液压系统的谐振与对策
- 作者:液压网
- 时间:2012-10-07
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液压控制系统因谐振而产生的啸叫、噪声对控制系统带来的多件危害使许多工程技术人员为之犯难。
1.液压控制系统常见的谐振与危害
1)谐振频率和振幅比较稳定,振幅小,使系统输出曲线产生毛刺或呈锯齿状。外在表现是:系统执行器或其他主要环节出现颤振,手摸上去有麻手的感觉。这种谐振的存在使分辨率降低,灵敏度下降,系统精度降低,而且对系统的稳定性和动态性能也有一定的影口向。
2)谐振来得突然,振幅由小渐大,以致整个系统发生振荡,使系统无法工作甚至破坏。
3)谐振来得突然,振幅较大,然后振幅逐渐由大变小慢慢消失。
以上3种情况最为常见的是第一种。
2.液压控制系统谐振产生的分析与对策
(1)小振幅、谐振频率比较稳定的谐振首先分析判断谐振是由系统本身引起还是由外部环境引起的。分析办法是:①若系统一起动工作谐振就随之而来,系统关闭谐振就停止,系统再起动谐振又随之而来,谐振贯穿于液压系统工作的全过程,且振幅频率没有什么变化。检查系统工作环境周围若没有大功率电动机、变压器或其他电器等产生电气干扰的干扰源,这种情况的谐振多是系统本身引起的。②若系统谐振时有、时无,与液压系统的起、停无关,这种情况可能是系统外部干扰而引起的谐振。
1系统本身引起的谐振:一种可能是液压环节引起,另一种可能是电气控制环节引起。为此,首先要判断是哪一种情况引起的谐振。方法是:检测电液伺服阀的供油压力,查看压力表指针是否有抖动;或用灵敏度较高的压力传感器经放大后接示波器,看示波器输出曲线是否平滑。若压力表指针无抖动.示波器显示压力输出曲线平滑,则证明液压环节没问题,谐振可能是电气环节引起。反之,若示波器显示压力输出曲线有“毛刺”,经将“毛刺”拉平放大后测量其振幅、频率稳定,则说明液压环节有谐振。
对于电气环节的谐振,可将指令信号从输入口断开,将液压源停止工作或将伺服阀进油口关闭,然后用示波器检查电液伺服阀力矩马达线圈有没有谐振电流,在示波器显示屏上将其放大后,测出其波形、幅值及频率,以便具体分析。一般在正常情况下,力矩马达线圈电流应该为零,在显示器上显示为一条平直而光滑的横直线。若测试结果确实为一条平直而光滑的横直线,则说明系统电气部分没问题,谐振也可能是指令信号本身带进来的,可用精密示波器检查指令信号本身有无问题。若电液伺服阀力矩马达线圈有谐波电流,且其谐波电流的频率、波形和系统输出的谐振相同,则说明系统的谐振是由电气环节引起的,就需要仔细
查找电气部分各环节有无间题。查找方法可以从中间断开然后分段检查,若某段有谐波存在且所测得的频率和波形与系统谐波相同,则说明系统谐波根源就在这一段,再检查这一段的各个环节,查出问题出在哪个环节,再进行分析,想办法清除之。
一般来说,各放大环节本身问题并不太大,问题多出在给放大器供电的恒压电源上,或是其他环节的恒流源上。若是这种情况,用性能好的器件(经检测)更换即可。也可能出现这种情况,单个环节检查都没问题,但各个环节连接在一起就产生了谐振(或自激振荡),这主要是电气元件位置布局不合理造成的:解决办法是将各电气元件位置重新布置,以避免产生谐振。
液压环节谐振的解决办法是首先检测出电液伺服阀的供油压力的谐波频率和波形幅值(当量值),并注意记录,然后再直接测试液压泵出口压力,检测其压力脉动的频率和波形及幅值(或流量脉动的波形、频率和压力与幅值)。若此时测得的结果与前面给电液伺服阀的供油压力的谐波频率、波形及当量幅值相同,这说明谐振是由液压泵引起的,也说明其中间液压元件没有起到减小压力脉动的作用,应酌情更换。因液压泵的流量压力脉动引起了系统的谐振,则说明此液压泵的脉动太大。解决办法一是更换成脉动率小的液压泵,如双作用叶片泵或螺杆泵;二是对现有液压泵进行检修,并检查溢流阀的工作情况是否正常等;三是将液压环节各元件和油管(尤其是金属油管)进行紧固,提高液压传输环节的固有频率,减小因液压泵流量压力脉动或工作流量和压力变化面引起的同谐共振。
2)系统外部干扰引起的谐振:首先要检测出系统的实际谐振频率数,再去检测系统附近可能引起电磁干扰的其他电气设备的频率数。若二者频率数相同,且此电气设备关闭时液压系统的谐振就自行消失,此电气设备开机工作时液压系统的谐振就同时产生,那么就可以确定此电气设备就是引起液压系统谐振的干扰源。排除办法一是当液压系统工作时让此电器设备关闭,二是让二者远离,避免干扰。最好的办法是将系统电气部分屏蔽保护,避免干扰。
(2)突然而来的谐振不论其振幅是由小渐大,或是由大渐刁、,查找谐振源的办法是一样的。首先要判断是由外部干扰引起还是由系统本身引起。
对于外部干扰引起的谐振,先查找系统工作环境附近有无大功率设备的频繁起动,有无高压设备仪器的常开常闭,分析强电磁场激磁谐振的情况,采取加屏蔽和远离等方式避免其干扰。
对于系统自身突然引起的谐振,原因可能是由于阀门突然关闭或液压缸(或液压马达)的快速制动而引起二若系统内的压力振荡频率和液压回路面有频率相同,就会产生谐波振荡。这种压力冲击来得突然,时间很短,但由于液体瞬时压力峰值会比正常工作压力高几倍,所以它会破坏密封装置,使液压元件和液压管道损坏,另外还会因振荡面产生很高的噪声。有时,液压冲击会使一些液压件如压力继电器、顺序阀产生误动作,影响系统正常工作。由于以上原因,所以必须设法减小液压冲击。





