摘 要:本文針對工程機械及大型設備液壓系統(tǒng)產(chǎn)生爬行的現(xiàn)象,綜合分析系統(tǒng)中各方面的具體作用及結構,分別提出了導致爬行產(chǎn)生的具體原因以及對系統(tǒng)造成的危害,并提出了一系列的解決措施。
    關鍵詞：行走機械;機床設備;液壓缸;爬行.

1、引言
   工程機械以及大型設備的液壓系統(tǒng)有著比較復雜的運行情況。它包括眾多的執(zhí)行元件,互相協(xié)作完成各種復雜的動作,來實現(xiàn)機械或設備的功能,但由于種種原因會讓液壓系統(tǒng)在運行過程中產(chǎn)生各種問題,而這些問題一般都會反映到液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件--液壓缸上。下面從工程機械和車床設備兩種系統(tǒng)來介紹一下液壓缸產(chǎn)生爬行的原因。
2、行走工程機械
   在工程機械系統(tǒng)中包含的液壓元件主要有:泵、馬達、減速機、各種閥塊以及液壓缸。液壓缸是液壓系統(tǒng)中最常用的執(zhí)行元件,當液壓缸出現(xiàn)爬行問題時為了避免大量地盲目拆卸,提高效率,減少液壓件的浪費,要進行必要的故障分析。下面以一個實例對液壓缸的執(zhí)行中所產(chǎn)生的問題來進行分析:
   一個缸徑￠168mm、行程程250mm的液壓缸,工作壓力24MPa,負載3Ot,如果1min頂出一次也即頂出速度4mm/s,選用的油泵為15L。出現(xiàn)爬行現(xiàn)象的原因是什么?
  經(jīng)過分析液壓缸出現(xiàn)爬行的原因大致有以下幾個方面。
2.1 液壓缸自身的原因
   勻速液壓缸自身的原因主要是液壓缸在裝配完畢試壓過程中就發(fā)生的爬行現(xiàn)象。主要由以下幾點引起。
  (1)液壓缸本身的設計問題。即設計過程中出現(xiàn)的參數(shù)不合理因素。
  (2)液壓缸的加工精度。加工精度會直接影響液壓缸的使用。
  一般在加工過程中應當保證:
  缸筒、活塞桿直線度:0.1:1000，圓度:0.01-0.02mm。
  在實際加工中這個精度用數(shù)控設備比較容易保證,如果普通的車床、鏜床加工的工件就難以保證;還有加工的工藝如果制定的不合理也會使加工的精度難以保證。另外，液壓缸內(nèi)璧和活塞桿外徑采用鍍鉻處理,提高運動精度,也能夠防止液壓缸爬行。
  (3)密封件的選擇:密封件的選擇必須合適,尺寸偏大或偏小都會造成爬行現(xiàn)象的發(fā)生，盡量選用密封阻力小的密封件,另外選擇導向環(huán)密封最好用進口的。本例中液壓缸的密封圈如果配備4mm/s的速度應當用低速密封。
  導向環(huán)可以是PTFE,也可以是酚醛樹脂的,密封最好選擇組合的格萊圈、斯特封。如果密封件選擇不合適,過松或過緊都會造成液壓缸爬行。
  (4)油液的清浩度
  油液的清浩度一般要達到NS9級以上,如果低于這個標準,則有可能產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。
  (5)油口的位置
  油冂的位置如果不合適會有空氣進入液壓缸,這樣液壓缸就會產(chǎn)生爬行。
  (6)油液中是否有空氣。
  油液中如果有空氣肯定會使液壓缸產(chǎn)生爬行。
  (7)為液壓缸加一個緩沖裝置。
2.2、自檢系統(tǒng)問題
  (1)油泵的選型是關鍵,太大或太小的輸出壓力,都會導致油溫升高,導致一系列的問題出現(xiàn)。必須在設計時給泵留出一定的余量。我們所列舉的問題是負載在3O-50T之間波動,機械運行中液壓缸速度少于5Omm/s的話就會有明顯的爬行現(xiàn)象,并非泵流量不夠所致。因此可以首先排除泵的問題。
  (2)液壓缸的爬行主要由油量決定,但是當壓力產(chǎn)生波動的時候液壓缸也有可能爬行,負載的大副波動也是問題的關鍵,設計時應在回路加設背壓閥。進油加調(diào)速,回油加背壓,還應注意控制換向閥的內(nèi)泄。油路選用合理的節(jié)流調(diào)速閥可以消除系統(tǒng)壓力波動時的影響,這樣才不會有抖動和爬行。并且在設計時還應計算各種閥的通阻力。
  (3)負載30T的話應該加上液壓鎖,不管是為控制爬行也好,為了整個設備的安全也應當加上這個裝置。
2.3、使用的原因
   工程機械在使用過程中,常常由于使用不當造成液壓系統(tǒng)的油液遭到污染。
  (一)油液中混入水分
 （1)油箱蓋因冷熱交替而使空氣中的水分凝結成水珠落入油中。
 （2）冷卻器或熱交換器密封損壞或冷卻管破裂使水漏入油中。
 （3）通過液壓缸活塞桿密封不嚴密處進入系統(tǒng)的潮濕空氣凝聚成水珠。
 （4）加油時帶入的水分以及油液暴露于潮濕環(huán)境中與水發(fā)生親合作用而吸收的水。
   油液中混入水分后的危害主要有以下幾點:使液壓油乳化;使系統(tǒng)內(nèi)部生銹;產(chǎn)生化學反應加速液壓油的惡化、氧化、產(chǎn)生大量油泥;堵塞、卡死元器件。
  (二)油中混入各種雜質(zhì)顆粒
  油液中的固態(tài)污染物主要以顆粒狀存在。這些雜質(zhì)有的是元件加工和裝配過程中殘留的,有的是液壓元件在工作過程中產(chǎn)生的,有的源于外界雜質(zhì)的侵入,其危害是:
 （1)油中的各種顆粒雜質(zhì)會對泵和馬達造成危害,如卡死或加劇磨損。
 （2)油中各種顆粒雜質(zhì)會對液壓缸造成危害,造成拉傷或磨損導致液壓缸不動作。
 （3)油中的污染顆粒會對各種閥類元件造成危害。顆粒堵塞會造成閥動作失靈,使閥類元件運動副過早磨損,配合間隙加大,性能惡化。
 （4)污染物繁殖細菌,加劇油液老化,使油液發(fā)黑發(fā)臭,更進一步產(chǎn)生污染。
  (三)油中侵入空氣
  油液中的空氣主要來源于松動的管接頭、不緊密元件接合面、暴露在油面上的油管以及密封失效處,暴露在大氣中也會溶入空氣。此外,當油箱內(nèi)的油較少時,加速了液壓油的循環(huán),使氣泡排除困難,同時油泵吸油管“吃油”深度不夠也使空氣容易進入。
  混入液壓系統(tǒng)的空氣,對液壓系統(tǒng)等產(chǎn)生重大的影響,可能出現(xiàn)振動、噪聲、壓力波動、液壓元件不穩(wěn)、運動部件產(chǎn)生爬行、換向沖擊,定位不準或動作錯亂等故障,同時還使功耗上升,油液氧化加速以及油的潤滑性能降低。
3、機床設備實例
   爬行是機床低速運動時常見的故障,由于液壓系統(tǒng)的封閉性及多種故障表現(xiàn)模式,使得上述故障的分析過程比較復雜,本文就ZHIXB系列組合機床這一實例進行詳細分析。
   設備的故障狀況主要表現(xiàn)為: 執(zhí)行元件快速時動作正常,轉(zhuǎn)為工進即開始爬行,下面從系統(tǒng)的各方面綜合分析設備產(chǎn)生故障的詳細原因。
3.1液壓系統(tǒng)油液中混有空氣導致爬行故障
   混入液壓系統(tǒng)的空氣以氣泡形式存在于液壓油中，使油液的可壓縮性急劇增加,由于執(zhí)行元件負載的波動使油液壓力產(chǎn)生脈動,導致氣體膨脹或收縮而引起執(zhí)行器供油流量明顯變化,表現(xiàn)出低速時忽快忽慢、甚至時斷時續(xù)的爬行現(xiàn)象。液壓系統(tǒng)混有空氣可按兩種情況分析。
  (1)液壓泵連續(xù)進氣
  主要的故障現(xiàn)象是壓力表顯示值較低,液壓缸工作無力,油面有氣泡,甚至出現(xiàn)油液發(fā)白及尖叫聲。造成這種情況的原因主要是由于液壓泵吸油側(cè)油管接頭螺母松動而吸氣;密封件損壞或密封不可靠而進氣;油箱內(nèi)油液不足,油面過低,吸油管在吸油時因液面波浪狀導致吸油管端間斷性地露出液面而吸入空氣;吸油過濾器堵塞使吸油管形成局部真空產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象。
  (2)液壓系統(tǒng)內(nèi)存有空氣
   故障現(xiàn)象為壓力表顯示值正�；蛏云�低,液壓缸兩端爬行,并伴有振動及強烈的噪聲,油箱無氣泡或氣泡較少。故障原因有3種情況:一是液壓系統(tǒng)裝配過程中存有空氣;二是系統(tǒng)個別區(qū)域形成局部真空;三是液壓系統(tǒng)高壓區(qū)有密封不可靠或外漏處, 工作時表現(xiàn)為漏油、不工作時則進入空氣。
3.2、導軌滑動副摩擦阻力不均導致爬行故障
  (1)導軌面潤滑條件不良
   故障表現(xiàn)為壓力表顯示值正常,用手觸檢執(zhí)行元件有輕微擺振且節(jié)奏感很強。故障原因主要是執(zhí)行器低速運動時潤滑油油楔作用減弱,油膜厚度減小;安裝時導軌面刮點不合要求、過多過少等都會造成油膜破裂形成局部或大部分的半干摩擦或干摩擦,從而出現(xiàn)爬行。
  (2)機械運動機構裝配制造精度差
  故障表顯示壓力值較高或稍高,爬行部位及規(guī)律性較強,甚至伴有抖動。故障原因是運動部件的原始加工尺寸精度發(fā)生變化、裝配精度低均會導致摩擦阻力不均,容易引起執(zhí)行器產(chǎn)生爬行。
3.3、液壓元件內(nèi)漏或失靈
   若系統(tǒng)中的液壓元件磨損、堵塞、卡死失靈也會造成低速爬行。低速運動時則會對液壓缸回油流量有較大影響,負載波動使壓力脈動時造成管路中的各種液壓閥芯失效和堵塞,密封件損壞造成液壓管路不暢,液壓缸爬行。
  通過以上兩個實例分析，當機器出現(xiàn)故障時,我們根據(jù)故障的外在表象來找出故障產(chǎn)生的內(nèi)在原因,這樣才能判斷準確。在正確分析的基礎之上,做出科學的解決方法，最大限度地縮小不必要的拆修工作,從設計、加工、裝配、使用等方面找到根本原因,對最有可能的故障源進行檢測維修,這樣才能夠徹底解決問題。
        參 考 文 獻
[l] 陳克興,李川奇。設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術[M]。北京:科技文獻出版社,1991。
[2] 廣州機床研究所.機床液壓傳動設計指導手冊[M].廣州:廣州教育出版社,1994。
[3] 李梅.周玉文.液壓系統(tǒng)動態(tài)建模中剛性問題的研究[J]。液壓氣動與密封,2006(2)。
[4] 王昌焱.淺談全液壓式注塑機機液壓系統(tǒng)功率損耗[J]。液壓氣動與密封,2007(2).
[5] 陳新響,等.液壓系統(tǒng)主要故障分折及對策[J].液壓氣動與密封,2007(2).
[6] 原向東,李運華.鋪軌機行走液壓系統(tǒng)復合控制研究[J].液壓氣動與密封2007(6).
[7] 何夢輝.液壓系統(tǒng)中電磁比例閥振動的解決案例[J].液壓氣動與密封2007(3).