液压爬行现象及其控制

　　0 前言

　　液压爬行现象常发生在液压缸内不正常的运动状态，液压爬行本质上是滑动副在做相对滑动时，在一定条件下产生的停止与滑动相互交替的不连续的振动方式。液压缸在低速运动时产生的时断时续的速度不均匀现象，通常又称之为粘滑运动。 轻微的爬行现象肉眼不易觉察，严重的会出现大距离的跳动，对于液压系统工作精度高的场合，爬行现象就会带来很大误差，从而影响液压系统的正常工作。

　　1 爬行现象的原理

　　为了准确描述液压缸爬行现象产生的原理， 建立如图 1 所示的力学模型。 其中，A、B、D 件均为金属材料，A 为驱动件，通过 A、B 间的传动系统 C（假设传动比为 1），驱动被驱动件 B 在 D 件上移动。

　　若 A、B、C 都是绝对刚体，则三者构成一个整体，这样当 A 作匀速运动时，C、B 与 A 一道作匀速运动，此时无爬行现象产生。

　　在实际中，A、B、C 都是弹性物体。 当 A 以一速度 v作匀速运动过程中，弹簧 C 开始被压缩，C 对 B 有一弹力 F（为 kx），在 B、D 之间就产生静摩擦力 F_静，且弹力F 方向与摩擦力方向相反。 在 F<F_静情况下，B 件不动，随着 A 运动一段时间 t₀后，A 移动了距离 x₀后， 此时F=kx₀>F_静的瞬间，B 在力的作用下由静止突然变为运动状态， 在该状态下，B、D 之间的静摩擦力 F_静随之转变为动摩擦力 F_动，形成阻力差 ΔF=F_静-F_动，通常 F_静>F_动，即弹簧弹力 F>F_动，B 件在这瞬间受到弹簧弹力 F=kx₀和动摩擦力 F动共同作用，B 件在力差 （kx₀-F动）作用下，产生加速度，形成 B 突然冲出的现象，在 B 冲出过程中，弹簧 C 的压缩量不断减小，其加速度大小逐渐减小，速度很快增大。 随着 B 的运动，在某一瞬间弹簧C 对 B 的作用力 F 刚好克服动摩擦力 F_动，此时 B 速度达到最大。在惯性作用下，B 继续向前冲，从而拉伸弹簧C，这样弹簧 C 对 B 有一作用力 F=kx，且 F 的方向与动摩擦力 F_动方向相同，B 在两个力的合力（kx+F_动）作用下减速， 直至 B 停止。 这就是液压爬行的一个运动周期。 A 件不停作匀速运动，B 件就会不停在 D 上作爬行运动。

　　通过上述对液压爬行现象的原理分析， 可以总结液压爬行主要取决于以下四个方面：

　　（1）摩擦副之间的静摩擦力与动摩擦力的差值。 一般情况下，静摩擦力大于动摩擦力。 两者差值越大，越容易产生液压爬行现象。

　　（2）传动系统的刚度。 在液压系统中，传动件的刚度、 液压油的压缩变形量以及空气的混入都影响液压爬行现象。