液压缸产生爬行的原因及其对策

液压缸产生爬行的原因及其对策
作者：刘霞云
来源：《中国科技博览》2013年第28期
[摘要]液压缸爬行具有较大的危害，本文结合现场工作经验，介绍了液压缸产生爬行的原因并提出了解决措施，为预防液压缸爬行提供了参考。

[关键词]液压缸爬行
中图分类号：Q915.864 文献标识码：Q 文章编号：1009―914X（2013）28―0639―01
爬行有很大危害，如以模锻液压机为例，低速压制产品时，若产生爬行后将可能影响工作表面质量（粗糙度）和加工精度，甚至可能产生废品和发生事故；机械加工时，爬行可使加工表面出现明显刀痕，影响表面粗糙度，同时因运动的不稳定，将造成加工负载突变而损坏刀具，降低机床的使用寿命；爬行也容易产生噪声，严重影响环境。

因此对于爬行现象必须引起足够重视并加以排除。

一、爬行产生的原因分析
1、液压缸内进入了空气
在检修的过程中，如更换液压缸软管、管接头漏油处理等，都可能会导致空气进入液压缸中，空气会使得液压缸运动不平衡，低速时产生爬行。

2、密封件、导向组件材质影响
由于压力与间隙的存在，液压缸零部件之间是需要进行密封的。

其密封部位有：活塞与缸筒之间、缸筒与端盖之间、活塞与活塞杆之间、活塞杆与端盖（或导向套）之间等。

液压缸常用的密封件材料有聚胺酯橡胶、丁晴橡胶、聚四氟乙烯等，由于它们材质硬度、强度、跟随性问题，将直接影响其和滑动表面的摩擦力；O形密封圈在低压下使用时，与U形密封圈比较，由于面压较高、动静摩擦阻力之差较大，容易产生爬行；另外对于唇口密封，油压的波动造成密封区与接触面的接触压力产生变化，从而引起液压缸速度的变化。

这些因素均将造成液压缸的爬行现象。

3、液压件装配问题
液压缸的结构由缸体组件（缸体和缸盖等）、活塞组件（活塞、活塞杆等）、密封装置、缓冲装置和排气装置五个部件组成。

在对这些零件进行装配的过程中，如果装配不当，如活塞与活塞杆不同心或活塞杆弯曲，液压缸或活塞杆对导轨安装位置偏移，将造成动作阻力过大，使液压缸活塞速度随着行程位置的不同而变化，出现爬行。

4、设计方面的问题
液压缸内部活塞和缸体、活塞杆和导向套之间的滑动配合间隙太大，引起滑动面的受压不均匀，造成摩擦力不均匀，引起液压缸低速爬行；滑动配合间隙若太小，加上零部件制造存在公差，也会引起滑动面的受压不均匀，造成摩擦力不均匀，引起液压缸低速爬行。

5、加工方面的问题
液压缸是由许多零部件装配而成，这些零部件加工精度以及液压缸缸体内壁和活塞杆表面加工精度的高低，对液压缸的低速稳定性影响很大。

二、消除爬行故障的主要措施
1、设置排气装置
对于要求不高的液压缸，往往不设专门的排气装置，而是将油口布置在缸体两端的最高处，由流出的液压油将缸中的空气带走；对于速度稳定性要求较高的液压缸和大型液压缸，常在液压缸的最高处设置专门的排气装置，如排气塞、排气阀等。

图1为排气塞，当松开排气塞螺钉时，让液压缸全行程空载往复运动若干次，带有气泡的油液就会排出，空气排完后拧紧螺钉，液压缸便可正常工作[1]。

图1排气塞结构
2、合理选择密封件、导向组件材质
对于密封件材质问题引起的液压缸低速爬行，建议在工况允许的条件下，优先采用以聚四氟乙烯作为材质的组合密封圈；如选唇口密封，建议材料优选丁晴橡胶或类似材料的密封件，其跟随性较好。

液压缸内导向组件摩擦力不均匀产生的低速爬行，建议优先采用金属作为导向支撑，如QT500－7、ZQAL9－4等，如采用非金属支撑环，建议选用在油液中尺寸稳定性好的非金属支撑环，特别是其热膨胀系数要小，另外对支撑环的厚度，必须严格控制尺寸公差和厚度的均匀性。

3、正确对液压缸进行装配与安装
提高液压缸的装配品质。

如活塞杆与活塞不同心时应校正二者同轴度；活塞杆弯曲时校直活塞杆，活塞杆与导向套的配合采用H8/f8的配合，应严格按尺寸标准和质量标准使用正规厂家合格的密封圈、采用V形密封圈时，应将密封摩擦力调整到适中程度。

另外，液压缸的安装也很重要。

如图2所示，负载与活塞杆连接点应尽可能靠近导轨滑动面；活塞杆轴心线与载荷中心线力求一致，避免因中心线不重合而产生一阻力矩；与导轨的接触长度应尽量取长些；载荷与液压缸的连接位置应以液压缸的推力不使载荷发生倾斜为准；导向要好，加工精度与装配精度要好，并注意润滑[2]。

（a）负载与活塞杆连接点尽量靠近导轨滑动面
（b）活塞杆轴心线与载荷中心线重合
图2液压缸的合理安装
4、正确设计间隙
正确设计液压缸内部活塞和缸体、活塞杆和导向套之间的滑动配合间隙，理论上的配合间隙为H9／N或H9／f8，也有H8／f8的；根据长期的实践经验，液压缸的缸径和杆径由小到大，如都按此来设计配合间隙，对于较大缸径（≥Ф200mm）和杆径（≥Ф140mm）的配合间隙就显得间隙过大，实际应过程中，这类液压缸低速爬行现象较小缸径的液压缸出现的多，国外此类液压缸滑动面的配合间隙一般设计为0.05mm∽0.15mm，从实际比较的结果来看，液压缸的低速爬行问题明显改善。

因此对大缸径的液压缸建议选用这种方法。

5、零部件加工精度的影响问题，在液压缸的制造过程中应严格控制缸体内壁和活塞杆表面加工精度，特别是几何精度，尤其直线度是关键，在国内加工工艺中，活塞杆表面的加工基本上是车后磨削，保证直线度问题不大，但对于缸体内壁的加工，其加工方法很多，有镗削-滚压、镗削-珩磨、直接珩磨等，但由于国内材料的基础水平较国外有差距，管材坯料直线度差，壁厚不均匀、硬度不均匀等因素，往往直接影响缸体内壁加工后的直线度，因此建议采用镗削-滚压、镗削-珩磨工艺，如直接珩磨，则必须首先提高管材坯料的直线度。

除以上几种方法外，在允许的情况下，液压缸的缸体壁厚安全系数尽量选大一些，使缸体厚壁增加，特别是高压工况下使用的油缸，以减小油压下的缸体变形，变形后的缸体也会引起液压缸低速爬行。

3、结束语
液压驱动的设备在低速运动时容易出现爬行现象，这会影响设备的运动平稳性，从而影响产品加工精度等，然而爬行是一种涉及多种因素的复杂现象，如何事先了解爬行产生的原因，从而及时采取措施加以避免，保持设备平稳运动状态，这是液压缸设计和使用过程中需要着重考虑的问题。

参考文献
[1] 刘忠伟.液压与气压传动[M].北京：化学工业出版社，2011：67-68
[2] 华液传动制造有限公司. 液压缸产生爬行怎么办 [EB/OL].http：
///news/78_897.html，2013.06.26
作者简介
刘霞云，女，1983年12月出生，助理工程师，目前主要从事机械设计与制造工作。