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液壓缸低速爬行的主要原因及解決方法

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更新時間：2019-02-24
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液壓缸低速爬行的主要原因及解決方法摘要：液壓缸作為液壓系統中重要的執行元件，其性能的好壞直接影響液壓系統的穩定性，尤其是性能要求高的主機，液壓缸的低速穩定性對液壓系統至關重要，本文從液壓缸低速爬行的現象、產生原因及解決方法作出相應闡述。
關鍵詞：液壓缸　低速穩定性
一、液壓缸低速爬行的現象
液壓缸的活塞桿在油壓的作用下伸出或縮回時，經常出現速度不均勻現象，并有時伴有振動和異響，從而引起整個液壓系統的振動，并帶動主機其它部件振動，在主機調試過程中經常出現，有時速度快了，這種現象會減輕。除因液壓系統管路引起這種現象以外，液壓缸自身產生的振動也經常引發此類現象。
二、原因分析
液壓缸附圖：
液壓缸低速爬行的主要原因可從以下方面分析（參考液壓缸附圖）：
１、液壓缸有桿腔和無桿腔存有氣體而產生的低速爬行，由于氣體混在液壓油中，在壓力的作用下，體積變化，在高壓作用下甚至發生氣體瞬間爆炸，從而引起液壓缸的速度不穩定。
２、液壓缸設計間隙不當產生的低速爬行，液壓缸內部活塞和缸體、活塞桿和導向套之間的滑動配合間隙太大，引起滑動面的受壓不均勻，造成摩擦力不均勻，引起液壓缸低速爬行；滑動配合間隙若太小，加上零部件制造存在公差，也會引起滑動面的受壓不均勻，造成摩擦力不均勻，引起液壓缸低速爬行。
３、液壓缸內導向元件摩擦力不均勻產生的低速爬行，液壓缸常用的導向材料有ＱＴ５００．７、ＺＱＡＬ９—４、非金屬支撐環等，特別是非金屬支撐環尺寸不均勻，一些非金屬支撐環隨油溫變化尺寸增大或減小，即在油液中尺寸穩定性差直接造成配合間隙的變化，很容易造成液壓缸的速度不穩定。
４、密封件材質問題引起的液壓缸低速爬行，液壓缸常用的密封材料有丁晴橡膠、聚胺酯橡膠、聚四氟乙烯等，由于材質硬度、強度、跟隨性問題，直接影響其和滑動表面的摩擦力，另外對于唇口密封，油壓的波動造成密封區與接觸面的接觸壓力產生變化，從而引起液壓缸速度的變化。
５、零部件加工精度的影響，液壓缸缸體內壁和活塞桿表面加工精度的高低，對液壓缸的低速穩定性影響很大。特別是幾何精度影響更大，其中直線度是關鍵，在加工過程中直線度的保證最難做到，對行程較長的液壓缸來說，液壓缸缸體內壁和活塞桿表面的直線度是影響液壓缸低速穩定性的主要因素。
三、解決辦法
１、液壓缸有桿腔和無桿腔存有氣體而產生的低速爬行，可通過反復運行液壓缸達到排氣的目的，必要時在管路或液壓缸的兩腔設置排氣裝置，在液壓系統工作時進行排氣。
２、液壓缸設計間隙不當產生的低速爬行，可正確設計液壓缸內部活塞和缸體、活塞桿和導向套之間的滑動配合間隙，理論上的配合間隙為Ｈ９／Ｎ或Ｈ９／ｆ８，也有Ｈ８／ｆ８的；根據本作者的經驗，液壓缸的缸徑和桿徑由小到大，如都按此來設計配合間隙，對于較大缸徑（≥２００ｍｍ）和桿徑（≥１４０ｍｍ）的配合間隙就顯得間隙過大，實際應過程中，這類液壓缸的低速爬行現象較小缸徑的液壓缸出現的多，國外此類液壓缸滑動面的配合間隙一般設計為０．０５ｍｍ∽０．１５ｍｍ，從實際比較的結果來看，液壓缸的低速爬行問題明顯改善。因此對大缸徑的液壓缸建議選用這種方法。
３、液壓缸內導向元件摩擦力不均勻產生的低速爬行，建議優先采用金屬作為導向支撐，如ＱＴ５００－７、ＺＱＡＬ９－４等，如采用非金屬支撐環，建議選用在油液中尺寸穩定性好的非金屬支撐環，特別是熱膨脹系數應小，另外對支撐環的厚度，必須嚴格控制尺寸公差和厚度的均勻性。
４、對于密封件材質問題引起的液壓缸低速爬行，建議在工況允許的條件下，優先采用以聚四氟乙烯作為密封的組合密封圈，如常用的格萊圈、斯特封等等；如選唇口密封，建議材料優選丁晴橡膠或類似材料的密封件，其跟隨性較好。
５、零部件加工精度的影響問題，在液壓缸的制造過程中應嚴格控制缸體內壁和活塞桿表面加工精度，特別是幾何精度，尤其直線度是關鍵，在國內加工工藝中，活塞桿表面的加工基本上是車后磨削，保證直線度問題不大，但對于缸體內壁的加工，其加工方法很多，有鏜削—滾壓、鏜削—珩磨、直接珩磨等，但由于國內材料的基礎水平較國外有差距，管材坯料直線度差，壁厚不均勻、硬度不均勻等因素，往往直接影響缸體內壁加工后的直線度，因此建議采用鏜削—滾壓、鏜削—珩磨工藝，如直接珩磨，則必須首先提高管材坯料的直線度。
除上述方法外，液壓缸的缸體壁厚在允許的情況下，安全系數盡量選大一些，使缸體厚壁增加，特別是高壓工況下使用的油缸，以減小油壓下的缸體變形，變形后的缸體也會引起液壓缸低速爬行。

液壓缸低速爬行的主要原因及解決方法：二

引言
爬行現象是液壓傳動中經常出現的不正常運動狀態，輕微的爬行使運動件產生目光不易覺察的振動，顯著的爬行使運動件產生大距離的跳動。爬行現象是很有害的，特別是在機床液壓系統中，若出現了爬行現象,將嚴重影響工件表面的加工質量(尺寸精度、定位精度和表面粗糙度)，降低刀具的使用壽命，加速導軌的磨損甚至使機床不能正常工作，特別是不需要人工操作的數控機床，爬行現象還對輪廓精度有更大的影響。因此,消除爬行現象對于改善機床液壓系統穩定性和提高機床加工精度是非常重要的。
1、爬行產生的機理：爬行的機理可用簡化的彈簧—物體模型來解釋。見圖1，在物體的右側作用一個恒力F=mgf,，通過一彈性繩索勻低速拖拽物體，彈簧的彈力為kx，當彈簧的彈力kx小于物體的最大靜摩擦力m gf時，物體不動；當彈力kx大于物體的最大靜摩擦力時，物體開始運動，這時動摩擦系數小于靜摩擦系數，摩擦力降低,kx>m gf。物體快速運動(向前沖)，致使kx又小于m gf，物體停止運動；當彈力kx大于物體的最大靜摩擦力時，物體又快速運動。如此循環，使物體產生跳躍式運動，這就是爬行現象。圖1彈簧—物體模型簡化，圖2產生爬行的原因及消除措施。對于機床的爬行，其故障現象各有不同：有有規律的爬行，也有無規律的爬行；有的爬行無規律且振幅大，有的爬行在極低的速度下才產生。產生這些不同爬行現象的原因各不相同，有些是機械方面的原因，有些是液壓方面的原因，有些主要是因油中進入了空氣，有些...

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