油锤效应对于油封泵的噪声,国内外学者多年研究的结果,普遍认为是由油锤引起。所不同的是,部分学者认为是上冲油锤所引起,即泵处于极限压力时,排气阀下方的有害空间也处于真空状态,泵油被滑阀(或旋片)急速驱赶,充入这处于真空状态的空间,由于阀片及阀片上面油的惯性,使这般油的压力急剧增加到十几个、甚至是几十个大气压,并高速冲击排气阀的排气腔壁,从而产生频率很高的噪声。另一部分学者的观点是除了上冲油锤之外,还存在下冲油锤,也即滑阀(或旋片)在转过泵腔与排气口交接处后,泵的排气腔便与真空腔接通而处于真空状态,在这排气阀关闭的瞬间,油箱的油和排气腔的油有一个很大的压差,高速反冲泵腔和滑阀(或转子),产生很大的噪声。除此之外,还存在运动部件(滑阀、偏心轮、转子)的惯性力产生的周期性激励和阀片与阀座的撞击所产生的噪声。滑阀真空泵噪声机理研究和油封机械真空泵“油锤效应”的分析二文中已叙述了在泵转动的一个周期中滑阀(旋片)不同位置的振动波形,在滑阀(旋片)越过排气孔的瞬间,并没有出现很大的波峰,而且这个波峰还包含滑阀杆突然卸荷所产生的冲击。因此可以断定,在油封泵中不存在下冲油锤。我们认为,上冲的油是由滑阀(旋片)带动的,由于滑阀(旋片)本身转速不高,即使是直联泵也只有960~1400r/min,所以上冲油的速度并不高,油压也只比大气压稍高一些(1.2×105Pa)。但当上冲油与泵缸和排气通道发生撞击,产生冲击波,这种周期性的冲击激励(上冲油锤)所发出的噪声则是中、高频的宽频带噪声。H-30型滑阀泵的噪声频谱,其中比较高的峰值都处于中、高频。2X-4型旋片泵的噪声频谱中,比较高的突出的峰值也都处于中、高频。这种冲击噪声可以通过改善流动状态,即减小流动阻力,降低排气(油)速度来降低。我们的H-150泵的噪声就是用这种方法来解决的,效果也比较显著。
H-150pump同位置时泵的振动波形,其中为“上冲油锤”的振动波形,同时也表明了冲击在达到*大值以后排气阀打开,冲击减小,但在油气通过形状突变的排气流道和排气阀时,仍然存在着冲击和振动。油封泵噪声频谱中的中、高频噪声中是否还含有其它成分这就是本文研究的目的。水泵和液环泵的汽蚀汽蚀是一种经常在水力机械中发生的高噪声和破坏性很厉害的现象,在水泵、水轮机、液压器件的有关书刊中均有介绍和研究。在真空获得设备中,液环泵的汽蚀也是众所周知的。它的发生机理是:由于液体动力作用,当运动液体的局部压力降低到该温度下的汽化压力时,液体就开始汽化而形成汽泡,汽泡中充满了液体的蒸汽及少量溶解于液体中的气体。当汽泡随着运动液体到达静压超过临界压力的区域时,汽泡中的蒸汽又突然凝结而使汽泡破灭。因为汽泡中的压力始终低于或近于临界值,而外面液体的压力相对而言却很大,所以汽泡破灭时,周围液体以很高的速度向汽泡中心冲去而形成高频水锤作用,产生很高的局部应力和局部温度升高,并产生噪声和振动。因为压力降低时,溶解在液体里的空气及其它气体就会分析出来,同时又把液体的蒸汽也带出来,形成充满液体蒸汽及气体的汽泡,这些汽泡特别容易在运动零件表面产生并长大,被液体带走,到压力高的地方就突然凝结和破灭。发生汽蚀的临界压力随液体的性质、温度及溶解的气体的性质而异。有关水泵的资料介绍,对于除气的常温水,可以把相当于该水温下的饱和蒸汽压作为发生汽泡的临界压力值。