液壓缸低速爬行的原因及措施
1.故障現(xiàn)象
在實際工作中,經常會出現(xiàn)液壓缸的運動速度平穩(wěn)性下降,使液壓系統(tǒng)產生波動或振動,工作質量嚴重下降,當液壓缸的運動加快時,這種現(xiàn)象會減弱。特別在低速運行時,這個問題表現(xiàn)得最為突出,有明顯的一動一跳的現(xiàn)象,即出現(xiàn)了低速爬行現(xiàn)象,嚴重影響了工作的連續(xù)性,使工作精度及質量降低。
2.原固分析
(1)液壓缸運行速度的影響。
有大量的參考文獻可知液壓缸低速爬行時,形成原因與液壓缸的運行速度大小有直接關系。當液壓缸及其所帶動工作部件質量和載荷一定時,運行速度較高時,根本不會出現(xiàn)爬行現(xiàn)象,只有當其運行速度降低到一定程度(某一臨界值)時,爬行才會出現(xiàn)。
(2)摩擦系數(shù)的影響。
液壓缸會爬行的主要原因是運動副之間的摩擦系數(shù)要隨著運動副之間的相對滑動速度改變而改變。液壓缸低速階段運行時,相對運行速度存在一個最小值,當相對運行速度低于這個最小速度時,運動副之間的摩擦系數(shù)低于靜摩擦系數(shù),這種情況下,運動部件會產生加速度,如果彈性動力超過阻尼力時,這時所產生的加速度是正的,如果相反則為負的加速度,那么這種正負交替變化的加速度就會使運動部件產生震蕩;當相對運行速度超過這個最小速度時,運動副之間的摩擦系數(shù)隨相對運行速度變大而變大,具有正阻尼特性,這種特性會阻止運動部件震蕩的出現(xiàn)。運動副之間的摩擦系數(shù)要隨著運動副之間的相對滑動速度改變而改變,是由于運動副之間的潤滑條件的變化而引起的。當運動副處于靜止位置時,運動副之間屬于干摩擦或半干摩擦;當運動副之間產生相對運動時,運動副之間會進來潤滑油(液壓油),就會使運動副之間的摩擦逐漸變?yōu)闈衲Σ?,并在運動副之間形成一層油膜,這時摩擦系數(shù)變?yōu)樽钚。粝鄬\行速度進一步加大,油膜之間油分子的摩擦力也會加大,就表現(xiàn)為摩擦系數(shù)逐漸增大。
(3)系統(tǒng)剛度的影響。系統(tǒng)的剛度不足,也是產生爬行的一個主要原因。如果液壓油中進入空氣或混入一定的空氣,液壓油的可壓縮性增大,彈性模量發(fā)生變化,就會使液壓油的剛度急劇下降,引起爬行。
(4)阻力的影響。液壓缸所帶動一起運動的工作部件質量越大或負載越大,需要克服的運行阻力就越大,運行需要的作用力也就越大,產生爬行的可能也越大。
(5)液壓缸及其工作部件配合精度的影響。當液壓缸與運行導軌不平行時;當液壓缸的活塞桿發(fā)生局部或全長彎曲時;當活塞桿與活塞同軸度下降時;當活塞桿兩端的螺母壓得過緊時;當液壓缸缸筒內表面與活塞配合精度下降時等。這些因素的出現(xiàn),在液壓缸運行時,會產生機械阻力增大,使運行速度變小,在低速時就會產生爬行。
(6)流量及壓力變化的影響。當液壓泵、各種控制調節(jié)閥及液壓缸出現(xiàn)漏油時,進入到液壓缸的流量及從液壓缸流出的流量就會發(fā)生變化,導致爬行的出現(xiàn)。當液壓系統(tǒng)的液壓油被污染時,就會使系統(tǒng)中的壓力控制閥和流量控制閥被油中的污物堵塞,從而造成壓力和流量的波動。如果調速閥中的減壓閥閥芯被污物卡死,它的流量就隨運行阻力而波動。如果液壓油的黏度小或因系統(tǒng)溫度升高導致液壓油的黏度變小,壓力控制閥的控制壓力就會不穩(wěn)定,引起壓力產生波動。系統(tǒng)中流量和壓力的波動,都會直接使液壓缸產生爬行。流量控制閥過流截面越小,越容易堵塞,也越容易產生爬行。
3.措施
(1)保證液壓缸的運行最低速度足夠大。根據(jù)液壓缸在工作時的實際情況,計算出保證液壓缸穩(wěn)定運行的臨界速度值,在液壓缸正常工作時,一定要保證其運行速度大于其臨界值。
(2)保證運動副表面的潤滑良好。保證潤滑良好,是減小摩擦系數(shù)和摩擦力的主要方法,也是避免產生爬行的主要措施之一。為此要使運動副表面保持良好的潤滑狀態(tài),在一些必要的情況下,可以采用靜壓導軌或滾動導軌來代替普通滑動面,同時采用高壓潤滑代替滴油潤滑,還可以在普通潤滑油中添加極壓添加劑,使其潤滑油的強度得以提高,就可以滿足載荷較大的工況的要求而不發(fā)生爬行現(xiàn)象。
(3)保證系統(tǒng)剛度足夠大。必須保證空氣不得進入液壓系統(tǒng),保證液壓油的剛度不降低,從而就保證系統(tǒng)剛度足夠大,液壓缸就不會出現(xiàn)爬行??諝膺M入的途徑很多,一般情況下,要經常檢查油管及管接頭是否油油,特別是吸油管漏氣影響更為嚴重,發(fā)現(xiàn)問題應及時處理。當發(fā)現(xiàn)液壓缸內有空氣時(特別是液壓缸位置較高時,內有存空氣可能性更大,要經常檢查),應打開液壓缸上的排氣裝置,讓液壓缸空行程運行幾個行程,使其空氣排凈。在排氣時,一定要注意排氣裝置打開和關閉的時間,當活塞到達行程末端位置時,在壓力升高的瞬間迅速打開排氣裝置,而在活塞開始返回之前應立即關閉排氣裝置。在排氣時,能聽到排除氣流聲,接著還能看到排出的白濁的泡沫狀油液,氣體排盡后從排氣口排出的就是清色的油。利用我們的肉眼就可判斷排氣是否徹底。
在液壓缸運行速度較低時,在液壓油中空氣量即使很少,系統(tǒng)的剛度也會降低,液壓缸出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。這種情況下,可在回油路中設置一個背壓閥,也可以采取回油調速回路來控制,采取這些措施就可以使系統(tǒng)的剛度增大,液壓缸就不容易產生爬行或出現(xiàn)振動。
(4)盡量減少阻力。首先防止液壓缸超載,再者盡量減輕工作部件的質量,使液壓缸能在阻力較小的情況下工作。為減輕液壓缸工作時的阻力,運動副之間的摩擦阻力也應該越小越好,要保持良好的潤滑。
(5)恢復液壓缸及其工作部件配合精度。檢查并測量活塞的形狀和尺寸,然后根據(jù)實際情況采取相應措施,予以修復;檢查活塞與缸筒配合間隙的大小,若間隙過大,根據(jù)實際情況修復缸筒或更換活塞,最后保證活塞與缸筒的配合間隙應在0.04~0.06 mm范圍內;當缸筒損壞(上面有劃傷,縱向呈腰鼓形,截面呈橢圓形以及銹蝕等)比較嚴重時,應用珩磨的方法來修復;檢查活塞桿的彎曲程度,可把活塞桿放在V形塊上用千分表檢查,根據(jù)情況可放在校直機上校直,也可用手壓機人工校直,修復后使其直線度、圓度和圓柱度都滿足要求。
正確安裝液壓缸是保證液壓缸及其工作部件配合精度的關鍵,若安裝不好,就會造成液壓缸運行不平穩(wěn),出現(xiàn)“別勁”現(xiàn)象。
(6)使流量及壓力波動減小。首先檢查確保液壓泵、各種控制調節(jié)閥及液壓缸能正常工作,在工作時沒有明顯的漏油現(xiàn)象。當出現(xiàn)漏油現(xiàn)象時根據(jù)實際情況及時解決。如果漏油是由于密封件材質問題引起的,通過大量實踐證明采用以聚四氟乙烯材料制成的格萊圈、斯特封等密封效果很好;如果是唇形密封,最好選用丁腈橡膠或類似材料的密封件,它的跟隨性能很好。
檢查壓力控制閥和流量控制閥被油中的污物堵塞,發(fā)現(xiàn)問題及時排除,
接著還要檢查液壓油的情況,看看液壓油是否被嚴重污染;是否存在有水進入油中的現(xiàn)象;檢查油的黏度是否符合要求;液壓油是否被乳化等。當發(fā)生以上現(xiàn)象時應及時更換液壓油。