液压传动设备产生爬行的原因及其消除方法

　　液压传动现已广泛应用于机械设备中。我们在实际制造、使用和维修这些液压传动设备时, 常常会遇到液压缸或液压马达低速运转时或工作台运动速度在 0.02~0.04m/min 时, 可能产生时断时续的速度不均匀的运动现象, 即爬行。爬行现象实质上是当一物体在滑动面上做低速相对运动时, 在一定条件下产生的加速与停止相互交替的运动现象, 它不仅会影响加工精度、表面粗糙度,而且会缩短机构或刀具的使用寿命, 严重影响被加工产品质量, 不能满足机械产品的加工工艺要求。因此, 分析爬行原因和消除爬行现象是非常必要的。

　　1.常见的几种爬行现象

　　( 1) 液压传动设备的工作台在低速运动( 0.02~0.04m/min) 时发生爬行。

　　( 2) 液压工作台在一个方向上运动有爬行, 而在另一个方向上运动没有爬行。

　　( 3) 液压传动工作台在中等速度运动时, 在两个方向上均有爬行。

　　( 4) 液压工作台在一段行程内运动时产生爬行, 而在其它行程上又没有爬行。

　　( 5) 液压工作台在运动时呈间断爬行。

　　( 6) 新设备在开始试用时, 前几天运动正常,后来则产生爬行等。

　　一般来说, 液压设备的稳定性和可靠性较高,但仍须正确地使用、维护和调整。由于液压系统的工作是在封闭容器和管道内进行的, 故障的判断和排除往往比机械传动的要困难。

　　2.产生爬行的原因

　　下面我们以下图所示的液压系统爬行物理模型为例分析液压系统中执行元件产生爬行的机理。图中为一双出杆液压缸带动质量为 m 的工作在导轨上移动。由于工作台和导轨面、液压缸活塞和活塞杆配合面都有摩擦, 也存在着摩擦力降落特性, 再加上液压油具有一定的压缩性, 特别是油中混入空气后, 这种压缩性即弹性就不能忽略, 即构成所谓的液压弹簧。

　　如上图所示, 当液压缸左腔通压力油时, 活塞不会立即运动, 必须克服各运动的静摩擦力后带动工作台运动, 在此阶段左腔的工作油膜特别是混入其中的空气不断被压缩, 左腔压力逐渐升高并积累能量, 直至其压力能克服静摩擦阻力, 工作台才会运动, 一旦有了运动, 静摩擦突然变为动摩擦, 在这静、动摩擦力之差作用下, 活塞突然被加速, 即工作台快速前冲, 与此同时, 伴随摩擦力突然下降, 左腔油压也突然降低, 于是原来混入左腔油液中并被压缩了的空气, 由于油压的降低而膨胀并迅速释放原储存的能量, 其结果更加助长工作台快速前冲。由于工作台快速前冲, 一方面使右腔油液及混入其中的空气突然被压缩, 另一方面使排油阻力加大, 其结果都使背压即右腔压力增加, 其综合结果促使工作台前冲后又很快被制动直至停止, 待液压缸工作腔压力再次上升到足以克服静摩擦力时, 工作台再重新起动, 再次产生突跳, 如此突跳- 停止不断地循环, 即产生爬行现象。由上可知, 摩擦力降落特性和系统的弹性是液压系统产生爬行的根本原因。