液压系统爬行现象分析与应对措施

　　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F= μN。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。

　　1、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附图。

　　从附图中看出，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，随着转动速度增加，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，这时两金属面间建立了一层油膜，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振动。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)，当运动速度增大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，在低压时空气会自动膨胀，高压时会自动收缩，由于液压缸内的空气时而收缩，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。

　　爬行现象对于工件加工质量的影响，主要表现在以下三方面：

　　(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，不能精确地控制速度和距离时，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，砂轮架是跳跃式前进，有时不动，有时跳动，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。