液压缸爬行的原因及解决方法.pdf

2 0 1 0年 1 月 第3 8卷 第 2期 机床与液压 MACHI NE T OOL ．HYDRAUL I CS J a n ． 2 01 0 Vo 1 ． 3 8 No ． 2 1 OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 0 ． 0 2 ． 0 4 1 液压缸爬行的原因及解决方法 吴振 芳 徐 州建筑职业技术学院机电工程 系，江苏徐州 2 2 1 0 0 8 摘要针对液压缸使用中出现的低速爬行的现象，对其产生原因进行了分析，并提出了相应的解决方法。 关键词液压缸；低速爬行；解决方法 中图分类号T H1 3 7 ． 5 1 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 0 21 0 62 0 引言 液压系统工作时，液压缸伸出或缩回，经常出现 速度不均匀 现象 ，并有时伴有很大振动和响声 ，从而 引起整个液压 系统 的振 动 ，并 带动 主机其 它部件 振 动，液压缸伸出或缩回速度快些 ，这种现象有时会减 轻 。除 因液压系统管路引起这种现象以外 ，液压缸 自 身产生的爬行的现象也是引发此类 现象之一 。 1 液压缸低速爬行原因分析 液压缸简图如图 1 示 。 图 1液压 缸 简 液压缸低速爬 行的主要原 因可从以下方 面分析 3 液压缸 内导 向元件 摩擦力 不均匀 产生 的低 1 液压缸有杆腔和无杆腔存有气体而产生的 速爬行 低速爬行 液压缸常用 的导 向材料有金属和非金属两类。金 在压力的作用下，混有气体的液压油，体积将会 属材料常用 Q T 5 0 0 - 7和 Z Q A L 9 - 4等，非金属材料常用 减小 ，造成流量和压力的波动 ，从而引起液压缸 的速 夹布酚醛树脂 、聚甲醛 、聚四氟 乙烯等。由于支撑 环 度不稳定 ，产生振动和噪声。溶有气泡的液压油在高 尺寸的不均匀，特别是一些非金属支撑环随油温变化 压作用下，气泡会迅速破裂，从而引起局部液压冲 尺寸增大或减小，即在油液中尺寸稳定性差直接造成 击 ，进一步造成振动和噪声。 配合间隙的变化 ，很容易造成液压缸的速度不稳定。 2 液压缸设计间隙不 当产生的低速爬行 4 密封件材质问题 引起 的液压缸低速爬行 液压缸在运行时 ，其内部 活塞 和缸体 、活塞杆和 对于密封件材质 问题引起 的液压缸低速爬行 ，建 导向套之间的滑动配合面的间隙设计不当，将直接造 议在工况允许的条件下 ，优先采用以聚四氟乙烯作为 成液压缸的低速爬行。滑动配合间隙太大，则滑动面 密封的组合密封圈，如常用的格莱圈、斯特封等等； 的受压不均匀 ，造成摩擦力不均匀 ，引起液压缸低速 如选唇型密封，建议材料优选丁腈橡胶或类似材料的 爬行。相反 ，若滑动配合间隙太小 ，加上零部件制造 密封件，其跟随性较好。 存在公差，也会引起滑动面的受压不均匀，造成摩擦 5 零部件加工精度的影响造成的液压缸低速 力不均匀，引起液压缸的低速爬行。 爬行 收稿 日期 2 0 0 8 1 21 5 作者简介吴振芳 1 9 6 6 一 ，女 ，高级工程 师 ，主要从 事机 械基 础方面教学工作。 电话 0 1 3 1 8 2 3 4 9 7 7 9 ，E ma i l s us a n wu s o h u ．c o rn。 第2期 吴振芳液压缸爬行的原因及解决方法 1 0 7 在液压缸 的制造过程 中应严格控制缸体 内壁和活 塞杆 表面加 工精度 ，特别 是几 何精 度 ，尤其 直线 度 弯曲度是关键，在国内加工工艺中，活塞杆表面 的加工基本上是车后磨削，保证直线度问题不大，但 对于缸体 内壁 的加 工 ，其 加工 方法 很 多 ，有 镗削 滚 压、镗削珩磨、直接珩磨等 ，但由于国内材料的基础 水平较国外有差距，管材坯料直线度差 ，壁厚不均 匀 、硬度 不均匀 等因素 ，往往直接影响缸体 内壁加 工 后的直线 度 ，因此建议镗削滚压 、镗削珩磨 的加工 方 法，如直接珩磨，则必须提高管材坯料的直线度。 除上述方法外 ，液压缸的缸体壁 厚在允许 的情况 下，安全系数尽量选大一些 ，使缸体厚壁增加或选取 高性能 的材料 ，以减小 油压 下的缸体变形 ，从而防止 因此 引起液压缸的低速爬行 。 总之 ，引起 液压缸低速爬行 的原 因很多 ，应根据 液压缸的使用工况和安装方式分析上述原因哪一种影 响更大 ，从 而有针对性 的解决液压缸低速爬行问题。 2 解决办法 1 液压缸 有杆 腔和无 杆腔存 有 气体 而产 生 的 低 速爬行 ，可通过在空载下反复运行 液压缸达到排气 的 目的，必要 时在 管路 或 液压缸 的 两腔设 置 排气 装 置 ，在液压系统工作 时进行排气 。 2 液压缸设 计 间隙不 当产 生 的低速 爬行 ，可 正确设计液压缸内部 活塞 和缸体 、活塞杆和导向套之 间的滑动配合 间隙 。理 论上 的配合 间 隙为 H 9 ／ F 9或 H 9 ／ F 8 ，也有 H 8 ／ F 8的，根据作者的经验 ，液压缸的 缸径和杆径由小到大，如都按此来设计配合间隙，对 于较大缸径 ≥ b 2 2 0 m m和杆 径 ≥ b l 6 0 m m ，此 配合间隙就显得过大，实际生产过程中，这类液压缸 的低速爬行现象较小缸径 的液压缸多 。从测绘 国外此 类液压缸的结果看 ，此类液压缸滑动面的配合间隙一 般为 0 ． 0 5～ 0 ． 1 0 m m，从实 际 比较 的结果来 看 ，液压 缸的低 速爬行 问题 明显改善 。因此对大缸径的液压缸 建议选用这种配合间隙 。 3 液压缸 内导 向元件 摩擦 力不 均匀产 生 的低 速爬 行 ，建 议 优 先 采 用金 属 作 为 导 向支 撑，如 Q T 5 0 0 - 7 、Z Q A L 9 - 4及无 油 轴承等 ；如采用 非 金属 支 撑环，建议选用在油液中尺寸稳定性好的非金属支撑 环 ，特别是 热膨胀 系数应小 。另外对 支撑环 的厚度 ， 必须严格控制尺寸公差和厚度的均匀性。 4 对于 密封件 材质 问题 引起 的液压 缸低 速爬 行 ，建议在工况允许的条件下 ，优先采用 以聚四氟 乙 烯作为密封材料的组合密封圈，如常用的格莱圈、斯 特封等等；如选唇型密封，建议优选丁腈橡胶或类似 材料 的密封件 ，其跟随性 较好 。 5 零部件加工精度的影响问题 ，在液压缸的 制造过程中除了应严格控制缸体内壁和活塞杆表面的 尺寸精度 、表 面粗糙度外 ，应重点控制形位公差 ，特 别是 直线度 弯 曲度 。 在 国内加工工艺 中，活塞杆表面的加工基本上是 车削后磨削，保证直线度问题不大；但对于缸体内壁 的加工 ，其加工方法很 多 ，有 镗削 滚压 、镗 削珩磨 、 直接珩磨等 。很多企业为 了节约成本 ，都采用简易 的 珩磨机床进行直接珩磨的工艺。采用这一工艺最大的 不足是它不能消除原材料本身的直线度及圆度误差， 由于 国内材料的基础水 平较 国外有差距 ，管材坯料的 直线度 、壁厚均匀度 、硬度均匀度等都很差 ，从 而造 成缸体内壁加工后的直线度 、圆度较差。因此建议采 用镗削滚压 、镗削珩磨等工艺加工缸体内壁，若采用 直接珩磨工艺，必须提高管材坯料的直线度。 除上述方法外 ，液压缸的缸体 壁厚在允许 的情况 下，安全系数尽量选大一些 ，使缸体厚壁增加或选取 高性能的材料，以减小油压下的缸体变形，防止因此 引起液压缸的低速爬 行。 上接第 1 0 5页 N 1 0 0I 9 1 ． 0 1 1 2 0 0 M 0 4调用磨损补偿值精铣，且采 用顺铣 R I 6 N l 1 0 G 4 1 G 0 1 X 一 1 5 Y - 5 F 1 2 0左刀 补 ，直线插 补切至 图 1 的 A点 N 1 2 0 G 0 3 X 0 Y - 2 0 1 1 5 J 0沿小圆弧半径 R 1 5 切人至 B点 N 1 3 0 X 0 Y - 2 0 1 0 J 2 0铣削圆腔整圆至 B点 N 1 4 0 X 1 5 Y - 5 1 0 J 1 5沿圆弧半径 R 1 5切出至 c点 N 1 5 0 G 4 0 G 0 1 X 0 Y 0 F 3 0 0取 消刀补 ，回至 中心 N 1 6 0 G 0 0 Z 1 0 0 M 0 5向上提刀 ，主轴停转 N 1 7 0 M 3 0程序结束 3结论 通过对圆腔结构数控加工工艺的分 析和编程 ，发 现要想获得高的加工精度 ，走刀路线的确定和铣削方 向的选择都 会形成 较大的影 响。编程时通过修改刀具 半径 补偿值 可以进行巧妙 的粗加工 ，利用绝对坐标 编 程和跳转加 工指 令相 结 合可 以简 化 圆腔深 度层 切编 程 。通过采用上述 的工艺方法加工圆腔结构最终获得 高的表面加工质量，加工方法对典型零件结构数控加 工来说具有重要的意义。 参考文献 【 1 】王军． 数控J J n T编程时容易出现的问题[ J ] ． 机械制造， 2 0 0 5 6 5 8 6 1 ． 【 2 】任同， 马有良． 刀具半径补偿在数控机床编程中的应用 [ J ] ． 现代制造工程， 2 0 0 5 6 2 42 6 ． 【 3 】王兰城． 编制 C N C数控机床程序应注意的若干问题 [ J ] ． 组合机床与 自动化加工技术， 2 0 0 4 7 1 1 1 1 1 2 ． 【 4 】 毕毓杰． 机床数控技术 [ M] ． 北京 机械工业 出版社 ， 2 0 0 0 1 0 ．