在液壓系統(tǒng)中,由于流進或流出執(zhí)行元件(液壓缸、液壓馬達)的流量不穩(wěn)定,出現(xiàn)間隙式的斷流現(xiàn)象,使得執(zhí)行機械的運動產(chǎn)生滑動與停止交替出現(xiàn)的現(xiàn)象,稱為爬行現(xiàn)象。它是由于干摩擦力的特性而產(chǎn)生的一種自激振動,一般只在低速時產(chǎn)生。
爬行現(xiàn)象容易產(chǎn)生在傳動系統(tǒng)剛度低、滑動面潤滑不良的運動系統(tǒng)中。在機械傳動中,兩滑動面間有壓力時就有摩擦阻力產(chǎn)生。摩擦力F決定于滑動面間的正壓力N及摩擦系數(shù)μ,即F=μN。摩擦系數(shù)的大小決定了摩擦表面粗糙度、摩擦面材料性質(zhì)、摩擦面間的潤滑條件、相對運動速度及摩擦面運動前的停止時間等。
摩擦力矩與運動速度的關系
當相對滑動面為金屬并且有液體潤滑時,摩擦力矩與速度的變化規(guī)律見上圖。
從上圖中看出點1到點2為摩擦力矩由靜力矩轉(zhuǎn)為動力矩,從點2到點3,隨著運動速度增加,摩擦力矩下降,這就是所謂的摩擦力矩負阻尼特性(也稱摩擦力矩降落特性),是產(chǎn)生低速爬行的主要原因。此時,摩擦力矩隨運動速度增加而下降的原因,主要是由于潤滑條件的變化、物體靜止時,兩潤滑面間的潤滑油被擠出,呈干摩擦或近似于干摩擦狀態(tài);直到速度增加到點3時,*轉(zhuǎn)化為濕摩擦,這時兩金屬間建立了一層油膜,被油分子隔開,此時摩擦力矩呈正阻尼特性,能阻止物體產(chǎn)生高速運動。運動速度繼續(xù)增大,摩擦力矩也繼續(xù)增大(因為潤滑油有粘性),當運動速度增加到一定數(shù)值時,摩擦力矩不再隨速度變化而變化。摩擦力矩的變化是復雜的,速度與加速度都在迅速變化(如振動)的過程中,摩擦力矩與速度的關系不大,而與加速度的關系很密切。
其次,產(chǎn)生爬行的原因是油液剛度不穩(wěn)定,特別是液壓系統(tǒng)中混入一定的空氣,空氣的可壓縮性使油液也具有一定的可壓縮性。這些空氣在分區(qū)內(nèi)受到壓縮而溶入油內(nèi),在低壓時會自動膨脹,高壓時會自動收縮,時而膨脹,所以形成工作臺運動時出現(xiàn)脈沖現(xiàn)象,從而使液壓傳動工作臺產(chǎn)生爬行。
另外,液壓缸內(nèi)部有水分進入、關鍵工作表面加工精度不符合要求、密封不當?shù)纫捕际钱a(chǎn)生爬行現(xiàn)象的原因。
二、爬行對加工質(zhì)量的影響
爬行現(xiàn)象對于工件加工質(zhì)量的影響,主要表現(xiàn)在以下三個方面:
1、影響工件的加工精度
工件的幾何尺寸是靠工件和刀具之間保持一定的相對位置達到的,這可通過移動工件或刀具,或者同時移動工件和刀具來實現(xiàn)。如果刀具或工件運動時產(chǎn)生爬行現(xiàn)象,不能的控制速度和距離時,加工精度就要降低。例如精密外圓磨床砂輪架在橫向進給時產(chǎn)生爬行,砂輪架呈跳躍式前進,就會偏離正確位置若干微米,這種情況下就難以實現(xiàn)所要求的1~2μm的微量橫向進給,加工出來的工件也就達不到所要求的加工精度。
2、影響機床的定位精度
精密坐標鏜床的定位精度要求高達2μm,工作臺的調(diào)整定位是在低速運動的條件下實現(xiàn)的(因為運動慣性可能影響到準確定位,一般在定位之前由高速變?yōu)榈退伲?,但是低速往往產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。如果工作臺產(chǎn)生爬行,就會使得工作臺偏離正確位子若干微米,達不到所要求的定位精度,故使加工出來的工件孔距超差。
3、影響加工表面的粗糙度
如果磨床工作臺和車床刀架在低速進給時產(chǎn)生爬行,就會在工件表面留下波紋,從而影響到加工表面的粗糙度,使表面粗糙度值加大。
三、消除爬行現(xiàn)象的措施
某些機床,由于工作性能的要求,采用極低的運動速度,例如坐標鏜床工作臺定位前采用低速易于實現(xiàn)定位,為了滿足其均勻的低速要求,應設法消除爬行問題。
解決液壓傳動的爬行問題時,除了加強工作臺導軌副的潤滑、校正活塞桿變形、刮研導軌面、正確安裝油路零部件、按操作規(guī)程操作外,排除液壓系統(tǒng)內(nèi)存在的空氣或防止空氣也是至關重要的。
若儲油箱的油面上有大量的泡沫,則表明液壓系統(tǒng)中有空氣存在。在這種情況下,常采用的方法是:首先檢查分析氣體進入系統(tǒng)的原因,然后即可采取相應的措施。如油箱油位低于油標時,應及時添加液壓油或更換較長的同直徑的吸油管,并把放氣閥打開,將工作臺以較高的速度以zui大行程往復運動一段時間,排除空氣、恢復機床正常工作。
如因液壓系統(tǒng)內(nèi)部液壓部件密封不良而進入空氣,這時應該消除或減少間隙,提高密封性能,防止空氣進入。由于液壓泵吸油管處的過濾網(wǎng)被雜志堵塞,從而使吸油管道造成局部真空,由此進入空氣。只要將過濾網(wǎng)拆下來清洗干凈或更換新的即可。液壓油應每隔3~5個月過濾一次。新機床在3個月內(nèi)應該經(jīng)常檢查油路。油液必要時應隨時過濾和幾時更換。在灌入過濾后的新油前,應將床身油箱內(nèi)部*清洗干凈。如果是操縱箱或油路設計的缺陷使得結(jié)構(gòu)不合理,致使空氣進入液壓系統(tǒng),則應改進設計。
產(chǎn)生爬行現(xiàn)象的原因很多,解決的途徑也多種多樣。在實踐生產(chǎn)中,則應從實際出發(fā),具體問題具體分析,相信總能找到消除爬行現(xiàn)象的方法。
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