汽车液压动力转向油泵噪音分析

汽车液压动力转向油泵噪音分析

汽车液压动力转向油泵噪音分析

摘要：动力转向油泵是汽车液压助力转向系统重要组成部件之一。本文介绍的动力转向油泵结构是双作用叶片结构式，主要从设计和匹配角度进行噪音分析。

关键词：双作用叶片泵，系统匹配，噪音分析。

中图分类号：F407.471 文献标识码：A 文章编号：

动力转向油泵是汽车液压动力转向系统的主要动力元件，它决定着整个液压系统的工作能力。其性能的好坏，直接影响到汽车行驶的安全性、操纵稳定性和驾驶舒适性。随着用户对车辆行驶舒适性要求越来越高，但汽车液压转向系统( H P S ) 的噪音问题普遍存在，转向系统结构复杂，噪音源多，查找分析得噪音比较困难。本文将从转向油泵设计和系统匹配着手，结合自身经验针对转向油泵噪音进行分析。

双作用叶片动力转向油泵主要由定子、转子、叶片、配油盘、传动轴、壳体等构成。

随着叶片泵向高压化和高速化发展，导致转向油泵的噪音普遍存在，逐渐成为汽车噪声中的一个突出问题。噪音也是评价一台油泵技术性能好坏的因素之一，是专家和工程人员长期以来研究的热门话题。上世纪60年代，国外开始研究降低叶片泵噪声，其后相继出现了一系列性能优良的低噪声叶片泵，噪声一般可控制在65dBA以下。

所谓油泵噪音，就是在动力转向系统中，当叶片泵的排量不变时，油压也不发生变化，但是由于动力转向油中的少量空气、装配部件的公差、泵体内泄漏及吸油排油的时机不一致等等原因，油压会有小的变化，这种微小的变化就形成脉压。

这时产生的脉压通过油管传到转向器或泵体中，再以某介质传播到耳朵，这就是噪声。

泵的噪声控制不仅可以改变噪声污染对人身伤害，而且与泵体本身的寿命和高压化直接相关。

本文着重从油泵自身、系统匹配和使用过程三个角度进行分析。

油泵自身：

叶片泵其噪声大致可分为机械噪声、流体噪声。

机械噪声：

设计制造方面，对于叶片泵而言，其定子、转子和叶片等零部件的加工精度和配合间隙至关重要。叶片，转子定子的选配；叶片泵，在端盖、配油盘表面、油道存在磕碰划伤；叶片破损或者反装，端盖分油盘磨损，定子曲线设计不合理，泄压槽角度不合理；叶片结构，动平衡水平，轴承；最大工作压力、流量的设定对噪音有很大的影响。在进进行转向泵设计时，采取噪声控制措施，比如单体噪音控制，流量控制阀的开启速度不要设计在发动机怠速时转速附近和用来降低

噪音的阀即安静阀等。

在泵体工作时，机械噪声主要来源于叶片、定子和转子的振动，尤其是叶片与定子之间的机械撞击声，很容易通过壳体穿到周围空间，是构成叶片泵噪声的主要成因。引起叶片与定子撞击的原因主要有：

①从吸油区到压油区或从压油区到吸油区周期性压力切换时，闭死容积内压力急剧变化引起的定子、转子径向振动。

②有定子曲线特性产生的对叶片的激振和助振作用

③叶片所受作用力变化时产生的叶片跳跃与定子脱空现象。

这些原因的存在与否，不但决定于叶片泵的设计，而且还与加工制造精度密切相关。

流体噪声

①其主要来源是输出流量的脉动，造成输出流量脉动的主要原因不是理论容积的不均匀变化，而是闭死容积在大圆弧区段的压力切换时瞬时高压回流。这种流体声在低压工作时不是很明显，而在14MPa 以上的高压时则比较明显。

②流体声还来源于排油口流道变化引起的流态紊乱，但由于流场空间的限制而不会扩展，同时这种流体声的频率比较低，不容易通过壳体传播，所以并不是造成叶片泵噪声的主要原因。

系统匹配

若系统各部件间的匹配不合理，易造成管路振动，泵异响，转向系统失效等故障现象。如有批量问题，可能是与动力转向器匹配不来那个造成。

动力转向油泵作为汽车液压动力转向系统的元件之一，转向泵的噪音应该放到整个转向系统里进行研究，系统匹配包括动力泵与动力转向器和液压油管等的匹配。

油管

衰减器

当转向系统发出噪声时，应用调谐压力油管，在减少噪声水平方面有很显著的效果。一条螺旋金属管被放置在橡胶管总成之内，构成调谐器油管。调谐器油管是一种 1／4波长衰减器。这种装置被用在压力油管中来衰减泵的呻吟声，用在回油管中来帮助控制颤抖。

②柔性油管选用

柔性油管衰减噪声，油管的柔性使其很象一个容积共振器，提供反作用衰减。在较高的频率最有效。在噪声源可能靠近的地方进行衰减。而最简单的方法，就是在噪声源和其余部分之间使用合适的长度的柔性油管。

③压力波动

压力脉动也是噪声的一个来源，油管的长度对压力波动有很大的影响。通过合理的设计，有可能明显减小压力波动水平。

2. 储油罐

储油罐的设计要考虑如下因素：足够的储油罐容积、空气／油的比率等因素。

油管管路布置得应尽量圆滑，拐弯尽可能少。良好的系统冷却，油温对动力泵的噪声造成重要影响，一般油温控制在-40℃~80℃.

3. 油泵布置

转向泵与发动机安装支架强度，转向泵尽量布置在发动机前面，远离驾驶室。转向泵带轮传动比，一般发动机驱动轮与转向泵带轮的比值1.1左右。

三、使用过程

1. 转向油液

油品粘度过大造成吸油不畅，阻力加大导致油温过高产生异响。充油量正确是很重要的，油量过少，又会导致由于吸人空气引起泵的噪声。要时刻注意储油罐中进入杂物。

2、转向皮带

用手下压转向油泵的驱动皮带，判断噪声是否由于动力转向油泵皮带轮松动而引起。

3、检查转向油压中是否有空气，打开储油罐盖，启动发动机并使其处于怠速运转，来回转动几次转向盘，观察转向油液中是否有气泡，若有气泡，说明转向油液中混入空气，应排除。

4、检查储油罐滤网是否堵塞，油管路布置是否正确，取下储油管滤网，如发现过脏，说明油液循环不畅，应清洗，若油管路弯折、凹瘪，应更换。

5、若在低温条件下起动车辆2~3分钟后油泵出现工作噪声，属正常现象。

6、若在正常温度下油泵工作噪声仍较高(可与另一同类车辆相比)，则应拆下油泵，检查其是否磨损或损坏。

7、转向系统因超负荷运转，造成转向油泵内部的定、转子过度磨损，从而造成泵内的油液不规则运动而产生异响.

结束语:

本文主要是对汽车转向叶片泵的噪音进行分析，阐述了常见的几种主要因素对叶片泵的噪音影响，为转向油泵噪音分析提供了参考，查找异响源，从而解决动力转向油泵异响问题。在此，向所参考文献的作者表示衷心感谢！

参考文献：

1．张同波-《降低变量叶片泵噪音的方法》

2．胡阳-《叶片泵噪音及其研究》，等。

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