液压爬行故障及预防

[摘要]针对液压系统中产生的爬行故障，阐述了危害，并分析其产生的原因，提出了消除液压爬行的有效措施。

1概述在液压系统中，爬行是一种比较常见的故障。它是发生在液压缸或液压马达低速运转时出现的时断时续的速度不均匀的运动现象，表现为活塞杆或马达转子突跳与停止的交替运动，压力表指针不稳定而摆动。

液压执行机构的爬行是一种十分有害的现象，如自卸车液压双缸活塞杆的爬行可造成别劲、倾斜等故障在金属切削机床如磨床液压系统中，爬行则使被磨工件表面出现螺旋状花纹，严重影响工件表面精度和粗糙度。因此，分析爬行产生的原因，提出有效的解决措施，显得尤为必要。

2液压爬行产生的原因造成液压爬行产生的原因比较复杂，但其最根本原因是与系统摩擦面的摩擦力特性和油液压缩性有关。

2. 1单活塞杆液压缸的活塞杆带动质量为的负载在导轨上运动。进入液压缸腔内的油液（特别是混有空气的油液）实际上存在着一定的压缩性，在压力的作用下，其体积缩小，形成液压弹簧（可用体积压缩系数K表示），蓄积了一定的能量。

在压力减小的时候，其能量将被释放出来。

2. 2活塞与缸体，活塞杆与缸头，负载与接触面之间均存在摩擦力的作用，这就使其运动与静止时存在着动、静摩擦力之差。

这两个因素就是导致液压爬行的最根本原因。

2. 3根据以上这两个因素，我们来分析液压系统是如何产生爬行的。

当液压缸左腔进入油液时，由于活塞、活塞杆（不计负载摩擦）与缸体间存在着静摩擦力j，活塞不能立即运动。随着左腔压力的升高，油液及混入的空气被压缩（如图2b），蓄积能量，直到其对活塞产生的压力F　F时，活塞突然起动。

在一般情况下，动摩擦系数f小于静摩擦系数活塞起动后，由于动、静摩擦力差的存在，活塞被迅速加速。左腔被压缩的油液和空气立即膨胀，其蓄积的能量被释放，更加速了活塞的运动（如图2c）。活塞运动时，由于排油阻力的存在，右腔油液及混入的空气不能迅速被排出而受到压缩，产生背压。这样，在左腔压力减小和右腔压力升高的综合作用下，活塞被迅速减速制动。直到左腔压力又重新升高到可以克服静摩擦力时，活塞才又突然起动。这样周而复始，就产生了突跳与停止交替的爬行（如图3曲线1）。当然，在活塞以较高速度运动时，可能还来不及停止，就又被加速，这样就会产生忽快忽慢的振动（图3曲线2）。找到了爬行产生的原因，就可以采取有效的措施来防止或消除液压爬行。

3消除爬行现象的措施由上面分析可知，消除爬行应尽可能减小活塞停顿时间t = 0时，突跳现象消失，爬行即得到有效控制。我们设定活塞有效面积为A 0，其平均运动速度为v 0，由于活塞起动后前进加速度越大，表明起动前油缸左腔油液及空气被压缩量也越大。根据流体的连续性方程及质量守恒，在活塞停顿时间内，系统进入左腔的油液体积dV可表示为其中c为比例系数，视具体情况而定。活塞起动瞬间，其摩擦力由静摩擦突降为滑动摩擦，压力差d，则其油腔左腔压力增量为压力增量dP在系统中主要用以压缩右腔油液和空气以及抵消右腔油液、空气形成的背压，所以dP又可表示为式中： L――活塞运动前油缸工作腔有效长度U――油液体积弹性模量――油液右腔产生的背压。

可见，要减小t 0，消除爬行，可以减小静摩擦力j，增大滑动摩擦力F d，活塞面积A及运动平均速度v 0，提高背压P和油液体积弹性模量U.但活塞面积和运动速度由设计需要而定，一般不能更改。我们只有从以下几个方面入手来减弱或消除爬行。

3. 1减小静摩擦力，增大动摩擦力，减弱或消除行程中摩擦力不均匀现象一般情况下， F d，而有意地增大动摩擦力则会造成不必要的能量消耗，所以我们只有减小两者间的差值。

3. 1. 1摩擦面尽量光滑。在加工缸筒时，精镗和滚压速度适当，以免造成螺旋状内表面，使摩擦力不均匀而引起爬行或采用高精度的冷拔管加工缸筒。

3. 1. 2采用良好的密封件及合理的密封结构。如要求较高的油缸可采用格来圈和斯特封，可以使活塞起动摩擦力等于甚至低于动摩擦力（如图4），可以很好地消除爬行。

3. 1. 3提高油液的油膜强度。高强度的油膜可使活塞停止时油膜不被从接触面挤出，尽量减小了起动时从干摩擦状态到湿摩擦状态的过渡，也就减小了动、静摩擦力差。

3. 1. 4安装时，结构布置合理，以免引起偏载、别劲等现象，造成摩擦力的不均匀。

3. 2提高液压系统刚度液压系统易产生爬行，液压油的刚度存在是一个很重要的原因：例如机械传动的刚度一般远远高于液压传动的刚度，所以几乎无爬行现象。因此，在液压系统中，在条件允许时，要尽量选用体积弹性模量U较大的油液，要防止空气进入液压系统，并及时排出进入液压系统的空气。空气混入液压系统，极易造成液压冲击、振动、噪音和爬行等多种故障，因寇国强：液压爬行故障及预防4发展建议为了适应国防现代化的发展和现代化建设的需要， HY 473经过几轮的不断改进，已形成了重型装备运输汽车列车的基本车型。在今后的发展中按系列化发展即军民两用特装大型、中型和小型三种系列。大型系列运输车主要用作军用，象东风31号多功能汽车列车底盘，东风21、21甲， 50t、60t坦克运输车等中型系列主要考虑轻型的装甲车、自行火炮以及民用设备在30t、35t、40t级别的载货运输而小型主要是越野性能好的20t以下级别。在驱动形×6、6×4、4×4、4×2等。在大型系列中可采用绞接式，主车全轮驱动、挂车全轮转向的超重型专用车，其技术配置为：发动机机型以KHD公司道依茨风冷柴油机为主，有FL F、FL 513F系列，自然吸气、增压、中离合器298kW以下，采用双片干式，油控气助力 298 kW以上装W SK 400液力变扭器，带换档离合器及过载保护装置，液力下坡制动。

变速器轻型选用自制6档机械变速器中型选用Fu llerRT 09C九档变速器大型选用转向采用主转向和应急转向，单桥转向为动力转向，双前桥转向为液压助力，双摆臂转向机构并有前轮转向，挂车随动转向和同步跟随转向轮转向等。

制动形式采用双管路、气制动，后桥（双后桥）装双腔弹簧制动时，使用WA BCO阀件，逐步采用制动防抱死技术。

驾驶室采用全金属、封闭式、平头可翻转，有二门三座一卧、二门四座、四门四座、四门六座四种形式，装有车用空调器、暖风除霜设备、全软化内饰和组合仪表等。

在自动化水平上逐步采用液力自动换档，挂车液压支承，快速自动升降跳板，自动锁紧装置等，形成高质量、高水平的具有中国特点的重型装备运输系统，为国防现代化和国民经济的发展作出贡献。

空气进入液压系统主要应注意以下几个方面：a.液压元件及管路接头处采取良好的密封措施系统的吸、排油口位置布置合理，不能超过液面c.设计正确容量的油箱，使进入油液的空气有充分的时间析出d.在系统中合适位置设置排气阀，以随时排出油液中混入的空气e.油箱中设置消泡网回油口阻力适当，以防回油过于迅速，使进油腔形成负压而析出溶解在油液中的空气。

3. 3回油路中设置背压。从式（ 4）中可看出，设置适当的背压可有效地控制活塞的爬行。但背压过大，也易造成动力消耗增加。所以背压的设置应据具体情况确定其大小。

另外，液压元件的磨损或油液的污染可使系统节流口面积改变而引起压力、流量波动，造成爬行故障。因此，应减小液压油污染，对磨损元件及时修复或更换。

4结语总之，引起液压系统爬行的原因较多，应视现场具体情况，分析其产生的原因，以便及时采取有效措施进行控制，确保液压系统的正常运行。