液压系统爬行分析和消除方法.doc

液压系统爬行分析和消除方法 一、产生爬行现象的原因 在液压系统中，由于流进或流出执行元件（液压缸、液压马达）的流量不稳定，出现间隙式的断流现象，使得执行机械的运动产生滑动与停止交替出现的现象，称为爬行现象。它是由于干摩擦力的特性而产生的一种自激振动，一般只在低速时产生。 爬行现象容易产生在传动系统刚度低、滑动面润滑不良的运动系统中。在机械传动中，两滑动面间有压力时就有摩擦阻力产生。摩擦力F决定于滑动面间的正压力N及摩擦系数μ，即FμN。摩擦系数的大小决定了摩擦表面粗糙度、摩擦面材料性质、摩擦面间的润滑条件、相对运动速度及摩擦面运动前的停止时间等。 摩擦力矩与运动速度的关系 当相对滑动面为金属并且有液体润滑时，摩擦力矩与速度的变化规律见上图。 从上图中看出点1到点2为摩擦力矩由静力矩转为动力矩，从点2到点3，随着运动速度增加，摩擦力矩下降，这就是所谓的摩擦力矩负阻尼特性（也称摩擦力矩降落特性），是产生低速爬行的主要原因。此时，摩擦力矩随运动速度增加而下降的原因，主要是由于润滑条件的变化、物体静止时，两润滑面间的润滑油被挤出，呈干摩擦或近似于干摩擦状态；直到速度增加到点3时，完全转化为湿摩擦，这时两金属间建立了一层油膜，被油分子隔开，此时摩擦力矩呈正阻尼特性，能阻止物体产生高速运动。运动速度继续增大，摩擦力矩也继续增大（因为润滑油有粘性），当运动速度增加到一定数值时，摩擦力矩不再随速度变化而变化。摩擦力矩的变化是复杂的，速度与加速度都在迅速变化（如振动）的过程中，摩擦力矩与速度的关系不大，而与加速度的关系很密切。 其次，产生爬行的原因是油液刚度不稳定，特别是液压系统中混入一定的空气，空气的可压缩性使油液也具有一定的可压缩性。这些空气在分区内受到压缩而溶入油内，在低压时会自动膨胀，高压时会自动收缩，时而膨胀，所以形成工作台运动时出现脉冲现象，从而使液压传动工作台产生爬行。 另外，液压缸内部有水分进入、关键工作表面加工精度不符合要求、密封不当等也都是产生爬行现象的原因。 二、爬行对加工质量的影响 爬行现象对于工件加工质量的影响，主要表现在以下三个方面 1、影响工件的加工精度 工件的几何尺寸是靠工件和刀具之间保持一定的相对位置达到的，这可通过移动工件或刀具，或者同时移动工件和刀具来实现。如果刀具或工件运动时产生爬行现象，不能精确的控制速度和距离时，加工精度就要降低。例如精密外圆磨床砂轮架在横向进给时产生爬行，砂轮架呈跳跃式前进，就会偏离正确位置若干微米，这种情况下就难以实现所要求的1～2μm的微量横向进给，加工出来的工件也就达不到所要求的加工精度。 2、影响机床的定位精度 精密坐标镗床的定位精度要求高达2μm，工作台的调整定位是在低速运动的条件下实现的（因为运动惯性可能影响到准确定位，一般在定位之前由高速变为低速），但是低速往往产生爬行现象。如果工作台产生爬行，就会使得工作台偏离正确位子若干微米，达不到所要求的定位精度，故使加工出来的工件孔距超差。 3、影响加工表面的粗糙度 如果磨床工作台和车床刀架在低速进给时产生爬行，就会在工件表面留下波纹，从而影响到加工表面的粗糙度，使表面粗糙度值加大。 三、消除爬行现象的措施 某些机床，由于工作性能的要求，采用极低的运动速度，例如坐标镗床工作台定位前采用低速易于实现精确定位，为了满足其均匀的低速要求，应设法消除爬行问题。 解决液压传动的爬行问题时，除了加强工作台导轨副的润滑、校正活塞杆变形、刮研导轨面、正确安装油路零部件、按操作规程操作外，排除液压系统内存在的空气或防止空气也是至关重要的。 若储油箱的油面上有大量的泡沫，则表明液压系统中有空气存在。在这种情况下，常采用的方法是首先检查分析气体进入系统的原因，然后即可采取相应的措施。如油箱油位低于油标时，应及时添加液压油或更换较长的同直径的吸油管，并把放气阀打开，将工作台以较高的速度以最大行程往复运动一段时间，排除空气、恢复机床正常工作。 如因液压系统内部液压部件密封不良而进入空气，这时应该消除或减少间隙，提高密封性能，防止空气进入。由于液压泵吸油管处的过滤网被杂志堵塞，从而使吸油管道造成局部真空，由此进入空气。只要将过滤网拆下来清洗干净或更换新的即可。液压油应每隔3～5个月过滤一次。新机床在3个月内应该经常检查油路。油液必要时应随时过滤和几时更换。在灌入过滤后的新油前，应将床身油箱内部彻底清洗干净。如果是操纵箱或油路设计的缺陷使得结构不合理，致使空气进入液压系统，则应改进设计。 产生爬行现象的原因很多，解决的途径也多种多样。在实践生产中，则应从实际出发，具体问题具体分析，相信总能找到消除爬行现象的方法。