液压系统中爬行现象故障分析

摘  要：本文针对液压系统产生爬行的现象，综合分析系统中各方面的具体作用及结构，分别提出了导致爬行产生的具体原因，并提出了一系列的解决措施。

关键词：爬行 液压缸 摩擦阻力

Abstract： Aiming at the phenomenon of crawling in the hydraulic system， this paper comprehensively analyzes the specific functions and structures of various aspects in the system， puts forward the specific causes of crawling， and puts forward a series of solutions.

Abstract：KEYS：Crawl;Hydraulic cylinder;Friction resistance

0引言

“爬行”是液压传动中经常出现的不正常运动状态。轻微的爬行使运动件产生目光不易觉察的振动;显著的“爬行”使运动件产生大距离地跳动。液压传动中的爬行现象是很有害的，特别是在工件加工类液压系统中，执行机构出现爬行，就不能加工出合格的工件。因此，消除爬行现象对于改善液压系统的稳定性和提高机构运行精度是非常重要的。

1爬行原因故障分析

一、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。

（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，多数场合检查不出来。带地脚的液压缸，因安装地脚刚性不足，引起的挠性变形。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，如热连轧支撑辊推拉缸。当活塞从缸体的最内端位置，或活塞从最外端位置（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。因活塞杆的重量对活塞产生一个倾斜力矩，造成活塞滑动部位两端接触面的压力极大增高。活塞杆衬套存在同样的情形，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。表面接触压力过太时，造成滑动面断油将出现爬行现象活塞进入缸体最内端位置时，产生的活塞面压异常增高，从外部结构来看，为防止面压升高，可减轻活塞杆的重量，增加活塞的宽度，或加聚甲醛支承环作为滑动部分等

（4）缸壁和衬套的烧接现象

前述故障进一步发展.便可能发生烧接现象。如果缸内进有异物。便加快烧接故障的发生，导致烧接部位的工作阻力增高，此时液压缸将不能平滑运行。

二、液压缸进入空气对爬行的影响

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，压力升高的速度就会变慢。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，缸内积存的空气所储存的压力能推动活塞向前冲行，这是缸内压力又迅速降低，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，压力升高，当压力达到克服静摩擦阻力时，活塞又开始向前冲行。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，所以只要液压缸缸内有空气，就必然产生爬行现象。

液压缸内侵入空气的原因主要有以下几个方面：

（1）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。这种情况下，排气阀设在什么位置很重要。设计时应注意两个原则：一是设计在最高位;二是设计在易于积气的地方。

（2）液压缸内形成负压

当负载速度大于液压缸输入流量所产生的速度时，该液压缸腔内将会出现负压。若活塞杆采用唇形密封圈，因其密封圈是有方向性的，唇缘里侧加压时则有密封作用，若缸内变成了负压，则密封圈外侧大气压大于内侧的压力，这时就要从外侧向内侧漏入空气。

这种情况下防止缸内产生负压的办法较多，如在回油路上设置背压阀;采用回油节流调速等措施。

（3）弯曲的管路中积有空气

与液压缸连接的管路有弯曲时.特别是高处弯曲，空气向高处积聚，很难排尽。为了排尽管路中的空气.应在管路的最高处安装排气阀。

（4）直通管路积存空气

在有些液压系统中，液压缸到换向阀之间的管路较长，其容积大于液压缸的容积，如锕铣厂高炉液压最统就存在这种工况。当液压缸工作时，进入液压缸工作腔的压力油是换向阀到液压缸进油口间管路中的油液.而从液压缸非工作腔排出的油液置换了回油管路中的油液，即回油管路中的油液回油箱，液压缸非工怍腔的油液回到回油管路中。這样液压缸中的油液只是在管路和缸之间来回运动，并没有参与整个系统的油液循环。在这种工况下，油液中的空气很难排掉。

为了排除这部分液压油中的空气，直在液压缸或管路的最高处安装排气阀，随时排出积存的空气。

（5）液压泵吸油侧进八空气

由液压泵吸油工作原理可知，泵吸油侧有一定的真空度.真空度的高低与泵至油箱液面的距离以及吸油管有密切关系。如果泵吸油侧管接头密封不良，空气就会进入泵内，因此应隨时检查密封状况，并适当增大吸油管径，这将有利于防止空气的进入 如果液压泵的吸入性能差，吸油阻力也降不下来时，应设置低压泵向主泵供低压油。

（6）管路中油液回流现象

在一些液压设备中，液压缸安装在比液压泵高得多的位置上，当液压泵停止工作时，管路中的油液由于重力的作用向液压泵倒流，最后渗漏回油箱。此时，如果管路有密封不良的地方，空气就容易进入系统。为此，在油流方向一定的油路中，如泵的出油管中，安装单向阀，就能防止这一现象的产生。

三、摩擦阻力的变化

运行机构摩擦阻力发生变化也容易引起执行机构产生爬行。如热轧机组支撑辊推拉系统、卷取区卸卷小车等，带导轨的运动机构由于导轨本身的接触面光洁度不一致、润滑不良或不均匀、多段导轨接头不平整，使运动件在该处的摩擦阻力变化而产生跳动，产生爬行现象。

结束语：

通过以上分析，当液压系统出现爬行现象时，我们可根据上面逻辑诊断流程图找出故障产生的内在原因，这样才能判断快速准确。在正确分析的基础之上，做出科学的解决方法，最大限度地缩小不必要的拆修工作，从设计、加工、装配、使用等方面找到根本原因，对最有可能的故障源进行检测维修，这样才能够彻底解决问题。

参考文献：

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作者简介：

孙国志，2004年毕业于内蒙古科技大学机械制造及其自动化专业，现担任本钢热连轧厂设备管理室主任工程师，负责连轧厂液压润滑专业管理工作。