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液压机爬行有何特征?如何排除?

       液压机爬行是液压传动中经常出现的不正常运动状态,轻微时出现目光不易察觉的振动,严重时将出现大距离的跳动

       液压传动中的爬行现象是很有害的,特别是在磨床液压系统中,执行机构出现爬行,就不能磨削出合格工件。例如,磨床工作台产生爬行时,被磨工件表面粗糙度高;另外,像坐标镗床对工作位置要求很髙的机床产生爬行,很难实现精确定位。因此,消除爬行现象对于改善液压系统稳定性和提高机床加工精度是非常重要的。
       爬行现象一般发生在低速运动,在实际运动中,产生爬行多半与载荷大小、滑动表面的面压、别劲以及供油状况等问题有关。出现爬行现象时,除了应査明液压油本身问题外,还必须       对其外部条件加以调査研究,以便进行综合分析。
       (1) 液压缸阻力过大
       液压缸阻力过大俗称别劲,它是液压缸产生爬行现象主要原因之一。下面对液压缸阻力过大的原因进行分析
       ①由于装配不当,引起液压缸别劲液压缸装配不当很容易造成别劲,因此液压缸装配时,应严格执行装配工艺要求。液压缸装配后,活塞、活塞杆运动时,不应受弯、扭力的作用,密封摩擦阻力适宜,润滑条件良好等。
       ②因载荷反作用力使液压缸歪斜,引起别劲这种情况是液压缸工作时产生的别劲现象。无载荷时,多数场合检査不出来。带地脚的液压缸,因安装地脚刚性不足,引起的挠性变形就是属于这种情况。
       检测方法是:在液压缸与载荷之间,连接牵引力测定器,或在活塞杆滑动部分的顶端贴上应变仪传感器进行测定求出实际载荷与液压缸实际运动时所产生牵引力的差值,便可确定
       ③大行程液压缸的别劲现象卧式的大行程液压缸,当活塞从缸体的最里位置或活塞从最外位置(即活塞碰到活塞杆伸出一侧端盖时的位置)开始运动时活塞杆工作条件处于最不利的情况,尤其是前一种情况最为危险。因活塞杆的重力对活塞产生一个倾倒力矩,造成活塞滑动部位两端的接触面压力极大增高^ 活塞杆衬套上也存在同样的情形,活塞杆的转矩也作用在衬套滑动部位的两端局部圆面上,形成很大的表面接触压力。表面接触压力过大时,造成滑动面断油将出现爬行现象。
       活塞进人缸体最里位置时,产生的活塞面压异常増髙,从外部结构来看,并无解决办法。为防止面压升高,可减轻活塞杆的重量,增加活塞的宽度。例如采用无缝钢管作活塞杆,活塞体加长,外层铸上铜合金或加聚甲醛支承环作为滑动部分等。
       ④缸壁和衬套的烧结现象前述故障进一步发展,便可能发生烧结现象如果缸内进有异物,便加快烧结故障的发生^ 发生烧结部位的工作阻力增髙,此时液压缸将不能平滑运行
       ( 2 ) 密封圈对爬行的影响
       液压缸产生爬行现象,受密封件的影响很大。一般情况下,液压缸运动速度在5mm/s以下运行时,应该设法防止爬行现象产生。如果用通常办法解决无效,应对密封圈的选择加
       以注意D 有时必须采用特殊的密封形式才能防止爬行产生D为了消除爬行现象,密封圈应具备以下基本条件:
       a .密封材料的动摩擦阻力与静摩擦阻力之差要小;
       b .密封件结构合理,滑动阻力小;
       c .密封件的刚性要大,当受到拉伸力作用时,伸长量小;
       d .理想密封件的材料,应该是具有负的阻力特性,即滑动速度增大时,阻力也增大0 0 形密封圈 0 形密封圈是依靠强制的体积变形,即挤压作用增大接触面压力来实现密封作用的在低压下使用时,因其动摩擦阻力与静摩擦阻力之差较大,所以容易出现爬行现象。
       © U 形密封圈U 形密封圈是在无压时依靠唇缘变形的反作用力,产生面压以达到密封效果的。然而,随着内压的增髙,密封圈滑动部分的面积亦增大,接触面压力也增加t 密封效果得到提高,但静摩擦和动摩擦阻力之差也变大了。由于内压增高也影响到橡胶的弹性,使唇缘的接触阻力增大,U 形密封圈将发生倾倒及唇缘伸长引起爬行现象静阻力比动阻力髙,是因为唇缘与滑动面之间的润滑油膜被破坏以及橡胶被措向滑动表面的作用力,压人凸四不平的表面造成的^
       为了防止密封圈倾倒,可采取加支撑环的方法,如图2-28所示,以达到保持密封圈的稳定。如果U 形密封圈质量不佳,密封圈的底边一开始滑动时,即使在低压情况下也会发生密封圈的傾倒现象。
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       ③ V 形密封圈 V 形密封圈的材质如选用适当,在允许有少量泄漏的情况下,对密封圈加适当的压紧力,那么这种密封装置可以在低速运动下使用。
       材质为皮革或聚四氟乙烯的V 形圈适用于低速运行,只含丁腈橡胶的V 形密封圈,不适用于液压缸的低速运动。
       ④ J形和L 形密封圈这种类型的密封圈一般用于低压,而丁腈橡胶制品,可能由于形状关系,使用时液压缸容易产生爬行现象其原因是由于内压提髙后,接触面压力增大,滑动阻力也增大,由于密封圈唇缘处较薄,它将随着滑动阻力的变化而伸缩,因而引起爬行现象。
       聚四氟乙烯制品刚性较好,滑动阻力也小,动阻力与静阻力没有差别,因此,适用于低速进给的液压缸。
       ⑤ Y 形与Y x形密封圈 Y 形密封与Y x 形密封广泛用于液压设备的液压缸中,既作活塞密封用,又作活塞杆密封用。
       Y 形密封圈和Y x 形密封圈在使用过程中,因翻转造成摩擦阻力变化,或因磨损造成密封不好进空气时均有可能产生爬行。
       © 织物密封填料这是将浸有聚四氬乙烯和石墨的石棉线,编织成方形断面的绳状密封填实。在低压液压缸使用时,可将此填料涂以黄油缠在活塞杆的滑动处,低速进给阻力小、动作平稳,不易产生爬行。
       ⑦格来圈这是一种活塞用双向作用密封圈,如图2 -2 9所示。这种密封圈髙低压均适用,使用寿命长,且化学性能稳定。
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       敏感度的特点。
       活塞用格来圈是由一个耐磨的得而凯格来圈和一个弹性体组成。弹性体具有扩张用途,提供了零压时密封功能。可安装在往复运动、振动和螺旋运动的系统中D 工作压力可达或更髙;往复运动速度可达1 5m /s,螺旋运动和振动速度可达5m /s ; 工作温度为—50~+ 130T:,最高温度可达+ 225X:。连续工作温度超过130C , 将会缩短使用寿命,并应改用特殊的弹性体D这种密封装置不仅具有寿命长、活塞结构简单、紧凑的特点,而且更主要的优点是不会因硫化产生黏合的趋势、摩擦力小、没有润滑剂也能工作、不产生爬行a为了防止活塞与缸筒直接接触和密封件不受污染物的损害,工业上通常将格来圈与斯来圈(耐磨圈)一起使用,如图2 -3 0所示。
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       ⑧ 斯特封斯特封在髙压和低压的液压系统中,用作活塞杆用密封件,如图2 -3 1所示。这种密封装置具有耐用、摩擦力小、结构简单、使用寿命长和装配方便等优点。
       斯特封包含一个由得而凯材料制成的圆环及一个弹性体,弹性体用来提供预紧力。得而凯是聚四氟乙烯化合物,其摩擦因数小,有很好的耐磨性和形状稳定性。其特殊结构,保证了在低压工作时有极好的密封效果。
       斯特封可用于往复运动、振动和螺旋运动的装置中。动密封工作压力可达80MPa,静密封工作压力可更高。工作速度和使用温度与格来圈类似。当两个斯特封串联使用时,可以得到实际为零泄漏的密封效果,如图2 -3 2所示。使用橡胶密封件,常常在低速时产生振动和爬行,斯特封的启动摩擦力等于或低于动摩擦力,使用斯特封可以消除爬行。
       由于斯特封有极好的滑动和耐磨特性,所以使用可靠,寿命极长。斯特封也可用在单向外径密封。
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       ⑨ 双特槽密封当一般情况下,常把橡胶0 形密封圈作为动密封圈使用。但当工作压力较髙、运动副间隙较大、静态和动态摩擦较低时,O 形圈的使用寿命将会明显地缩短。为此,防止挤出和减小摩擦,提髙O 形密封圈的性能是非常重要的。作为0 形密封圈的补充,双特槽密封装置是比较理想的结构(如图2 -3 3 ),其尺寸系列及间隙如表2 -1所示。
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       双特槽密封可以直接装在现有的0 形密封圈的沟槽内,或者装在0 形密封圈加挡圈的沟槽内。双特槽密封圈用得而抗和得而凯制成,是改进型聚四氟乙烯材料,其特点是具有极好的耐磨损寿命和摩擦特性,它的摩擦力只有普通0 形密封圈的4 0%~80% 。
       这种双特槽密封结构可以防止0 形圈从滑动表面间挤出及磨损<_就原理而论,双特槽密封工作起来像两个挡圈,并由一个筒形元件连接起来,因此减少了 0 形密封圈的摩擦,现在o 形密封圈已经从动密封变为静密封,而双特槽密封变为新型的动密封。
       双特槽密封既可用于改进现有0 形密封件,又可作为新结构使用,其安装空间并不比0 形密封圈的大。
       特殊设计的双特槽密封,适用于温度剧烈变化和活塞杆有径向或轴向振动的工况。
       双特槽密封的工作压力可达3 5M P a ,振动时速度可达15m/S,往复和螺旋运动速度可达5 m / s ,温度与格来圈相似双特槽密封也可用于外径密封。
       双特槽密封的优点除了沟槽结构简单、不会从间隙中挤出、没有因硫化而产生黏合的趋势外,摩擦小,不会发生爬行是它的主要特点。
       (3) 液压缸进人空气对爬行的影响
       液压缸内若有空气,则一开始供压力油时,缸内的空气即起蓄能器作用,压力升髙的速度就会变惺。当供油压力克服活塞的静摩擦阻力之后,活塞开始启动时,活塞的阻力即减小为动摩擦阻力,缸内积存空气所贮存的压力能推动活塞向前一冲,这时缸内压力又迅速降
       如果液压缸内部压力降到低于克服动摩擦阻力所需的压力值时,活塞停止运动。由于继续向液压缸内供压力油,缸内空气被压缩,压力升髙,当压力达到克服静摩擦阻力时,活塞又开始向前一冲。这样,反复进行,便产生爬行现象。这是缸内空气的可压缩性对阻力变化的必然反应。同样,液压缸在有负载的情况下,由于负载不可能是绝对恒定,所以只要液压缸内有过量的空气,将必然产生爬行现象-
       液压缸内浸人空气的原因主要有:液压缸内空气未排尽低速运动的液压缸,特别是严格要求不能产生爬行现象设备上使用的液压缸,其工作运动之前必须充分排除空气。有些液压缸中活塞杆的导向套较长,空气不容易排尽,如图2 -3 4所示^ 在这种情况下,排气阀设计在什么位置很重要^设计时应注意两个原则:一是设计在最髙位置,如横向工作的液压缸;二是设计在易于积气的地方,如图2 -3 5所示。

       作者: 东莞市鸿企机械有限公司网络部修订 2014-04-15 16:30:18

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