OLEOHIDRAULICA

LA MITIGACION DEL RUIDO EN LOS SISTEMAS HIDRÁULICOS

Productos más silenciosos no sólo tienen una percepción de mayor calidad por los clientes y usuarios finales, pero pueden mejorar la salud, la seguridad y la productividad de los operadores de máquinas también.

Los Institutos Nacionales de la Salud estima que el 15% de los estadounidenses entre las edades de 20 y 69 han sufrido la pérdida de la audición, sobre todo permanente debido a la exposición al ruido en el trabajo o en las actividades de ocio. En el lugar de trabajo, la combinación de una bomba tranquila, los controles de vibración y de la pulsación bien diseñados, y las buenas prácticas de instalación, económico resultará en un producto con una clara ventaja en el mercado.

Sound está formada por las vibraciones que crean una onda mecánica audible de presión a través de un medio, generalmente aire o agua. En el sistema hidráulico, el ruido se puede agrupar en tres categorías: el ruido aéreo, que viaja desde el aire en el oído; ruido de fluido transmitidas, que se transmite a través del sistema hidráulico; y la estructura transmitidas por el ruido, que se crea cuando un componente de un sistema de vibración se propaga a través de otro componente.

1. Factores que influyen en la generación de gama ruido de excitación de entrada (a la izquierda) que suenan presión o potencia acústica (a la derecha).

Los factores que influyen en la generación de ruido se resumen en la Figura 1. Por desgracia, la gente a menudo hacen referencia única de excitación de entrada y la presión de sonido o fuente de sonido. Tienden a evitar los factores que conforman la física de la generación de ruido. A veces, una parte es dominante, mientras que otros no lo son. Por lo tanto, hay que considerar todos estos factores en el diseño de bajo ruido. Además, el proceso se aplica por separado a aire, de fluidos, y la estructura de transmisión, el ruido.Cada aplicación es única, por lo que no puede asumir que lo que funciona en un sistema o conjunto de funcione en otro.

Una mirada más cercana a las fuentes de ruido

En pocas palabras, el ruido es cualquier sonido no deseado. Más técnicamente, es el subproducto no deseado de la fluctuación de las fuerzas en un componente o sistema.Como se ha mencionado, el ruido puede transmitirse de tres maneras: a través del aire, a través del fluido, y / o a través de la estructura física del sistema.

Airborne

Generalmente pensamos de ruido como viajar solo a través del medio del aire, yendo directamente desde su nacimiento hasta algunos receptores, nuestros oídos. Este es el ruido aéreo. El ruido aéreo, sin embargo, debe tener una fuente dentro de algún componente del sistema o aplicación. Ese componente puede ser, pero no es siempre la bomba.

Todo el ruido escuchado por el operador es técnicamente ruido aéreo. Desde la perspectiva del ingeniero de ruido, vibración y aspereza (NVH), ruido aéreo se refiere a ruido que viene directamente de la superficie de la fuente.

Fluid transmitidas

Ya se trate de un pistón, paleta, o bomba de engranajes, éstos-bombas de desplazamiento positivo todos tienen algún nivel de ondulación presión. Como resultado, las características de flujo desiguales y las pulsaciones de presión se crean y transmiten a través del fluido. Esto se conoce como excitación de fluido transmitidas. La excitación de fluido transmitidas genera vibración en la superficie de la manguera, que se puede transferir en las estructuras adyacentes a través de la manguera de abrazaderas / soportes, o debido al contacto directo de la manguera a la estructura cuando está bajo presión.

2. Características del ruido generado por las bombas hidráulicas están determinadas por muchos factores, incluyendo su diseño y el número de cámaras de bombeo. Esta ilustración muestra pulsaciones de flujo individuales y combinados en una bomba de nueve pistón.

Las pulsaciones de presión de excitación fluido de transmisión, a su vez, crean correspondientes fluctuaciones de fuerza. Las vibraciones en las mangueras hidráulicas se conocen como excitación fluido de transmisión. Estos producen vibraciones que crean ruido de líquido de transmisión.

La configuración adecuada línea hidráulica se puede utilizar para mantener el aislamiento de vibración cuando las bombas y motores eléctricos están montados en aisladores. Una combinación adecuada de conducto rígido y flexible puede proporcionar una configuración más estable, proporcionando reducción de las vibraciones y el ruido.

Aislamiento de líneas hidráulicas y mangueras de la estructura de la aplicación (es decir, marco, apoya, o paneles) ofrece otra posibilidad para reducir el ruido en el diseño de la máquina. Paneles y escudos menudo pueden actuar como ponentes y amplificar los niveles relativamente bajos de vibración en las fuentes de ruido.

Las mangueras hidráulicas y tubos pueden ser transmisores de vibración de fluidos de transmisión en las mangueras hidráulicas y tubos, convirtiendo componentes estructurales en “altavoces.” Es importante para hacer frente a la posición de las mangueras o tubos al diseñar equipos hidráulicos tranquila con el fin de lograr la máxima reducción de ruido.

Estructura transmitidas

Ruido estructural es el resultado de la vibración transmitida sólo a través de la estructura de la aplicación. La vibración, como se muestra en la Figura 1, es la combinación de la fuerza y ​​la respuesta del componente, y de la eficiencia de radiación del componente.Estas estructuras y luego emiten un sonido audible, o ruido aéreo, que es lo que los operadores de equipo hidráulico aviso físicamente.

Como un ejemplo de ruido estructural, consulte la Figura 3. ruido estructural se inicia con la vibración de una fuente o componente externo y se transfiere directamente en el motor eléctrico, la estructura o el marco de una aplicación.

3. ruido estructural se inicia con la vibración de una fuente o componente externo, y luego transfiere directamente en el motor eléctrico y la estructura de una máquina.

Una vez que la vibración entra en la estructura, que se propaga a través de la estructura a la velocidad del sonido de la estructura (acero más probable), que puede excitar otros componentes y provocar que se conviertan en radiadores efectiva del ruido; es decir, altavoces. Componentes de la aplicación, tales como paneles, pantallas, soportes y embalses, puede emitir ruido a frecuencias de bombeo, y múltiplos de frecuencias de bombeo, de manera muy eficaz (Fig. 4). Eso es porque este tipo de componentes tienen muchas frecuencias resonantes. Los componentes como estos son conocidos como componentes de alta densidad modal.

4. Este espectro de salida de estructura- o fluido transmitidas identifica eje y frecuencias de bombeo y sus armónicos.

Control de vibración se puede utilizar para minimizar la transmisión de la vibración de las bombas y las unidades a las estructuras y equipo de la máquina. Esto se puede lograr mediante el aislamiento de la bomba y / o motor de fundaciones rígidas mediante el uso de placas de conexión u otros aisladores de base.

Grandes áreas de metal fino en los sistemas también pueden emitir ruido con eficacia.Este ruido puede reducirse colocando estratégicamente nervios de refuerzo genéticamente o de amortiguación tratamiento a las superficies metálicas.

La comprensión de los parámetros de ruido.

La evaluación de ruido puede llegar a ser confuso, ya que pueden existir múltiples caminos de vibración al mismo tiempo. Hay que entender el ranking fuente del ruido para evaluar adecuadamente las vías de transmisión del sistema y la eficacia de cada uno en cualquier y todas las condiciones operativas.

Muy a menudo una fuente de ruido está rodeado por un recinto en forma de caja para proporcionar una barrera física entre las fuentes de ruido, que puede ser causada por las unidades hidráulico de potencia, válvulas, colectores hidráulicos, motores, cilindros, mangueras / tubos y equipo de la máquina adicional . Estas barreras están diseñados para reducir el ruido generado por el equipo hidráulico a los operadores o espectador lugares.

Fugas acústico alrededor de los sellos de las puertas, etc., también puede afectar en gran medida la capacidad de un recinto para reducir el sonido generado. En general, un 1% “agujero” en un recinto acústico permitirá el 50% del ruido medido en ella a filtrarse.Cuando se incluyen, amplitud del ruido dentro del recinto aumenta realidad; refleja el ruido dentro del recinto, en lugar de proyectar hacia fuera.

5. Cajas menudo se utilizan para aislar el ruido. Sin embargo, la colocación de una fuente de ruido en un recinto puede aumentar el ruido en el interior del recinto en un 5 a 8 dBA, que se traduce en un aumento de 45 a 60% con respecto a que sin un recinto.

Amplitud de ruido dentro del recinto depende de la distancia lejos de la fuente dominante que se mide el ruido. Como regla general, la amplitud de una fuente de ruido cuando se coloca en el interior de un recinto puede aumentar el ruido en el interior del recinto por cinco a ocho decibelios, o 45% a 60% mayor que la fuente sin un recinto (Fig. 5).

Otro factor importante en términos de recintos es el coeficiente de absorción. Todas las cajas tienen un cierto nivel de absorción interna, pero la adición de material de absorción adicional ayudará a reducir el nivel de ruido. Recintos más grandes tendrán un factor de amplificación menor que recintos más pequeños. Huecos o agujeros en el recinto se reducirá la eficacia de la reducción de ruido exterior del recinto. Incluso un pequeño agujero o hueco en un recinto pueden reducir significativamente su eficacia en la reducción de sonido.

Productos y Sistemas más tranquilas por Diseño

Un programa de control de ruido con éxito requiere un esfuerzo de equipo por los individuos en varias áreas de especialización. Una bomba hidráulica tranquila no garantiza un sistema silencioso. La elección de una bomba silenciosa debe ser sólo una parte de un programa multifacético que hace un llamamiento a los talentos de los técnicos de diseño del sistema, Artesano, instalador, y mantenimiento. Una falla en cualquiera de estas áreas puede desentrañar todo el programa de control de ruido.

Motobombas integrados ayudan a simplificar las soluciones hidráulicas, incluso aquellos en ambientes hostiles. Ubicado en, recintos reducción de sonido compactos, motobombas integrados suelen ser factores importantes en el diseño de equipos hidráulicos más tranquila.

Por otra parte, la bomba y el sistema de los diseñadores juegan un papel clave en el logro de control de ruido éxito. Se deben evaluar todas las técnicas de control de ruido disponible en los puntos de vista de la eficacia, el costo y la practicidad.

En el inicio de la elaboración de un programa de control de ruido, lo mejor es empezar por el origen: la bomba. Por supuesto, el fabricante de la bomba es responsable de entregar una bomba tranquila. Posteriormente, la estrategia más común es utilizar un diseño portar para minimizar las pulsaciones de presión en la velocidad y la presión nominal de la bomba.

A nivel de componentes, los diseñadores pueden querer empezar con bombas de velocidad variable. En (VSD) sistemas de accionamiento de velocidad variable, la velocidad de la bomba varía para que coincida con el requisito de ciclo de trabajo. Esto reducirá el ruido, ya que las velocidades se reducen cuando no se necesita por el sistema.

Aunque los componentes individuales más silenciosos pueden contribuir en gran medida a la reducción del ruido, las ganancias adicionales se pueden conseguir mediante la revisión del diseño general del sistema oportunidades para reducir el ruido. Control de vibración trabaja para minimizar la transmisión de la vibración de las bombas y motores eléctricos a las estructuras de la máquina. Esto se puede lograr mediante el aislamiento de la bomba y / o un motor eléctrico de soportes rígidos a través de sub-placas u otros aisladores de base.

Las pruebas del sistema y la evaluación pueden proporcionar una mayor comprensión de la reducción de ruido. En las zonas de prueba correctamente diseñados, el aislamiento de los componentes del ruido de fondo que permite centrarse en las fuentes de ruido, vías de transmisión y las oportunidades de reducción. Por ejemplo, de Eaton Eden Prairie, Minnesota, instalación a prueba los componentes en una cámara semi-anecoica equipado con equipo de adquisición de datos para evaluar el ruido. Los datos de sonido se graban desde el equipo de operación para su posterior análisis y refinamiento.

El potencial para reducir con éxito el ruido se hace mayor en la evaluación de ruido con un enfoque sistemático en lugar de simplemente seleccionando componentes individuales.Un equipo informada, consciente de los diversos componentes y funciones en el sistema en general, puede ayudar a identificar las fuentes y el diseño de ruido para reducir el ruido.

Calidad de sonido en los sistemas hidráulicos

Hidráulica no siempre es la fuente de un problema de ruido, pero el sistema hidráulico con frecuencia tiene la culpa. La razón tiene que ver más con la calidad del sonido producido que con su volumen o presión. La mayoría de los lectores están familiarizados con la calidad de un molesto zumbido hidráulico. Medido con objetividad, que gemido normalmente no tiene una gran cantidad de potencia de sonido. Sin embargo, es desagradable y tonal, y que hace que el sonido real parece aún más fuerte.

Por lo tanto, además de la cuestión objetiva de lo mucho que el sistema hidráulico contribuye a niveles de sonido en general, los fabricantes de equipos también tienen que abordar la cuestión subjetiva de cómo la calidad de sonido de su aplicación afecta a la percepción general de los clientes de su calidad. Es similar a juzgar la calidad de un automóvil por el sonido de una puerta que se cierra.

Sonidos agradables en realidad puede ser mucho más fuerte que las desagradables y aún generar reacciones positivas. El rugido de un motor es típicamente mucho más fuerte que las gemido hidráulico, pero la percepción es uno de poder y fuerza.

La buena noticia es que los mandatos tanto de regulación y orientadas al cliente pueden abordarse con esencialmente las mismas tecnologías. La mejor noticia es que el resultado neto es por lo general un sistema hidráulico más eficiente.

Una Unidad de Análisis-Low-Noise Poder NVH

Instalación Eden Prairie de Eaton a prueba estas sugerencias reducción de sonido, como ingenieros exploran maneras de probar las modificaciones apropiadas para la construcción de una unidad de energía de bajo ruido. La cámara de prueba, la Figura 6, permitió al equipo evaluar eficazmente el ruido, proporcionando los datos necesarios para analizar las fuentes de ruido y refinar las estrategias para mitigar el ruido.

6. Análisis de ruido se lleva a cabo típicamente en un ambiente controlado utilizando múltiples micrófonos para recoger datos para el análisis. En este caso, a pesar de que el depósito no tiene partes móviles, se encontró a ser una fuente significativa de ruido debido a la vibración de sus superficies externas.

La prueba revisa el depósito como la fuente de ruido, como la parte superior, inferior y laterales de un depósito pueden generar ruido si efectivamente las resonancias del panel son excitados por fuentes de vibración externos. Componente de aislamiento de vibraciones y el tratamiento de amortiguamiento se incorporaron para minimizar este efecto.

Los resultados de este ensayo se ilustran en la (Fig. 7), lo que demuestra que cuando se compara con la línea de base, la unidad de potencia de bajo ruido está representada una gota de 3,8 dB A -una reducción del 35% en nivel de presión acústica media.

7. Cuando se compara con la línea de base, una unidad de energía de bajo ruido muestra una caída de 3,8 dBA-una reducción del 35% en el nivel de presión sonora promedio.

Mike Beyer es el ingeniero principal de ruido, vibraciones y asperezas en Eaton Hydraulics Div., Eden Prairie, Minnesota y gestiona instalaciones de pruebas de ruido de Eaton. Para obtener más información, visite http://www.eaton.com/vsd.

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