轴向柱塞泵减振降噪技术研究现状及进展

杜小勇 蔡正何 尹珍勤

长庆油田分公司第一采油厂吴堡作业区，陕西 延安 717504

摘要：近年来，随着科技水平的不断提高，我国工业领域得到蓬勃发展，生产力持续提升，轴向柱塞泵设备更新换代速度加快。但在实际生产中，轴向柱塞泵设备生产过程中产生噪音，既造成了噪音污染问题，也使得生产环境复杂化，违背了安全生产、可持续发展理念，是轴向柱塞泵应用领域一项重要研究课题。为有效解决这一问题，本文从技术角度切入，对减振降噪技术在轴向柱塞泵应用领域中的应用情况进行探讨，主要阐述了噪声源的控制方法。

关键词：减振降噪；轴向柱塞泵应用；技术应用；控制方法

1 轴向柱塞泵噪声的来源与分类

1.1 噪声来源

轴向柱塞泵噪声的产生是受到外部环境、设备自身因素的影响，轴向柱塞泵设备没有稳定保持为最佳运行状态，从而在振动过程中产生的噪声。例如，轴向柱塞泵设备结构应用不合理，在高强度运行状态下，部分零部件松动脱落、与其他零部件碰撞摩擦、或是与气流产生相互作用，在设备运行期间周期性产生噪声，如齿轮噪声、轴承噪声、电磁噪声、摩擦噪声、燃烧噪声等。

1.2 噪声类型

根据各类轴向柱塞泵设备实际运行情况、噪声产生原因来看，可以将轴向柱塞泵噪声分为轴向柱塞泵性噪声、空气动力性噪声两大类。其中，轴向柱塞泵性噪声指轴向柱塞泵设备在运行期间轴向柱塞泵结垢在碰撞、震动期间持续产生的噪声，如齿轮噪声、结构噪声等等。而空气动力性噪声指轴向柱塞泵设备结构与周边区域的高速不稳定气流进行相互作用，从而产生的噪声，如常见的燃烧噪声、旋转噪声、排气噪声。

2 轴向柱塞泵应用中噪声源的控制方法

2.1 做好轴向柱塞泵设备选材工作

根据相关实验结果显示，在轴向柱塞泵设备运行状态下，设备材质的内阻尼性能优劣，与设备所产生噪声分贝、振动力密切相关。因此，材质内阻尼性能是衡量轴向柱塞泵设备减振降噪性能的主要指标。而内阻尼性能泛指，材料承受激振力作用持续影响时，材料抑制振动能力与内部分子消耗吸收能量的极限。简单来讲，设备材料的内阻尼性能越高，则所制造轴向柱塞泵设备的减振降噪效果越好，材料可以持续对机械设备运行期间产生的振动能量加以吸收，避免激振力传播至表面结构而形成噪音，以此起到减振降噪效果。

2.2 优化轴向柱塞泵结构

2.2.1消除齿轮噪声

齿轮噪声指轴向柱塞泵设备在运行期间，各齿轮部件相互撞击与摩擦，齿轮体产生震动现象、激振力扩散至表面形成齿轮噪声。同时，在齿轮达到一定运转速度后，齿轮箱体、齿轮体将产生共振现象、提高敷设噪声等级，对齿轮部件运行状态造成影响，最终形成齿轮噪声。从轴向柱塞泵结构应用层面来看，针对齿轮噪声问题，需要采取的优化措施包括：使用斜齿轮来取代传统人字齿轮、直齿轮，从而减小齿轮高速运转状态下产生的冲击荷载，稳定保持齿轮运行状态；根据轴向柱塞泵设备使用需求、实际运行状态，对齿侧间隙大小加以适当调整，如若齿侧间间隙不合理，将以此为诱因引发撞击噪音产生；对齿轮压力角进行调整，将压力角设定在20°左右即可；由于齿轮在机械设备运行期间将重复开展咬合动作、产生碰撞摩擦，需要使用具有良好内阻尼性能的材料制作齿轮。

2.2.2消除振动筛运动噪声

在运行期间，振动筛将处于旋转运行与高频相应状态，需要采取以下结构优化措施：尽可量配置空心结构的轴承滚动体结构，可以在满足滚动体强度要求的同时，预防震动现象出现、避免形成共振区域；在振动筛与激振器间隔区域中设置减振器，持续对所产生激振力进行吸收、削弱。但是，需要满足轴体相对运动低、振动筛振幅稳定的前提条件，禁止所安装减振器对振动筛运行质量造成影响干扰。

2.2.3消除电磁噪声

在直流电动机、变压器、变频器等设备运行过程中，受到电磁力不平衡现象影响，往往会产生轴向柱塞泵振动现象、形成电磁噪声。因此，应用人员可选择对轴向柱塞泵设备结构中的气隙间距进行调整、或是设置闭口齿槽、斜槽转子，这将起到削弱高次谐波、减少电磁噪声、降低气隙磁密的作用。最终，通过控制定子转子高次谐波与基波磁通的磁势幅值，实现削减径向作用力、消除电磁噪声源的减振降噪目的。

3 减震降噪技术在轴向柱塞泵应用中的具体应用

3.1 吸声技术

吸声技术是使用具有良好导热性、粘滞性与吸声性质的材料来在振动源、轴向柱塞泵用房结构表面铺贴。如此，在轴向柱塞泵设备使用期间，所产生轴向柱塞泵噪声进入材料缝隙内时，声波与吸声材料纤维二者会产生振动现象，持续将噪音与激振力转换为热能进行释放，起到抑制噪声传播的作用。目前来看，吸声材料主要被用于轴向柱塞泵设备的制作原材料，或是在设备房的屋顶与墙体结构上进行铺设，会在吸声过程中持续释放大量热量，导致作业环境与设备工作温度提升，需要重视这一问题，同时采取温控措施，避免设备工作温度过高影响到运行质量。

3.2 隔声技术

隔声技术的具体应用措施包括：①在设备用房的墙体、屋顶表面铺贴吸声隔声材料，将所产生轴向柱塞泵噪声控制在狭小空间区域内，禁止噪声向外传播扩散；②在设备筒体部位中设置隔声套部件，该部件由若干数量的耐热隔声层组成，可以持续对所产生轴向柱塞泵噪声进行阻隔、削弱处理；③将齿轮箱、电机等轴向柱塞泵设备在具有良好密封隔声性能的罩性结构中进行安装，对产生的轴向柱塞泵噪音起到良好的阻挡效果、将向外传播的噪声辐射量控制在合理范围内；④为取得更为良好的降噪效果、减小噪声对设备结构性能与运行质量造成的影响，可选择组合运用隔声技术与消声技术。

3.3 使用消声设备

现阶段，在轴向柱塞泵应用领域中，应用较为常见的消声设备为消声器，包括阻性消声器、阻抗消声器、抗性消声器。在轴向柱塞泵设备进气口、出气口等部位设置消声器，可以起到促进空气气流流通、削弱沿管道传播的轴向柱塞泵噪声的作用，主要被用于控制空气流动性噪声，并不适用于控制结构噪声、电磁噪声等。以阻性消声器为例，这类消声器以多孔吸声材料为原材料，吸声材料在气流通道内壁结构中按特定形式进行排列。在轴向柱塞泵噪声传播期间，部分声能将会在阻性消声器的气流通道中持续被吸声材料转换为热能释放。

3.4 防止共振

根据部分型号轴向柱塞泵设备运行情况来看，当轴向柱塞泵设备固有频率、激振力震动频率二者保持为等同状态时，将会产生共振现象，对轴向柱塞泵振动效果起到放大作用，产生更高分贝噪声、更高频率振动，且实际破坏力远超过其他轴向柱塞泵振动问题。因此，为控制轴向柱塞泵振动噪声问题造成的损失程度、预防轴向柱塞泵共振现象产生，需要采取防止共振技术，如调整轴向柱塞泵设备转速额定值、优化机型结构、调整振动源扰动频率等等，或是对非刚性基础结构上放置轴向柱塞泵振动源，以此来起到控制共振频率的技术作用。

4 结语

综上所述，为全面提高轴向柱塞泵应用水平、延长轴向柱塞泵设备使用年限、改善轴向柱塞泵使用性能，有效解决轴向柱塞泵振动噪声问题，应用时应积极采取各项减振降噪技术措施，优化轴向柱塞泵结构、设置消声装置、控制轴向柱塞泵振动、隔离吸收轴向柱塞泵噪声。同时，加强减振降噪技术研发力度，不断对技术体系进行创新改进，为我国轴向柱塞泵制造行业的可持续发展提供有力的技术支持。

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