液壓缸低速爬行的主要原因及解決方法
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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(tǒng)中重要的執(zhí)行元件,其性能的好壞直接影響液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性,尤其是性能要求高的主機,液壓缸的低速穩(wěn)定性對液壓系統(tǒng)至關重要,本文從液壓缸低速爬行的現(xiàn)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(wěn)定性
一、液壓缸低速爬行的現(xiàn)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(xiàn)速度不均勻現(xiàn)象,并有時伴有振動和異響,從而引起整個液壓系統(tǒng)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(xiàn),有時速度快了,這種現(xiàn)象會減輕。除因液壓系統(tǒng)管路引起這種現(xiàn)象以外,液壓缸自身產生的振動也經常引發(fā)此類現(xiàn)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(fā)生氣體瞬間爆炸,從而引起液壓缸的速度不穩(wěn)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(huán)等,特別是非金屬支撐環(huán)尺寸不均勻,一些非金屬支撐環(huán)隨油溫變化尺寸增大或減小,即在油液中尺寸穩(wěn)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(wěn)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(qū)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(wěn)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(wěn)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(tǒng)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(xiàn)象較小缸徑的液壓缸出現(xiàn)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(yōu)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(huán),建議選用在油液中尺寸穩(wěn)定性好的非金屬支撐環(huán),特別是熱膨脹系數(shù)應小,另外對支撐環(huán)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(yōu)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(yōu)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(shù)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(xiàn)象是液壓傳動中經常出現(xiàn)的不正常運動狀態(tài),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(xiàn)象是很有害的,特別是在機床液壓系統(tǒng)中,若出現(xiàn)了爬行現(xiàn)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(shù)控機床,爬行現(xiàn)象還對輪廓精度有更大的影響。因此,消除爬行現(xiàn)象對于改善機床液壓系統(tǒng)穩(wěn)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(shù)小于靜摩擦系數(shù),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(huán),使物體產生跳躍式運動,這就是爬行現(xiàn)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(xiàn)象各有不同:有有規(guī)律的爬行,也有無規(guī)律的爬行;有的爬行無規(guī)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(xiàn)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...