作為液壓系統中重要的執行元件,液壓缸性能的好壞直接影響液壓系統的穩定性,尤其是性能要求高的主機,液壓缸的低速穩定性對液壓系統至關重要。穩定運行的液壓缸是整個設備運行的關鍵。本文針對液壓缸低速爬行的現象、產生原因及解決方法作出分析。
一、液壓缸低速爬行的現象
液壓缸的活塞桿在油壓的作用下伸出或縮回時,經常出現速度不均勻現象,并有時伴有振動和異響,從而引起整個液壓系統的振動,并帶動主機其它部件振動,在主機調試過程中經常出現,有時速度快了,這種現象會減輕。除因液壓系統管路引起這種現象以外,液壓缸自身產生的振動也經常引發此類現象。
二、原因分析
液壓缸低速爬行的主要原因可從以下方面分析:
1、液壓缸有桿腔和無桿腔存有氣體而產生的低速爬行,由于氣體混在液壓油中,在壓力的作用下,體積變化,在高壓作用下甚至發生氣體瞬間爆炸,從而引起液壓缸的速度不穩定。
2、液壓缸設計間隙不當產生的低速爬行,液壓缸內部活塞和缸體、活塞桿和導向套之間的滑動配合間隙太大,引起滑動面的受壓不均勻,造成摩擦力不均勻,引起液壓缸低速爬行;滑動配合間隙若太小,加上零部件制造存在公差,也會引起滑動面的受壓不均勻,造成摩擦力不均勻,引起液壓缸低速爬行。
3、液壓缸內導向元件摩擦力不均勻產生的低速爬行。
4、密封件材質問題引起的液壓缸低速爬行,液壓缸常用的密封材料有丁晴橡膠、聚胺酯橡膠、聚四氟乙烯等,由于材質硬度、強度、跟隨性問題,直接影響其和滑動表面的摩擦力,另外對于唇口密封,油壓的波動造成密封區與接觸面的接觸壓力產生變化,從而引起液壓缸速度的變化。
5、零部件加工精度的影響,液壓缸缸體內壁和活塞桿表面加工精度的高低,對液壓缸的低速穩定性影響很大。
三、解決辦法
1、液壓缸有桿腔和無桿腔存有氣體而產生的低速爬行,可通過反復運行液壓缸達到排氣的目的,必要時在管路或液壓缸的兩腔設置排氣裝置,在液壓系統工作時進行排氣。
2、液壓缸設計間隙不當產生的低速爬行,可正確設計液壓缸內部活塞和缸體、活塞桿和導向套之間的滑動配合間隙,理論上的配合間隙為H9/N或H9/f8,也有H8/f8的;根據本作者的經驗,液壓缸的缸徑和桿徑由小到大,如都按此來設計配合間隙,對于較大缸徑(≥?200mm)和桿徑(≥?140mm)的配合間隙就顯得間隙過大,實際應過程中,這類液壓缸低速爬行現象較小缸徑的液壓缸出現的多,國外此類液壓缸滑動面的配合間隙一般設計為0.05mm∽0.15mm,從實際比較的結果來看,液壓缸的低速爬行問題明顯改善。因此對大缸徑的液壓缸建議選用這種方法。
3、液壓缸內導向元件摩擦力不均勻產生的低速爬行,建議優先采用金屬作為導向支撐,如QT500-7、ZQAL9-4等,如采用非金屬支撐環,建議選用在油液中尺寸穩定性好的非金屬支撐環,特別是熱膨脹系數應小,另外對支撐環的厚度,嚴格控制尺寸公差和厚度的均勻性。
4、對于密封件材質問題引起的液壓缸低速爬行,建議在工況允許的條件下,優先采用以聚四氟乙烯作為密封的組合密封圈,如常用的格萊圈、斯特封等等;如選唇口密封,建議材料優選丁晴橡膠或類似材料的密封件,其跟隨性較好。
5、零部件加工精度的影響問題,在液壓缸的制造過程中應嚴格控制缸體內壁和活塞桿表面加工精度,特別是幾何精度,尤其直線度是關鍵,在國內加工工藝中,活塞桿表面的加工基本上是車后磨削,保證直線度問題不大,但對于缸體內壁的加工,其加工方法很多,有鏜削-滾壓、鏜削-珩磨、直接珩磨等,但由于國內材料的基礎水平較國外有差距,管材坯料直線度差,壁厚不均勻、硬度不均勻等因素,往往直接影響缸體內壁加工后的直線度,因此建議采用鏜削-滾壓、鏜削-珩磨工藝,如直接珩磨,則先提高管材坯料的直線度。