摘 要:本文针对工程机械及大型设备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以及对系统造成的危害,并提出了一系列的解决措施。
    关键词：行走机械;机床设备;液压缸;爬行.

1、引言
   工程机械以及大型设备的液压系统有着比较复杂的运行情况。它包括众多的执行元件,互相协作完成各种复杂的动作,来实现机械或设备的功能,但由于种种原因会让液压系统在运行过程中产生各种问题,而这些问题一般都会反映到液压系统的执行元件--液压缸上。下面从工程机械和车床设备两种系统来介绍一下液压缸产生爬行的原因。
2、行走工程机械
   在工程机械系统中包含的液压元件主要有:泵、马达、减速机、各种阀块以及液压缸。液压缸是液压系统中最常用的执行元件,当液压缸出现爬行问题时为了避免大量地盲目拆卸,提高效率,减少液压件的浪费,要进行必要的故障分析。下面以一个实例对液压缸的执行中所产生的问题来进行分析:
   一个缸径￠168mm、行程程250mm的液压缸,工作压力24MPa,负载3Ot,如果1min顶出一次也即顶出速度4mm/s,选用的油泵为15L。出现爬行现象的原因是什么?
  经过分析液压缸出现爬行的原因大致有以下几个方面。
2.1 液压缸自身的原因
   匀速液压缸自身的原因主要是液压缸在装配完毕试压过程中就发生的爬行现象。主要由以下几点引起。
  (1)液压缸本身的设计问题。即设计过程中出现的参数不合理因素。
  (2)液压缸的加工精度。加工精度会直接影响液压缸的使用。
  一般在加工过程中应当保证:
  缸筒、活塞杆直线度:0.1:1000，圆度:0.01-0.02mm。
  在实际加工中这个精度用数控设备比较容易保证,如果普通的车床、镗床加工的工件就难以保证;还有加工的工艺如果制定的不合理也会使加工的精度难以保证。另外，液压缸内璧和活塞杆外径采用镀铬处理,提高运动精度,也能够防止液压缸爬行。
  (3)密封件的选择:密封件的选择必须合适,尺寸偏大或偏小都会造成爬行现象的发生，尽量选用密封阻力小的密封件,另外选择导向环密封最好用进口的。本例中液压缸的密封圈如果配备4mm/s的速度应当用低速密封。
  导向环可以是PTFE,也可以是酚醛树脂的,密封最好选择组合的格莱圈、斯特封。如果密封件选择不合适,过松或过紧都会造成液压缸爬行。
  (4)油液的清浩度
  油液的清浩度一般要达到NS9级以上,如果低于这个标准,则有可能产生爬行现象。
  (5)油口的位置
  油冂的位置如果不合适会有空气进入液压缸,这样液压缸就会产生爬行。
  (6)油液中是否有空气。
  油液中如果有空气肯定会使液压缸产生爬行。
  (7)为液压缸加一个缓冲装置。
2.2、自检系统问题
  (1)油泵的选型是关键,太大或太小的输出压力,都会导致油温升高,导致一系列的问题出现。必须在设计时给泵留出一定的余量。我们所列举的问题是负载在3O-50T之间波动,机械运行中液压缸速度少于5Omm/s的话就会有明显的爬行现象,并非泵流量不够所致。因此可以首先排除泵的问题。
  (2)液压缸的爬行主要由油量决定,但是当压力产生波动的时候液压缸也有可能爬行,负载的大副波动也是问题的关键,设计时应在回路加设背压阀。进油加调速,回油加背压,还应注意控制换向阀的内泄。油路选用合理的节流调速阀可以消除系统压力波动时的影响,这样才不会有抖动和爬行。并且在设计时还应计算各种阀的通阻力。
  (3)负载30T的话应该加上液压锁,不管是为控制爬行也好,为了整个设备的安全也应当加上这个装置。
2.3、使用的原因
   工程机械在使用过程中,常常由于使用不当造成液压系统的油液遭到污染。
  (一)油液中混入水分
 （1)油箱盖因冷热交替而使空气中的水分凝结成水珠落入油中。
 （2）冷却器或热交换器密封损坏或冷却管破裂使水漏入油中。
 （3）通过液压缸活塞杆密封不严密处进入系统的潮湿空气凝聚成水珠。
 （4）加油时带入的水分以及油液暴露于潮湿环境中与水发生亲合作用而吸收的水。
   油液中混入水分后的危害主要有以下几点:使液压油乳化;使系统内部生锈;产生化学反应加速液压油的恶化、氧化、产生大量油泥;堵塞、卡死元器件。
  (二)油中混入各种杂质颗粒
  油液中的固态污染物主要以颗粒状存在。这些杂质有的是元件加工和装配过程中残留的,有的是液压元件在工作过程中产生的,有的源于外界杂质的侵入,其危害是:
 （1)油中的各种颗粒杂质会对泵和马达造成危害,如卡死或加剧磨损。
 （2)油中各种颗粒杂质会对液压缸造成危害,造成拉伤或磨损导致液压缸不动作。
 （3)油中的污染颗粒会对各种阀类元件造成危害。颗粒堵塞会造成阀动作失灵,使阀类元件运动副过早磨损,配合间隙加大,性能恶化。
 （4)污染物繁殖细菌,加剧油液老化,使油液发黑发臭,更进一步产生污染。
  (三)油中侵入空气
  油液中的空气主要来源于松动的管接头、不紧密元件接合面、暴露在油面上的油管以及密封失效处,暴露在大气中也会溶入空气。此外,当油箱内的油较少时,加速了液压油的循环,使气泡排除困难,同时油泵吸油管“吃油”深度不够也使空气容易进入。
  混入液压系统的空气,对液压系统等产生重大的影响,可能出现振动、噪声、压力波动、液压元件不稳、运动部件产生爬行、换向冲击,定位不准或动作错乱等故障,同时还使功耗上升,油液氧化加速以及油的润滑性能降低。
3、机床设备实例
   爬行是机床低速运动时常见的故障,由于液压系统的封闭性及多种故障表现模式,使得上述故障的分析过程比较复杂,本文就ZHIXB系列组合机床这一实例进行详细分析。
   设备的故障状况主要表现为: 执行元件快速时动作正常,转为工进即开始爬行,下面从系统的各方面综合分析设备产生故障的详细原因。
3.1液压系统油液中混有空气导致爬行故障
   混入液压系统的空气以气泡形式存在于液压油中，使油液的可压缩性急剧增加,由于执行元件负载的波动使油液压力产生脉动,导致气体膨胀或收缩而引起执行器供油流量明显变化,表现出低速时忽快忽慢、甚至时断时续的爬行现象。液压系统混有空气可按两种情况分析。
  (1)液压泵连续进气
  主要的故障现象是压力表显示值较低,液压缸工作无力,油面有气泡,甚至出现油液发白及尖叫声。造成这种情况的原因主要是由于液压泵吸油侧油管接头螺母松动而吸气;密封件损坏或密封不可靠而进气;油箱内油液不足,油面过低,吸油管在吸油时因液面波浪状导致吸油管端间断性地露出液面而吸入空气;吸油过滤器堵塞使吸油管形成局部真空产生气穴现象。
  (2)液压系统内存有空气
   故障现象为压力表显示值正常或稍偏低,液压缸两端爬行,并伴有振动及强烈的噪声,油箱无气泡或气泡较少。故障原因有3种情况:一是液压系统装配过程中存有空气;二是系统个别区域形成局部真空;三是液压系统高压区有密封不可靠或外漏处, 工作时表现为漏油、不工作时则进入空气。
3.2、导轨滑动副摩擦阻力不均导致爬行故障
  (1)导轨面润滑条件不良
   故障表现为压力表显示值正常,用手触检执行元件有轻微摆振且节奏感很强。故障原因主要是执行器低速运动时润滑油油楔作用减弱,油膜厚度减小;安装时导轨面刮点不合要求、过多过少等都会造成油膜破裂形成局部或大部分的半干摩擦或干摩擦,从而出现爬行。
  (2)机械运动机构装配制造精度差
  故障表显示压力值较高或稍高,爬行部位及规律性较强,甚至伴有抖动。故障原因是运动部件的原始加工尺寸精度发生变化、装配精度低均会导致摩擦阻力不均,容易引起执行器产生爬行。
3.3、液压元件内漏或失灵
   若系统中的液压元件磨损、堵塞、卡死失灵也会造成低速爬行。低速运动时则会对液压缸回油流量有较大影响,负载波动使压力脉动时造成管路中的各种液压阀芯失效和堵塞,密封件损坏造成液压管路不畅,液压缸爬行。
  通过以上两个实例分析，当机器出现故障时,我们根据故障的外在表象来找出故障产生的内在原因,这样才能判断准确。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
[l] 陈克兴,李川奇。设备状态监测与故障诊断技术[M]。北京:科技文献出版社,1991。
[2] 广州机床研究所.机床液压传动设计指导手册[M].广州:广州教育出版社,1994。
[3] 李梅.周玉文.液压系统动态建模中刚性问题的研究[J]。液压气动与密封,2006(2)。
[4] 王昌焱.浅谈全液压式注塑机机液压系统功率损耗[J]。液压气动与密封,2007(2).
[5] 陈新响,等.液压系统主要故障分折及对策[J].液压气动与密封,2007(2).
[6] 原向东,李运华.铺轨机行走液压系统复合控制研究[J].液压气动与密封2007(6).
[7] 何梦辉.液压系统中电磁比例阀振动的解决案例[J].液压气动与密封2007(3).