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执行机构爬行分析

供稿:中国工控网 2018/8/30 13:49:47

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  • 关键词: 执行机构
  • 摘要:所谓液压爬行就是液压缸在低速下运动时产生时断时速的运动现象。爬行现象的实质是当一物体在滑动面上做低速相对运动时,在一定条件下产生的停止与滑动相交替的现象,是一种不连续的振动。爬行现象容易产生在滑动面润滑不良、传动系统刚性低的低速运动系统中。

所谓液压爬行就是液压缸在低速下运动时产生时断时速的运动现象。爬行现象的实质是当一物体在滑动面上做低速相对运动时,在一定条件下产生的停止与滑动相交替的现象,是一种不连续的振动。爬行现象容易产生在滑动面润滑不良、传动系统刚性低的低速运动系统中。

随着比例控制技术和伺服控制技术在液压传动和控制系统中的应用愈来愈广,随动运动和微量运动以及高精度位置控制等运动越来越多地由液压缸来完成。当液压缸在低速运动或微量运动时,常会产生爬行影响了控制结果的准确性。

(1)爬行机理分析

当物体在滑动面上移动时,摩擦力F取决于正压力P和摩擦系数μ,即:F=μP。

摩擦系数的数值决定于摩擦面表面粗糙度、摩擦面材料性质、摩擦面间的润滑条件、相对运动速度及摩擦面运动前的停止时间t等。

图2-17表示当两相对滑动面为金属并有液体润滑时,摩擦系数μ随着速度(dx/dt)的变化规律。图上从1到2,对应从μ1到μ2的情况。从2后随速度增加摩擦系数下降,下降至最低点3为止,这就是所谓摩擦力降落特征,也就是运动物体产生振动的主要原因。μ随速度增加而下降的原因,主要是由于润滑条件的变化。物体静止时,两润滑面间的润滑油被挤出,呈干摩擦或近于干摩擦,当运动后润滑剂不断增加,两润滑面间由干摩擦转化为半干摩擦,直至速度增加到点3,完全转化为湿摩擦,这时两金属面间建立了一层油膜,被油分子隔开。当速度继续增大,自3到4摩擦系数μ随速度增加而加大,这时摩擦力有正阻尼性质,能阻止物体产生高速振动。

油液刚度不稳定,特别是液压系统中混入一定的空气,空气的可压缩性使油液也具有一定的可压缩性,从而导致油液刚度减小。油液刚度愈大,产生爬行的可能性就愈小,在其他条件不变的情况下,一切使油液刚度变小的因素,都会产生爬行。

液压缸制造和使用不当也造成爬行。

(2)爬行的原因

爬行是液压系统常见的问题。引起爬行的直接原因有:

油内混入空气,引起执行件动作迟慢,反应滞后。

压力调得过低,或调不高,或漂移下降.当负载加上各种阻力的总和与液压力大致相当时,执行元件表现为似动非动。

系统内压力与流量过大的波动引起执行元件运动不均。

液压系统磨严重,工作压力增高则引内泄漏显著增大。执行件在未带负载时运动速度正常,一旦带上负载,速度立即下降。例如,平面磨床的主工作台在工件未碰到磨头时运动速度正常,一旦碰到磨头,速度变得非常慢就属于这类问题。

导轨与液压缸运动方向不平行,或导轨拉毛,润滑条件差,阻力大,使液压缸运动困难且不稳定。

电路失常也会引执行元件运动状态不良。例如,当行程开关接触不良时,供给电磁铁的电信号也可能是断断续续的,由此引起换向阀不能可靠地开启,并使执行元件的运动不稳定。  

审核编辑(王静)
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