這種九柱塞孔腔的連續的壓力瞬變液爆是一種穩定的高音調聲響，每臺泵都存在著(zhù)或高或低的液瀑聲響。世界各國的液壓泵生產(chǎn)廠(chǎng)都在配流盤(pán)的壓力過(guò)渡區域內采取多種形式的降噪單元。由傳統的“三角節流槽式”到“泄荷孔式”“斜溝式”等方法，但都還是沒(méi)有圓滿(mǎn)解決泵的輸出壓力油波動(dòng)所引發(fā)的流體噪音。對于工程機械上用的大排量壓力突變的高壓泵，死容積區超調油液泄壓時(shí)產(chǎn)生的液爆噪音也特別強勁。

⒉氣蝕噪音

液壓油中含有氣泡時(shí)，帶有氣泡的油液被吸入缸孔中，柱塞在缸孔中壓迫油液壓入缸體配流面的排油窗口，在高壓作用下，這些油液中的氣泡將突然擠破裂，大小幾乎相同的氣泡被高壓濃縮后再突發(fā)性的潰滅，就造成一次強勁的氣爆，氣泡的爆裂時(shí)所產(chǎn)生的另一種超高音調噪音，會(huì )發(fā)出一種尖銳刺耳的嘯叫聲。這種尖銳刺耳噪聲是跟隨泵的壓力值而變化的。泵的輸出壓力達到*高時(shí)，這種噪音分貝也越高，當泵的壓力下降后，這種噪音也隨著(zhù)衰弱。

當泵吸入小量空氣時(shí)所產(chǎn)生的噪音聽(tīng)起來(lái)像卡嗒卡嗒的響聲，有點(diǎn)像軸承損壞的聲音。當泵的壓力升到高壓時(shí)，就產(chǎn)生一種很古怪的重擊爆裂的噪音。

⒊機械噪音

泵發(fā)出機械噪音主要部位有⑴泵主軸與發(fā)動(dòng)機接手處損壞。⑵泵的軸承處。

如泵主軸與發(fā)動(dòng)機的輸出軸不同心或頂死，彈性聯(lián)接器破損和聯(lián)接器塊上螺栓松動(dòng)均會(huì )產(chǎn)生噪音。

如果是軸承損壞的聲音就會(huì )發(fā)出連續不斷的嘩嘩聲。隨著(zhù)泵的轉速提高，噪音也跟隨著(zhù)增大。軸承的損壞，泵會(huì )出現顫抖。

泵出現機械噪音是用人耳能聽(tīng)出的，*佳的方法是在泵低速運行時(shí)，用工業(yè)聽(tīng)診器或用貫通螺絲刀在泵的各部位診聽(tīng)，

⒋突發(fā)性的噪音

泵一但出現突發(fā)性的噪音，就必需立即將泵停止運轉，這種情況就是泵的零件已經(jīng)損壞。

斜軸泵的柱塞斷裂或是斜盤(pán)泵的柱塞滑靴脫落，回程盤(pán)碎裂。出現這種現象的噪音是伴隨著(zhù)泵每轉一圈而響一次的連續不斷的響亮撞擊噪音。就像有人在泵體內放鞭炮。同時(shí)伴有泵的P口壓力膠管有脈動(dòng)現象。

一但出現突發(fā)性的噪音，*關(guān)鍵的是不能讓液壓系統的壓力上升，因為泵殼內的零件碎裂的金屬渣塊會(huì )伴隨壓力油進(jìn)入系統中。泵出現突發(fā)性的噪音是可怕，它不只是泵的損壞，碎裂的金屬渣塊一但進(jìn)入液壓系統中，是無(wú)法**的，對液壓系統造成的終身危害。

⒌泵維修后所產(chǎn)生的噪音

維修后的泵安裝使用后發(fā)出的噪音比沒(méi)有修理泵前還要大，發(fā)生這種情況原因有：

㈠泵吸口膠管發(fā)生硬化，在安裝泵時(shí)，泵的吸油側膠管被大幅度擺動(dòng)后，使膠管與硬管相聯(lián)接處出現松脫泄漏空氣。

㈡另一種是裝配方法不當，雙連泵中前后（或左右）兩個(gè)缸體孔對稱(chēng)，出現了諧振噪音。

㈢是更換的軸承出現游隙超標，泵的軸承都是特殊型號和高精度級別的（大承載力軸承），不可使用普通的軸承。

㈣是更換的零件有質(zhì)量問(wèn)題，零件間配合的精度等級低下，產(chǎn)生運行頻率共振噪音。

㈤是缸體與配流盤(pán)之間的配對摩擦副弧面偏置，造成摩擦副間泄漏超量油液噪音。

㈥是斜軸泵的新配流盤(pán)與舊泵后蓋上變量滑動(dòng)弧道偏置，造成配流盤(pán)背面高壓口處與泵后蓋間高壓區域內的平面泄漏，出現氣損噪音。斜盤(pán)泵的新配流盤(pán)背面與舊泵后蓋壓緊區也會(huì )出現同樣故障與噪音。

⒍更換液壓油后泵出現噪音

這種噪音是新更換的油液中的空氣沒(méi)有充分逸出，當泵咽入氣泡時(shí)，則在泵的出口處的高壓作用下，這些氣泡將突然被壓破裂造成氣瀑音，另一種原因是新更換的液壓油品質(zhì)差，存放的時(shí)間長(cháng)，油液中的消泡添加劑發(fā)生氧化或油品中的多種化學(xué)添加劑不相容所產(chǎn)生的**反應，起不到消除油品中空氣作用。

任何品牌的礦物液壓油中都含有10％左右的空氣。這此空氣是以二種方式存在油液壓中，一種是以氣泡形式存在油液中，另一利是以分子形式溶解在液體中，是觀(guān)看不到的。對液體的體積增加并不明顯。

7，漸發(fā)性噪音

㈠泵在長(cháng)期使用過(guò)程中，噪音由小到大。是配流盤(pán)與缸體配流面發(fā)生磨損，配流盤(pán)的弧面與缸體配流是靜壓油膜平衡，靜壓油膜的油液中如含有金屬顆粒時(shí)就會(huì )產(chǎn)生沖刷磨損，長(cháng)期的沖刷 磨損就會(huì )在配流盤(pán)的弧面上產(chǎn)生一定寬度磨損區域，配流窗口內圈與外圈就發(fā)生弧面曲線(xiàn)改玄，產(chǎn)生從微泄漏到超大泄漏的過(guò)程，出現節流噪音也是由小到強。

㈡泵吸口側膠管老化，空氣從膠管與硬管聯(lián)接處被吸入，空氣從零泄漏到微量泄漏再到超量泄漏的一個(gè)過(guò)程，泵吸入空氣造成的“氣穴”這種噪音都是由小噪音伴隨工作時(shí)間的延伸而增大的。

部分人認為泵吸油口側管道不漏油、就不會(huì )有空氣滲入，這是個(gè)錯誤的認識。從流體力學(xué)及大氣壓原理、當泵不工作的時(shí)候，泵吸口側和大氣之間壓差為零，泵吸口管道內的液體不流動(dòng)處于平衡狀態(tài)，沒(méi)有油液的漏出。當“變量泵”在工作時(shí)，泵吸口管道中的流體流速處于時(shí)快時(shí)慢狀態(tài)。當泵的“變量特性”決定泵的擺角從零度瞬間變化到*大角度時(shí)，泵吸口管道中的油液從靜止狀態(tài)改變到快速流動(dòng)狀態(tài)的時(shí)間差內，液流（液阻）不能滿(mǎn)足泵的需求，則產(chǎn)生一個(gè)非常大的虹吸現象（也就是民間所說(shuō)的嘬力）。泵吸口發(fā)生嘬力現象時(shí)，也就能從膠管與硬管交接處嘬進(jìn)空氣并出現氣穴現象。

當泵吸油口管道內的流速超標時(shí)，（國際標準為穩流狀態(tài)0.5m/s，**壓力不少于0。8bars[1]，現實(shí)的泵吸口側的流速有的*高時(shí)可達2.m/s紊流狀態(tài)，)。泵吸口側將低于大氣壓為負值，那么將沒(méi)有足夠的壓力來(lái)加速液流進(jìn)入泵旋轉組件，也就會(huì )產(chǎn)生虹吸現象，泵只要出現虹吸現象，那對泵的壽命是至命的。

8，氣穴噪音的危害

泵在運轉中，若其過(guò)流部分的局部區域（是泵的壓力出口）因為某種原因，抽送液體的**壓力降低到當時(shí)溫度下的液體汽化壓力時(shí)，液體便在該處開(kāi)始汽化，產(chǎn)生大量蒸汽，形成氣泡，當含有大量氣泡的液體流經(jīng)缸體配流窗口外側的高壓區時(shí)，氣泡周?chē)母邏阂后w致使氣泡急劇地縮小，這些氣泡被壓突然破裂，這個(gè)作用過(guò)程會(huì )產(chǎn)生高溫。據有關(guān)計算，當氣泡從零壓力被壓縮到3000Psi（207Bar）時(shí)，溫度能夠升高到1149℃。[2]高溫使油液燃燒，生成樹(shù)脂狀物質(zhì)，并使油液快速氧化降解變質(zhì)的主要原因。

在氣泡凝結破裂的同時(shí)，液體質(zhì)點(diǎn)以很高的速度填充空穴，在此瞬間產(chǎn)生很強烈的沖擊作用，并以很高的沖擊頻率打擊金屬表面，沖擊應力可達每平方英寸數噸，這種空穴破裂所產(chǎn)生的能量釋放會(huì )“蠶食”金屬表面，就像雕刻家用錘子和鑿子雕刻石頭一樣。當這種液壓沖擊發(fā)生在配流盤(pán)金屬邊壁上時(shí)，氣泡撞到缸壁時(shí)爆裂，此時(shí)壓力瞬時(shí)極大，所產(chǎn)生的局部液壓沖擊對金屬表面有剝蝕作用。使金屬零件表面逐步形成麻點(diǎn)。嚴重時(shí)，會(huì )使金屬表面小塊脫落、出現小坑（見(jiàn)圖三圖四），這種現象稱(chēng)為氣蝕。如果氣蝕長(cháng)期存在，泵的壽命會(huì )縮短。

氣穴故障判斷方法：

㈠當泵處于高壓狀態(tài)下，用于握住泵高壓膠管道外表，感知管道內的液體在流動(dòng)時(shí)是否有震動(dòng)現象。

㈡當泵處于高壓狀態(tài)下，在泵吸油口側聽(tīng)泵殼內是否有啪啪的爆炸噪聲。

㈢拆開(kāi)液壓油箱加油口蓋、挖掘機大小臂伸平、鏟斗從地面快速升起、觀(guān)察油箱內的油液內中是否有大量氣泡逸出。

9，結束語(yǔ)

任何一種噪音，對泵都有危害。泵只要是出現超標的噪音，就要對泵進(jìn)行維修，不要等到泵徹底失效后再維修，那時(shí)可能是損失過(guò)大。