振动、噪声及其控制

振动与噪声是包括液压泵在内的液压元件在系统运行中经常发生的两种现象。振动是弹性物的固有特性，噪声源于振动，引起噪声的振动物称为声源，所以噪声的控制归结为振动的控制。

随着液压技术的高压化、高速化、大功率化，振动与噪声已成为液压技术发展中的突出问题。因为振动影响主机和系统的工作性能及使用寿命，而噪声除了造成人的听力损伤外，还会分散操作者的注意力，更可能淹没报警信号，造成人身、设备事故等。振动与噪声已成为衡量液压泵性能优劣的重要指标。

(l)振动的原因  理论分析表明，液压元件及装置产生振动的根本原因在于存在激振力，振动的大小取决于激振力的大小及元件的固有参数。而振动的大小可以通过加速度计代替噪声测试仪器——声级计中的传声器来测量。液压元件及装置的防振、减振和消振的主要途径是消除或减小激振源（力），合理设计和匹配液压元件及装置的固有参数。

(2)液压噪声的产生、辐射及类型由下表可知，液压泵是液压系统所有元件中的主要噪声源，称一次声源；而另一些元件如油箱和管道等，本身发声很小，不是独立的噪声源，但泵和液压阀等元件产生的机械和液体噪声会激发它们产生振动，从而产生和辐射出很强的噪声，这类噪声源称二次声源。液压系统的噪声是一次声源和二次声源噪声的叠加。所以液压装置的振动与噪声控制应从元件噪声和装置振动产生噪声两个方面来考虑。显然，降低液压泵的噪声是控制整个液压系统噪声的主要途径。

液压元件产生噪声和传递辐射噪声的排列顺序

液压元件及系统产生的噪声主要有机械噪声和流体噪声两类。对于液压泵而言，机械  噪声有轴承振动引起的噪声、泵内零件之间相互碰撞产生的机械碰撞噪声、相对运动的机件因表面间润滑不良摩擦而产生的噪声、整个液压泵作为一个质量一弹簧系统因振动而产生的噪声等；流体噪声有吸油腔处产生的汽蚀噪声、流道变化引起的旋涡脱离声、负载突变或困油引起的压力冲击声、流量脉动引起的压力脉动声等。

(3)噪声的描述及允许标准  作为噪声的物理量度，声压级Lp(dB即分贝)是工业上常用的物理量之一，用于描述噪声的大小或强弱。

Lp=20lg（p/p0） (dB)                  (1-17)

式中p——实际声压，Pa；

p0——基准声压（又称听阈声压），p0=2×10-5Pa。

噪声控制是环境保护的一项重要内容，也是液压产品的质量评价指标之一。我国于1980年公布实施的《工业企业噪声卫生标准》是根据A声级（声级计中的A计权网络测定的噪声）制定的。我国关于液压泵的噪声允许值，在JB/T 7041-2006_ JB/T 7039-2006和JB/T 7042-2006中进行了规定：例如在额定压力、转速下，额定压力10～25MPa、排量>25～500mL/r的齿轮泵的噪声值应≤85dB (A)；额定压力16～25MPa.排量>50～63mL/r的定量叶片泵的噪声值应≤78dB (A)。排量>25～63mL/r的斜盘式轴向柱塞泵的噪声值应≤85 dB (A)。

(4)噪声的测量为了分析液压泵的噪声大小，分析噪声源并采取适当的控制措施，需测定液压泵的噪声。

①测试仪器常用的噪声测试仪器有声级计、频率分析仪和记录仪器等。声级计是应用较为普遍、适宜现场的一种噪声测量仪器。它既能测量噪声的声压级和声级，还可以通过滤波器进行频率分析，用加速度计代替其传声器测量振动。按照测量精度和用途的不同声计级可分为普通型、精密型和脉冲精密型三种。液压元件和液压装置的噪声测量通常采用精密声计级。按照显示及读数方式不同，声级计有指针式和数字式之分(外形见图R)。声级计的使用方法和注意事项可参照其产品说明书。

②测试环境及位置  噪声的测量比较理想的是在人为建成的自由声场的消声室中进行，要求消声室内壁面的吸声条件良好，没有反射声，除了被测元件外，其他装置都要设在它的外面，以免造成影响。因此这种噪声测量的消声室都是特别设计的（广州机械科学研究院曾于20世纪80年代建成了消声室）。然而在工程实际中，往往不具备这种消声室的条件而要求在一般试验室或工作场所来进行测量，此时，为了使测量结果具有足够的准确性，应避免其他声音的干扰和声音反射等影响。

在选择测试位置时，应注意声场的分布特性。图S中的阴影区域，声压级会随测量距离r的改变而波动，不宜进行测量。故应尽可能将测点选在自由声场（边界影响可以不计的声场）的远场区域内，在该区域内测量的特点是数据稳定可靠，距离r每增加一倍，噪声降低6dB (A)，由此可用声级计概略找到自由声场的远场区。

测点位置选择的具体做法如下。

a．选在距被测装置表面1.5m处、离地面1.5m处。若噪声源尺寸较小(如小于0.25m)，则测点应与被测装置表面较近(如0.5m)。且应注意测点应与室内反射面相距2～3m以上。力求传声器正对被测装置的几何中心。

b．测点应在所测表面四周均布，一般不应少于4点。若相邻点测得的声级相差5dB (A)以上，则应在其间增加测点，噪声级取各测点的算术平均值，按此法算出的声级与能量平均法算出的声级之差不会大于7dB (A)。

c．若两噪声源相距较近（如液压泵及其驱动电动机），则测点宜距被测噪声源很近(0.2m或0.1m)。

d．如需了解噪声源对人体的危害，可把测点选在操作者位置的人耳处，或者在操作者经常活动、工作的范围内，以人耳高度为准选择几个测点。

③测试注意事项测试时主要应当注意消除和减少环境的影响。

a．电源、气流、反射等的影响。如果仪器的电源电压不稳定，应使用稳压器；使用于电池时，若电压不足应予更换。室外测量宜选择在无风天气。风速超过4级时，可在传声器上罩上防风罩或包上一层绸布。传声器应避开风口和气流。应尽量排除测量现场的反射物，不能排除时，传声器应置于噪声源和反射物间的适当位置，并力求远离反射物，例如离墙壁和地面最好在1m以上。测量噪声时，传声器在所有测点都要保持同样的入射方向。