液压传动是以流体作为工作介质对能量进行传动和控制的一种传动形式。利用有压的液体经由一些机件控制之后来传递运动和动力。相对于电力拖动和机械传动而言，液压传动具有输出力大，重量轻，惯性小，调速方便以及易于控制等优点，因而广泛应用于工程机械，建筑机械和机床等设备上。但是随着液压技术向高速、高压和大功率方向的发展，液压系统的噪声也日趋严重。因此研究和分析液压噪声和振动的机理，从而减少与降低振动和噪声，并改善液压系统的性能，有着积极而深远的意义。
液压系统噪声源
由于液压系统的噪声不只一种，因此最终表现出来的是其合成值，一般来讲，液压系统的噪声不外乎机械噪声和流体噪声两种，下面予以分析说明。
机械噪声是由于零件之间发生接触、撞击和振动而引起的。
振动和噪声的危害
液压系统中的振动和噪声是两种并存的有害现象，从本质上说，它们是同一个物理现象的两个方面，两者互相依存，共同作用。随着液压传动的运动速度不断增加和压力不断提高，振动和噪声也势必加剧，振动容易破坏液压元件，损害机械的工作性能，影响到设备的使用寿命，而噪声则可能影响操作者的健康和情绪，增加操作者的疲劳度。
振动和噪声的来源
造成液压系统中的振动和噪声来源很多，大致有机械系统，液压泵，液压阀及管路等几方面。
1、机械系统的振动和噪声
机械系统的振动和噪声，主要是由驱动液压泵的机械传动系统引起的，主要有以下几方面。
（1）回转体的不平衡
在液压系统中，电动机、液压泵和液压马达都以高速回转，如果它们的转动部件不平衡，就会产生周期性的不平衡力，引起转轴的弯曲振动，因而产生噪声，这种振动传到油箱和管路时，发出很大的声响，为了控制这种噪声，应对转子进行精密的动平衡实验，并注意尽量避开共振区。
（2）安装不当
液压系统常因安装上存在问题，而引起振动和噪声。如系统管道支承不良及基础的缺陷或液压泵与电机轴不同心，以及联轴节松动，这些都会引起较大的振动和噪声。
（3）电动机噪声
电动机噪声主要是指机械噪声、通风噪声和电磁噪声。机械噪声包括转子不平衡引起的低频噪声，轴承有缺陷和安装不合适而引起的高频噪声以及电动机支架与电动机之间共振所引起的噪声。控制的方法是，轴承与电动机壳体和电动机轴配合要适当，过盈量不可过大或过小，电动机两端盖上的孔应同轴；轴承润滑要良好。
（4）联轴器引起噪声
联轴器是液压泵与电动机之间的连接机构，如果电动机和液压泵不同轴以致联轴器偏斜，则将产生振动与噪声。因此在安装时，两者应保持在最小范围内。
（5）管路振动引起的噪声
金属油管细长，弯头过多并且未加固，或者管夹间距过大，在油液流过时，特别是流速过快时产生振动和噪声。因此，在管路布置上应尽量避免弯头，对松脱的卡子须及时拧紧，最好使用橡胶软管。同时设计时尽量用液压集成块代替管道，以减少振动，避免系统发生共振。
（6）系统发生共振
在液压系统中常会发生振源（如液压泵，液压马达，电机等）引起底板，管道等部位产生共振；或是泵，阀等道等元件的共振而造成较大的噪声。对于这种现象，可通过改变管道的长度来改变管道的固有振动频率，以及对一些阀的安装位置进行改变措施来消除。
（7）隔离振动
为了防止泵的振动传到其它部分诱发噪声，应当用防振机座把泵与机器的其他部分机械隔离。当泵装在油箱顶板上时尤其要这样做。泵于外界相连的所有管路中都应该有一段软管，软管既隔离振动，又吸收脉动。通常是在泵吸油管中设置橡胶补偿接管。管路与油箱壁或面板直接接触，往往把振动传给后者而诱发噪声。不能让管子与面板接触。当管子穿过面板时，要留出足够的空隙以避免直接接触，而用橡胶或其它弹性材料的护孔环密封管孔周围的空隙，这些都可收到良好的减振降噪的效果。
(8)采用蓄能器或消声器吸收管道内的压力脉动
管道内的压力脉动是系统产生振动和噪声主要原因。在液压回路中设置蓄能器，可以有效地吸收振动，而在发生振动部位附近设置消振器也可有效地减少系统振动。
(9)冷却风扇产生的空气动力噪声
选用质量好的冷却器产品，风扇形状好，设计合理，可以有效减少噪声。
（10）采用隔声和吸声措施
隔声措施是用罩壳把整个液压装置或者部分声源罩上，或者将液压泵浸在油箱里，以隔断声波而不致向外传播。吸声措施是把罩壳内的声压级抑制在声源级的水平上。这两种措施的降低噪声效果很好，缺点是成本高。
a.隔音效果与所用材料的密度和板的厚度有关，可用致密而坚硬的材料制造隔音罩。隔声罩用钢板制造比较合适，也有采用在双层板中间放入吸音材料的方法。使用隔音罩是需要注意，为了避免罩内温度过高，在罩上应开有通风口，开口处设置吸声管道。对于罩内的液压控制元件，操作和维护保养都应方便，隔音罩应固定。但是不能将管道和振动元件固定在罩上。液压装置要相应予以简单化，例如将控制阀类设置在液压装置的外面就有利于简化隔声罩的结构和降低成本。
b.采用吸音材料。声源发出的噪声碰到罩壳内壁时会发生反射，使噪声增大。用石棉、玻璃纤维及多孔材料（如氨基甲酸乙脂泡沫材料等）附在罩壳内壁，可以得到很好的吸声效果。
2、溢流阀噪声
溢流阀易产生高频噪声，主要是先导阀性能不稳定所致，即为先导阀前腔压力高频振荡引起空气振动而产生的噪声。其主要原因有：
(1)油液中混入空气，在先导阀前腔内形成“气穴”现象而引发高频噪声。此时，应及时排尽空气并防止外界空气重新进入，或者提高回油背压，使其高于空气分离压力的临界值，以防止气穴的发生。
(2)溢流阀工作不稳定不稳定，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，引起系统压力波动和噪声。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。
(3)先导阀因弹簧疲劳变形造成其调压功能不稳定，使得压力波动大而引发噪声，此时应更换弹簧。
（4）液压冲击噪声这是先导式溢流阀在卸载时因液压回路压力急剧下降而发生压力冲击产生的噪声。压力愈高，流量愈大，噪声也愈大。这是溢流阀卸载时间很短所致，此时多伴有系统的振动。解决方法是在溢流阀遥控油路上设置节流阀，使换向阀在打开或关闭时，能延长卸载时间，以减小压力冲击；在卸载油路中采用二级卸载方式。
3、交流电磁换向阀的振动和噪声
（1）由于交流电的特性，衔铁频繁地分开和吸合，因而产生振动和噪声，造成寿命低。另外阀芯被卡住或电压低，衔铁未动作，其线圈很容易烧坏。因此在换向性能平稳性要求高的液压系统中，应该使用直流电线圈。或者使用自整流电磁铁，这种电磁铁附有整流装置和冲击吸收装置。
（2）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，变动控制阀的位置或适当地加蓄能器，则能防振降噪。
4、单向阀的振动和撞击产生的噪声
如果弹簧过硬，调定压力过高，则振动与撞击声也将增大，选取合适的弹簧刚度，降低通过单向阀的液流速度，可以是噪声减小。
5、液压缸的噪声
(1)油液中混有空气或液压缸中空气未完全排尽，在高压作用下产生气穴现象而引发较大噪声。此时，须及时排尽空气。
(2)缸头油封过紧或活塞杆弯曲，在运动过程中也会由于油封过紧，产生较大摩擦而产生噪声。此时，须及时更换油封或校直活塞杆。
6、液压泵或马达的噪声
(1)“吸空"现象是造成液压泵噪声过高的主要原因之一。当油液中混入空气后，易在其高压区形成“气穴”现象，并以压力波的形式传播，造成油液振荡，导致系统产生气蚀噪声。
液压泵气穴噪声及控制
液压泵中的气穴也会产生噪声，这种噪声主要是溶解于工作液体中的气体分离成气泡而又被挤破的爆炸声。影响气穴噪声的因素大致如下：
a.液压泵吸油阻力过大。影响吸油阻力的因素为：
（a）吸油管长径比不当。可采用增加吸油管道直径，减少或避免吸油管道的弯曲，以减低吸油速度，减少管路阻力损失。
（b）吸油管处滤油器堵塞或容量不够。可采取选用适当的吸油滤清器，并且经常检查清洗，避免堵塞。
（c）油液粘度过高。应根据地区、季节、气温变化而选用不同粘度的液压油，由于温度低，油液粘度增高，所以，当室温偏低时，液压设备工作运转前要进行预运转，从而提高系统油液温度。
（d）吸油配管方式不当。例如，在使用具有一个吸油口的双联泵时（见下图），若配管方式不对，就会造成油液流向大容量泵，而小容量泵引起气穴。两个液压泵容量差别越大，这种现象越容易产生。
b.液压泵吸空现象。产生吸空现象的主要原因是：油液中的油液不足；吸油管侵入油箱太浅；液压泵吸油位置太高；液压泵的吸油口通流截面面积过小，造成吸油不畅；管道泄漏或回油管没有侵入油箱而造成大量空气进入油液。
排除方法如下：
（a）液压泵的吸油管道连接处需要严格密封，防止吸入空气。液压泵本身有关部分（如出轴端）也要严加密封，防止泵内出现短时间低压而吸入空气。
（b）合理设计油箱，回油管要以45°的斜切口面朝箱壁并靠近箱壁插入油中。流速不应太高，防止回油冲入油箱时搅动液面而混入空气。油箱中要设置隔板，使油中气泡上浮后不会进入吸油管附近。油箱是去除混入液压油中气泡最好的地方。一般油液回到油箱的时候，往往带有气泡，只要时间足够，这些气泡会自动分离出来，并且上浮和消失。为此油箱设计的要足够大，并要有一块足够长的隔板，延长气泡从油中分离的时间。邮箱的容积因液压设备和使用场所不同而有差别。设计时，一般取油箱的容积等于系统两分钟最大流量所排出的体积即可。回油管同油箱连接应该尽可能地远离液压泵的吸油入口，使油在邮箱中流动经历一个长的路程。
（c）油箱中的油液要加到油标线所指示的高度，吸油管一定要侵入油箱的2/3深度处，液压泵的吸油口至液面的距离尽可能短，以减小吸油阻力。
（d）采用消泡性好的工作油液，或在油内加入消泡添加剂。这样油中气泡就能很快上浮而消失。
(2)液压泵内部元件过度磨损。
如柱塞泵的缸体与配流盘、柱塞与柱塞孔等配合件的磨损、拉伤，使液压泵内泄漏严重，当液压泵输出高压、小流量油液时将产生流量脉动，引发较高噪声。此时可适当加大先导系统变量机构的偏角，以改善内泄漏对泵输出流量的影响。
液压泵的伺服阀阀芯、控制流量的活塞也会因局部磨损、拉伤，使活塞在移动过程中脉动，造成液压泵输出流量和压力的波动，从而在泵出口处产生较大振动和噪声。此时可对磨损、拉伤严重的元件进行刷镀研配或更换处理。
(3)液压泵配流盘也是易引发噪声的重要元件之一。
配流盘在使用中因表面磨损或油泥沉积在卸荷槽开启处，都会使卸荷槽变短而改变卸荷位置，产生困油现象，液压泵的困油现象也是产生噪声和振动的重要原因，在液压泵设计制造中应充分考虑这一因素，并应采取相应对策。例如齿轮泵在使用中因困油产生极大噪声时，应拆卸认真检查卸荷槽尺寸位置是否有问题。在修磨泵盖时应使原卸荷槽尺寸不变。由于泄漏增加了泵的流量和压力脉动，便也增加了噪声。因此，消除泄漏也是减小噪声和振动的一个有效途径。
噪声是液压系统故障的一个表现形式，它的产生是设计、安装、运行、维护等多方面问题共同作用的结果。其故障表现也各不相同。对于工程技术人员来说，就是要根据其故障特征，对照液压系统故障逐一分析故障产生的原因，进而做出调整方案。合理判断噪声产生的原因，是解决这一问题的关键。只有通过综合分析，仔细诊断，才能在现场维修中快速、准确的排除这一故障。
总之，液压噪声对液压系统十分有害，应当引起高度重视，噪声来源及传播比较复杂，既有机械噪声，又有流体噪声，就目前而言，要想完全消除和避免噪声对液压系统的危害是不可能的，也是不现实的。它不仅与原件的结构有关、而且与系统设计、安装和使用维护都有密切的关系。但是正确认识噪声的危害和产生的主要途径，在液压系统设计中尽可能采取有效的技术手段加以防范，将其危害降低到最低程度，是十分必要的。另外，在系统运行过程中采取防范措施，消除潜在的故障因素，是完全有可能的。因此，在日常维护中，一定要保持设备环境清洁，经常检查液压油的清洁度，发现污染应及时过滤或更换。另外，应经常检查设备固定和联接螺丝是否松动，发现松动应及时紧固。出现异常响声，应及时查找原因，及时排除，把故障排除在萌芽状态。■
参 考 文 献
[1]液压技术手册.范存德主编.辽宁科学技术出版社
[2]机械设计手册.机械设计手册编委会.机械工业出版社
[3]液压工程手册.雷天觉编.北京：机械工业出版社
[4]液压传动.李芝.北京：机械工业出版社
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