El sistema hidráulico ofrece una gran relación potencia-peso, realiza fácilmente diversos movimientos de transmisión y proporciona buenas características de carga y velocidad. Garantiza la lubricación automática, prolonga la vida útil de los componentes y simplifica la automatización. Estas ventajas han propiciado su uso generalizado en la producción industrial. Sin embargo, el sistema hidráulico es fácil que produzca contaminación acústica durante su funcionamiento, lo que ha sido objeto de creciente atención.
En los últimos años, la tecnología hidráulica ha evolucionado hacia velocidades, presiones y potencias más elevadas. Como consecuencia, el ruido de los sistemas hidráulicos es cada vez más grave. Este ruido se ha convertido en un factor importante que dificulta la funcionalidad de los sistemas hidráulicos.
Unidad de potencia hidráulica portátil como parte importante del sistema hidráulico, es la principal fuente de ruido del sistema hidráulico. Este artículo se centra en el análisis de las causas del ruido en los grupos hidráulicos portátiles. Propone métodos de control específicos para reducir este ruido. Las recomendaciones se basan en la perspectiva del diseño de centrales hidráulicas.
Composición y trabajo
Los grupos hidráulicos portátiles comunes incluyen varios componentes. Estos componentes son el motor, las bombas hidráulicas, los filtros de aceite, las válvulas de retención, las válvulas de alivio, los acumuladores de presión, los radiadores, las electroválvulas, las válvulas de cierre y diversos dispositivos indicativos como manómetros de presión, caudal y temperatura. En la figura siguiente se muestra la composición típica de una central hidráulica portátil.
Figura Componentes de un grupo hidráulico portátil
Cuando el grupo hidráulico arranca, el motor pone en funcionamiento la bomba hidráulica. La bomba hidráulica expulsa fluido a alta presión, que fluye a través de la válvula unidireccional, el filtro de aceite y la válvula de cierre. El acumulador de presión absorbe la pulsación de presión a la salida de la bomba, mientras que la válvula de alivio limita la presión de salida de la bomba hidráulica. El fluido vuelve al depósito a través de la válvula de cierre, las válvulas unidireccionales y los radiadores.
Causas de la generación de ruido
El motor portátil y la bomba hidráulica de un grupo hidráulico son las principales fuentes de ruido. Generan ruido por sí mismos. Otros componentes, como el filtro de aceite, las válvulas de alivio, los depósitos y las tuberías, no producen ruido de forma independiente. Sin embargo, estos componentes pueden vibrar debido al ruido mecánico y al ruido del líquido generado por la bomba hidráulica. Esta vibración puede amplificar e irradiar ruido adicional.
En el sistema de accionamiento del sistema hidráulico, el grado de cada elemento o componente para producir o transmitir ruido es diferente, y su clasificación se muestra en la siguiente tabla.
Tabla Clasificación del ruido generado y transmitido por los elementos hidráulicos (piezas)
| Nombre del componente | Clasificación de la generación de ruido | factor de ruido transmitido |
| depósito de aceite | 6 | 1 |
| filtro de aceite | 6 | 4 |
| bomba hidráulica | 1 | 2 |
| válvula de rebose | 2 | 3 |
| válvula de presión | 3 | 3 |
| válvula de mariposa | 4 | 4 |
| válvula direccional | 5 | 3 |
| cilindro hidráulico | 5 | 2 |
| tuberías | 5 | 2 |
Ruido de los motores
Las principales fuentes de ruido del motor son el ruido mecánico, el ruido de ventilación y el ruido electromagnético. El ruido mecánico se debe principalmente al desequilibrio del rotor. También incluye el ruido de alta frecuencia causado por cojinetes defectuosos y una instalación incorrecta. Además, la resonancia entre el soporte del motor y el motor puede contribuir al ruido.
Ruido de las bombas hidráulicas
En el grupo hidráulico portátil, la bomba hidráulica es la principal fuente de ruido. La bomba hidráulica genera ruido de fluidos debido principalmente a los cambios de presión, las variaciones cíclicas de caudal y los fenómenos de cavitación.
Las bombas hidráulicas generan variaciones periódicas de presión y caudal durante los ciclos de aspiración e inyección, que forman pulsos de presión y provocan ruido por vibración hidráulica.
Figura Imágenes de bombas hidráulicas
En general, el ruido de la bomba hidráulica aumenta con el incremento de la potencia. La potencia hidráulica viene determinada por la presión de salida, la cilindrada y la velocidad de la bomba hidráulica. Cada uno de estos parámetros afecta al ruido de la bomba en distintos grados. La velocidad tiene el mayor impacto en el ruido, mientras que el desplazamiento afecta al ruido en función de los cambios de presión.
Para obtener el nivel de ruido más bajo, se suele utilizar la combinación práctica más baja de velocidad (por ejemplo, 1.000 ~ 1.200 r/min) y presión para proporcionar la potencia deseada. Los cambios en la tensión de red también pueden provocar cambios cíclicos en la presión y el caudal de la bomba hidráulica, lo que se traduce en ruido.
Por lo tanto, al diseñar la estación de bombeo, hay que asegurarse de que la red eléctrica tenga capacidad suficiente o utilizar equipos electrónicos reguladores de tensión.
Ruido de desequilibrio de montaje de bombas y motores hidráulicos
Las bombas y motores hidráulicos giran a altas velocidades, por lo que es imposible conseguir un equilibrio absoluto en las piezas giratorias. Como las bombas y motores hidráulicos giran a altas velocidades, producen fuerzas de desequilibrio periódicas. Estas fuerzas de desequilibrio provocan vibraciones y ruidos en los cojinetes. Cuando no fijamos firmemente las bombas o motores hidráulicos o cuando instalamos el acoplamiento de forma incorrecta, las fuerzas centrífugas causarán mayor vibración y ruido.
Ruido de varios tipos de válvulas
La pulsación de presión y flujo de una unidad de potencia hidráulica portátil está determinada por su propia estructura. Pulsación de presión es un tipo de fuerza de excitación, unidad de energía hidráulica portátil todo tipo de instalación de la válvula no es sólido estará en este tipo de fuerza de excitación bajo la acción de la vibración, producir ruido.
Además, un filtro de aceite sucio puede no estrangular eficazmente el fluido a alta presión y producir ruido de fluido. Si la selección de la válvula de retención no es razonable, el flujo de líquido hacia la válvula de retención puede hacer que ésta vibre. Esta vibración suele producir ruido. Cambio repentino de dirección de la válvula de inversión, el caudal de aceite hidráulico cambio instantáneo y repentino, causando impacto de presión, resultando en vibración y ruido.
Figura Imágenes de válvulas de control
Ruido inducido por las tuberías
La tubería en sí no genera vibraciones, pero si seleccionamos e instalamos el conducto de forma poco razonable, la pulsación de presión del fluido hidráulico puede hacer que resuene y produzca ruidos importantes. Debemos suprimir y eliminar este ruido.
Una solución habitual es instalar acumuladores o utilizar mangueras de alta presión. Estas medidas ayudan a absorber las pulsaciones de presión de la bomba hidráulica. También evitan la propagación de vibraciones mecánicas. Este método es sencillo, fácil de aplicar y eficaz.
Medidas de control del ruido de los grupos hidráulicos portátiles
A partir del mecanismo del ruido generado por la unidad de potencia hidráulica portátil, podemos ver que no podemos eliminar completamente el ruido. Sin embargo, podemos reducir en gran medida el ruido hidráulico seleccionando los componentes hidráulicos adecuados. La aplicación de soluciones de diseño adecuadas también contribuye a la reducción del ruido.
Selección de componentes hidráulicos silenciosos
Los accesorios hidráulicos deben seleccionarse en función de la baja resistencia al flujo, la fiabilidad y el bajo nivel de ruido. Por ejemplo, elija bombas de engranajes internos cicloides de bajo ruido. Utilice válvulas de alivio de bajo ruido con una estructura de válvula piloto de pistón amortiguador. Asimismo, considere el uso de electroválvulas de inmersión.
Unidad de potencia hidráulica portátil bien diseñada
Si el diseño y la disposición de la estación hidráulica son razonables o no, afectan directamente al tamaño del ruido mecánico.
Procesar e instalar las piezas de conexión entre la bomba hidráulica y el motor con estricta precisión. Utilice un acoplamiento flexible para conectar la bomba hidráulica y el motor para reducir el ruido del acoplamiento y garantizar una instalación firme. Si el espacio lo permite, instale la bomba hidráulica y el motor en la misma base y colóquelos separados del depósito de aceite para aislar la vibración de la bomba y evitar que afecte al depósito de aceite.
Si coloca la bomba sobre la tapa del depósito, debe tomar medidas de aislamiento de las vibraciones bajo la base de la bomba, como añadir almohadillas de goma antivibraciones. Estas almohadillas cortarán la transmisión del ruido mecánico y evitarán la vibración del depósito. Para el ruido generado por la bomba hidráulica, bombas hidráulicas paralelas y circuitos de descarga y otras medidas a controlar. Diseñar el tanque para mejorar la rigidez estructural incorporando barras de refuerzo para reducir la susceptibilidad a otras excitaciones de vibración. Dar forma al depósito para garantizar que cumple los requisitos de disipación del calor, minimizando al mismo tiempo la superficie para reducir la amplitud del ruido.
Cuando diseñe e instale la tubería, tenga en cuenta su longitud para evitar frecuencias de excitación externas y puntos de resonancia. Cuando conecte la tubería, utilice mangueras para conectar los puertos de entrada y salida de la bomba, que interceptan la vibración mecánica de la bomba hidráulica. Además, la instalación de un filtro hidráulico de tipo H en la tubería de salida de la bomba hidráulica puede reducir el ruido causado por la vibración hidráulica.
Figura Esquema de las medidas de amortiguación de las bombas hidráulicas
Evita el ruido de los fluidos
El aire mezclado con el líquido del sistema producirá bolsas de aire en zonas de baja presión local o presión negativa. Cuando estas bolsas de aire colapsen en zonas de alta presión, provocarán un aumento de la presión local y generarán fuertes ruidos.
La prevención del ruido de cavitación consiste, en primer lugar, en evitar que entre aire en el sistema y, en segundo lugar, en eliminar el aire que se ha mezclado en el sistema.
Evita el ruido de las pulsaciones de presión
La pulsación periódica del flujo de la bomba hidráulica es la principal fuente de pulsación de presión en el sistema. Debido a la pulsación de presión, conducirá a los componentes del sistema y tuberías de vibración periódica, estimulando así el ruido. Especialmente cuando la frecuencia de pulsación y la frecuencia inherente del sistema de tuberías se acercan o se superponen, estimulará la resonancia del sistema de modo que el ruido aumenta.
Por lo tanto, el diseño de la unidad de energía hidráulica portátil, la salida de la bomba con acumulador de presión y la botella de amortiguación instrumento para reducir la pulsación de presión del sistema. Diseñar las tuberías para evitar la resonancia reduciendo al mínimo la longitud de las tuberías. Configure la tubería con un número suficiente de abrazaderas para mejorar la rigidez de la conexión. Además, ajuste las abrazaderas de la tubería o las piezas de soporte para regular la frecuencia intrínseca de la tubería y evitar la resonancia.
Además, mediante la adición de un circuito de descarga de aceleración parcial, se puede reducir la pulsación de presión en el circuito de aceite de trabajo y, por lo tanto, se puede reducir el ruido.
Figura Controlador de pulsaciones de descompresión
Limitar la propagación del ruido mediante técnicas de absorción y aislamiento acústico.
Limitar la propagación del ruido es el sistema que utiliza aislamiento acústico, absorción acústica y otras medidas técnicas para limitar la propagación del ruido. Bombas hidráulicas o tanques, o toda la unidad de energía hidráulica portátil con cubierta insonorizada para arriba, el control de ruido en la cubierta insonorizada para limitar la propagación del ruido.
Figura Caja acústica portátil de la central hidráulica
Figura Recinto acústico para un equipo
Figura A Recinto acústico del equipo del taller
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