机床导轨爬行现象的产生机理研究

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液压系统爬行的故障及处理

液压系统爬行的故障及处理

液压系统爬行的故障及处理液压设备的执行元件常需要以很低的速度(例如每分钟几毫米甚至不到1mm)移动(液压缸)或转动(液压马达)。

此时,往往会出现明显的速度不均,出现断续的时动时停、一快一慢、一跳一停的现象,这种现象称为爬行,即低速平稳性的问题。

爬行有很大危害。

例如对机床类液压设备而言会破坏工件的表面质量(粗糙度)和加工精度,降低机床和刀具的使用寿命,甚至会产生废品,发生事故,必须排除。

下面大兰液压小编给大家分析下液压系统爬行的故障原因及处理方法。

1.出现爬行故障的原因①当摩擦面处于边界摩擦状态时,存在着动、静摩擦因数的变化(动、静摩擦因数的差异)和动摩擦因数承受着速度的增加而降低的现象。

②传动系统的刚度不足(如油中混有空气)。

③运动件的质量较大,但运动速度太低。

不出现爬行现象的最低速度,称为运动平稳性的临界速度。

2.消除爬行现象的途径①减小动、静摩擦因数之差;如采用静压导轨和卸荷导轨、导轨采用减摩材料、用滚动摩擦代替滑动摩擦以及采用导轨油润滑导轨等。

②提高传动机构(液压的、机械的)的刚度K:如提高活塞杆及液压缸座的刚度;防止空气进入液压系统以减少油的可压缩性带来的刚度变化等。

③采取措施降低其临界速度及降低移动件的质量等措施。

产生爬行的具体原因同样是爬行其故障现象是有区别的:既有有规律的爬行,也有无规律的爬行;有的爬行无规律且振幅大;有的爬行在极低的速度下才产生。

产生这些不同现象的爬行原因在于各有不同的侧重面,有些是以机械方面的原因为主,有些是以液压方面的原因为主,有些是以油中进入空气的原因为主,有些是以润滑不良的原因为主。

液压设备的维修和操作人员必须不断总结归纳,迅速查明产生爬行的原因,予以排除。

现将爬行原因具体归纳如下:1.静、动摩擦因数的差异大①导轨精度差。

②导轨面上有锈斑。

③导轨压板镶条调得过紧。

④导轨刮研不好,点数不够,点子不均匀。

⑤导轨上开设的油槽不好,深度太浅,运行时已磨掉,所开油槽不均匀。

机床液压传动系统的爬行故障分析和减小措施

机床液压传动系统的爬行故障分析和减小措施
学 术 研 究
2O.l 081
机床液压传动系统的爬行故障分析和减小措施
河 南 质量 工 程 职 业 学 院 郭 国 选 孙迎 远

要 :本 文对机床液 压传动系统 出现爬行故 障现象产 生的原因进行 了理论分析 和总结 ,从液压缸产 生爬 行 、混入 空气 、油液 污染、
导 轨 等 方 面 对 减 小液 压 传 动 系 统 的 爬 行 故 障 现 象 提 出 了 具 体 措 施 。 关键 词 : 机 床 液 压 ;液 压 传 动 ;爬 行 故 障
的 过 滤 器 , 以防 止 吸 油 阻 力 增 大 而 使 溶
以注 意 。 为 了 消 除爬 行 现 象 , 密 封 圈 应 具 备 下 列基 本 条 件 : 密 封 材 料 的 动 摩 擦 阻 力 与 静摩 擦 阻 力 之 差 要 小 : 在 密 封 结 构 上 , 滑 动 阻 力 应 尽 量 小 ; 密 封 件 的 刚
动 部件 产 生 眼睛 不 易 察觉 的 振 动 , 显 著 隔 板 隔 开 。
的爬 行 使 运 动 部件 产 生 大 距 离 的 跳 动 。 爬 行 故 障 , 是在 传动 系 统 的 刚 性 不 足 ,
2、 由于 密 封 不 严 或 管 接 头 处 和 液
压 元 件 接 合 面 处 的螺 钉 拧 得 不 紧 , 外 界 件 的影 响很 大 。一 般 情 况 下 ,应 先 检 查 2、 若 液 压 缸 的 活 塞 和 活 塞 杆 的密
油 液 体 积 变 小 ,致 使 系 统 产 生 噪音 、振 运 动 部 件 间 摩 擦 阻 力 太 大 或 摩 擦 阻 力变 即 挤 压 作 用 , 增 大 接 触 面 压 力 来 实 现 密 化 ,机 床 导 轨 副 的精 度 达 不 到 要 求 ,局

液压马达在低速时产生爬行现象的原因

液压马达在低速时产生爬行现象的原因

液压马达在低速时产生爬行现象的原因液压马达在低速时产生爬行现象的原因是:(1)摩擦力的大小不稳定。

通常的摩擦力是随速度增大而增加的,而对静止和低速区域工作的马达内部的摩擦阻力,当工作速度增大时非但不增加,反而减少,形成了所谓“负特性”的阻力。

另一方面,液压马达和负载是由液压油被压缩后压力升高而被推动的,因此,可用图4-1(a)所示的物理模型表示低速区域液压马达的工作过程:以匀速v0推弹簧的一端(相当于高压下不可压缩的工作介质),使质量为m的物体(相当于马达和负载质量、转动惯量)克服“负特性”的摩擦阻力而运动。

当物体静止或速度很低时阻力大,弹簧不断压缩,增加推力。

只有等到弹簧压缩到其推力大于静摩擦力时才开始运动。

一旦物体开始运动,阻力突然减小,物体突然加速跃动,其结果又使弹簧的压缩量减少,推力减小,物体依靠惯性前移一段路程后停止下来,直到弹簧的移动又使弹簧压缩,推力增加,物体就再一次跃动为止,形成如图所示的时动时停的状态,对液压马达来说,这就是爬行现象。

液压马达爬行的物理模型(2)泄漏量大小不稳定。

液压马达的泄漏量不是每个瞬间都相同,它也随转子转动的相位角度变化作周期性波动。

由于低速时进入马达的流量小,泄漏所占的比重就增大,泄漏量的不稳定就会明显地影响到参与马达工作的流量数值,从而造成转速的波动。

当马达在低速运转时,其转动部分及所带的负载表现出的惯性较小,上述影响比较明显,因而出现爬行现象。

实际工作中,一般都期望最低稳定转速越小越好。

7.最高使用转速液压马达的最高使用转速主要受使用寿命和机械效率的限制,转速提高后,各运动副的磨损加剧,使用寿命降低,转速高则液压马达需要输入的流量就大,因此各过流部分的流速相应增大,压力损失也随之增加,从而使机械效率降低。

对某些液压马达,转速的提高还受到背压的限制。

例如曲轴连杆式液压马达,转速提高时,回油背压必须显著增大才能保证连杆不会撞击曲轴表面,从而避免了撞击现象。

数控机床爬行与振动故障研究

数控机床爬行与振动故障研究
缸 中的气体 是 防止爬 行的有 效做 法。
差的微峰 。滑动导 轨 的两个接触 面只 是两 面的微 峰峰尖 接触 , 所 以它们 之 间实际 接触面 积 是非 常小 的 ,因而 峰尖 所承 受 的压 力 之 高 。远 远超 过其 弹性 变形 的 极限 而 出现 塑性 变形 ,尤 其是 大 ( 型 数控 机床 更为 突出 。此外 , 生塑 性变形 的接 触点 的金 属 重) 发 分 子会 产生 强 烈的粘 着作 用。 由于参 差不 齐 的微 峰会 出现相 互 交错啮合 , 运动 时便产 生 了爬 行现 象。这便 是机 床相 对运 动 相对 的两导轨 表面 产生摩 擦阻 力的主 要根源 。 机床 的爬 行现 象主 要 发生 在低 速运 动 时 ,此 时 两导轨 面 之 间难 以形成 高速 运动 时 的动压 油膜 。从 而 出现 了由微 峰 直接 接 触 的边 界润 滑 。这 时两 导轨 表面 的微 峰 直接 接触 , 力极 高 , 压 因 而 发生 塑性 变形 ,运动 导致 接 触局 部高 热 ,出现 金 属分 子 的粘 着 。 “ 焊 ”这 时两 导轨 问 的摩擦 系 数是 相 当大 的。 改善 摩 也称 冷 。 擦 阻力 改善 摩擦 阻力 的变 化。 旨在减 小摩 擦 曲线 随运 动 速度 增 加 而 下 降的 斜率 , 就是 减 小 静 、 也 动摩 擦 系数 差 , 主 要措 施 在 其 于 改善 润滑状 态。
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数控机床爬行与振动现象的分析及诊断

数控机床爬行与振动现象的分析及诊断

类 是连 续控制 量 , 送往伺 服驱 动 系统 ; 一类 是离 另
散 的开关 控 制 量 , 往 机 床 电器 和逻 辑 控 制 装 置 。 送 伺服 驱动 系统位 于 C C装 置与机 床 之 问 , 一 方面 N 它
台交换结束、 换刀到位等信号传送 回 C C装置。引 N 起数 控机 床故 障 的 因素 是 多方 面 的 , 进 行 数控 机 在
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数 控 机 床 爬 行 与 振 动 现 象 的 分 析 及 诊 断
陈金 英
( 北京 工业 职业 技术 学 院 , 北京 104 ) 002 摘 要: 数控 机床 是机械 、 压 、 气和 计算机技 术 高度 集成 的一 体化 产 品 , 液 电 其故 障的发 生也 多数是 机 械 、 液
压、 电气等方 面的综合反 映 。主要 介绍 了数控 机床 爬行 与振 动 的现 象 , 并对 其进 行 分析 , 供 了诊 断数 控 机 提

K y wo d NC ma hn o ;ce pn ;vbain;da n ss e rs: c iet l re ig o irt o ig o i

线性导轨实验报告总结(3篇)

线性导轨实验报告总结(3篇)

第1篇一、实验目的本次实验旨在了解线性导轨的结构特点、工作原理和安装方法,通过实验验证线性导轨在实际应用中的性能,并对其进行分析和总结。

二、实验原理线性导轨(Linear Guide Rails)是一种高精度、高刚性的直线运动导轨,广泛应用于自动化设备、精密仪器、数控机床等领域。

线性导轨主要由导轨本体、滑块、钢珠、保持器等组成,其工作原理是通过钢珠在滑块与导轨之间滚动,实现负载平台沿导轨的直线运动。

三、实验仪器与设备1. 线性导轨实验台:包括导轨本体、滑块、钢珠、保持器等。

2. 加载装置:用于对线性导轨施加不同方向的负荷。

3. 位移传感器:用于测量线性导轨的运动位移。

4. 数据采集系统:用于采集实验数据。

四、实验步骤1. 安装线性导轨实验台,确保导轨与滑块、保持器等部件安装正确。

2. 调整实验台,使滑块与导轨接触良好。

3. 使用加载装置对线性导轨施加不同方向的负荷,观察线性导轨的响应。

4. 使用位移传感器测量线性导轨在不同负荷下的运动位移。

5. 记录实验数据,并进行整理和分析。

五、实验结果与分析1. 自动调心能力实验结果表明,线性导轨具有良好的自动调心能力。

当导轨安装面存在一定偏差时,滑块与导轨之间的钢珠会自动调整,使负载平台保持直线运动。

2. 互换性实验过程中,更换不同系列的导轨和滑块,发现其性能基本一致,验证了线性导轨的互换性。

3. 高刚性在实验中,对线性导轨施加不同方向的负荷,发现其具有良好的刚性。

在必要时,通过施加预压可进一步提高刚性。

4. 精度高实验结果表明,线性导轨在运动过程中,摩擦系数极低,可实现高精度运动。

5. 稳定性实验过程中,线性导轨运行平稳,无明显的振动现象。

六、实验结论通过本次实验,我们了解了线性导轨的结构特点、工作原理和安装方法,验证了其在实际应用中的性能。

实验结果表明,线性导轨具有以下优点:1. 自动调心能力,适应不同安装偏差。

2. 互换性强,便于选用和更换。

3. 高刚性,承受负荷能力强。

机床课件__导轨

机床课件__导轨

3、铸铁导轨的淬火:感应淬火和火焰淬火 。 目的:提高导轨表面的硬度,提高耐磨性。
二、钢
1、应用:镶钢支承导轨。 2、特点:可大幅度地提高导轨的耐磨性。工艺复 杂、加工较困难、成本也较高。 3、常用材料: • 45或40Cr,整体淬硬, HRC≥48。 • 20Cr,渗碳淬硬, HRC≥60。
三、有色金属
直线运动导轨的几何精度:
导轨在竖直平面 内的直线度 。 导轨在水平平面
内的直线度 。
两导轨面间的
平行度。
(2) 接触精度
磨削和刮研的导轨表面,接触精度按JB2278
的规定,采用着色法进行检查。用接触面所 占的百分比或25×25mm2面积内的接触点数 衡量。
2、精度保持性(耐磨性)
第十二章 导轨
内容: 机床导轨的功用、分类和应满足的要 求及设计步骤; 滑动导轨、滚动导轨的设计特点。 要求: 对机床导轨具有结构分析及初步的设 计能力。
导轨副: 机床上两相对运动部件的配合面组成一 对导轨副。 动导轨:在导轨副中,运动的一方。 支承导轨:在导轨副中,不动的一方。 动导轨相对于支承导轨只有一个自由度。
五、导轨副材料的选用
1、选用原则:
(1)为了提高耐磨性和防止咬焊,动导轨和支承 导轨应分别采用不同的材料。 如果采用相同的材料,也应采用不同的热处理 使双方具有不同的硬度。
(2)在直线运动导轨中,长导轨用较耐磨、硬度
较高的材料制造。
2、滑动导轨副中,常用材料匹配
(1)动导轨采用镶装氟塑料导轨软带,支承导轨 采用淬火钢或淬火铸铁; (2)动导轨采用不淬火铸铁,支承导轨采用淬火
钢或淬火铸铁。
(3)高精度机床,因需采用刮研进行导轨的精加
工,可采用不淬火的耐磨铸铁导轨副。

第4章 机床导轨设计_原第六章_

第4章 机床导轨设计_原第六章_

第四章机床导轨设计第一节 概 述一、导轨的功用和分类机床上两相对运动部件的配合面组成一对导轨副,不动的配合面为支承导轨,运动的配合面为动导轨。

导轨副的主要功用是导向和承载,为此,导轨副只许具有一个自由度。

导向原理如图4—1所示。

图4—1导向原理导轨副按下列性质分类。

1.运动轨迹(1) 直线运动导轨导轨副的相对运动轨迹为一直线。

如普通车床的溜板和床身导轨。

(2) 圆周运动导轨导轨副的相对运动轨迹为一圆,如立式车床的花盘和底座导轨。

2.摩擦性质(1) 滑动导轨其中有静压导轨、动压导轨和普通滑动导轨,它们的共同特点是导轨副工作面之间的摩擦性质为滑动摩擦。

(2) 滚动摩擦导轨副工作面之间装有滚动体,使两导轨面之间为滚动摩擦。

3.工作性质(1) 主运动导轨动导轨作主运动,导轨副间的相对运动速度高。

(2) 进给运动导轨动导轨作进给运动,导轨副之间的相对运动速度低。

(3) 移置导轨实现部件之间的相对位置调整,在机床工作时无相对运动。

(4) 卸荷导轨采用机械、液压或气压办法减轻支承导轨的负荷,降低静、动摩擦系数,以提高导轨的耐磨性、低速平稳性和运动精度。

二、导轨应满足的基本要求1.导向精度主要是指动导轨运动轨迹的精确度。

影响导向精度的主要因素有:导轨的几何精度和接触精度、导轨的结构形式、导轨及其支承件的刚度和热变形、静(动)压导轨副之间的油膜厚度及其刚度等。

2.精度保持性主要由导轨的耐磨性决定。

耐磨性与导轨的材料、导轨副的摩擦性质、导轨上的压强及其分布规律等因素有关。

3.刚度包括导轨的自身刚度和接触刚度。

导轨的刚度不足会影响部件之间的相对位置和导向精度。

导轨刚度主要取决于导轨的形式、尺寸、与支承件的连接方式及受力状况等因素。

4.低速运动平稳性动导轨作低速运动或微量位移时易产生摩擦自激振动,即爬行现象。

爬行会降低定位精度或增大被加工工件表面的粗糙度的值。

三、导轨的主要失效形式1.磨损①磨粒磨损。

这里的磨粒是指导轨面间存在的坚硬微粒,可能是落人导轨副间的切屑微粒或是润滑油带进的硬颗粒;也可能是导轨面上的硬点或导轨本身磨损所产生的微粒。

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机床导轨爬行现象的产生机理研究
摘要:机床导轨爬行现象直接影响着这个机床系统的加工质量,
危害很大。该文通过对机床导轨系统的简易模型研究出发,通过对振
动方程的分析,研究机床导轨系统振动机理,讨论导致机床导轨爬行
现场产生的原因。同时,针对爬行问题的解决,提出一系列的防治措
施和对策。

关键词:机床 爬行现象 摩擦 自激振动
1 机床导轨爬行的产生机理
1.1 机床导轨给进系统的模型
关于机床导轨给进系统的简化运动模型如图1所示。机床的驱动
系统一个弹性系统,机床导轨在进行运行的时候,传送带驱动体以速
度v向左进行匀速的运动。在移动开始的短时间内,因为摩擦阻力的
因素影响,质体M是静止的。驱动弹性系统的弹簧开始压缩。驱动
体移动弹簧压缩,当移动达到一定距离x0的时候,弹簧的弹性势能
K大于静摩擦力F的时候,质体M移动。移动后摩擦力发生变化,
由静摩擦力F向动摩擦力F转化。由摩擦力的特性可推断出F<K。
弹簧势能到一定程度后给释放给质体M以加速度作用,弹簧势能减
弱到与动摩擦力相等时,理论上来讲质体M的运动应该是匀速的。
但是因为惯性的影响,质体M依然存在加速度向前跳跃,弹簧的弹
性势能减小到低于摩擦力,摩擦力在缺乏降低特性的条件下发挥作
用,因此不会产生导轨爬行的现象。但是,因为存在阻力,质体M
逐渐减速。如果惯性较大,弹性势能不足以保持质体M的运动而使
其停顿。这种运动过程的连续重复出现的结果就显示成为机床导轨的
爬行现象。

1.2 机床导轨系统爬行运动的微分方程
从方程(1)中可见,质体M爬行现象的产生受其本身质量m,
弹簧刚度k及其阻尼系统c1的影响,同时跟随着滑动速度变化的摩
擦力变化f也有关系。但是要确定导轨与质体间的摩擦特性是存在一
定的难度的,所以现今对导轨系统的爬行机理也只是以描述不同方式
的使用来加以实现。通过对系统的研究分析发现,在速度变化不明显
的情况下,摩擦力在偏离静态的瞬时变化与速度变化成正比例关系。
以C2来代表瞬时摩擦力,进行推理计算可得出结论方程式,来判断
导轨系统是否稳定。结论方程式为:
2 机床导轨爬行问题的防治措施
2.1 改善摩擦特性,减少动静摩擦系数之差
2.1.1 导轨材料的选择
导轨材料可选择采用摩擦系数较好的非金属材料。摩擦特性和材
料本身有很大的关系,材料不同,摩擦特性也不同。非金属材料具有
摩擦系统低,防爬性好,动摩擦系数接近的特点。同时化学稳定性和
可加工性也比其它材料有优势,而且其工艺简单,成本也不高。现在
导轨材料的选择中,塑料材质越来越受到青睐。以这种非金属材质做
成的导轨已经在各类车、铣、磨、铇、镗床上成功的应用,其表现出
来的防爬效果良好,受到广泛的认可。

2.1.2 采用静压导轨或者滚动导轨
因为静压导轨的压力油的供给是靠供油系统来完成的。支撑油箱
中的压力通过节油系统进行调节,同外载压力保持压力的平衡性。这
种导轨系统使支撑处在一种纯液体摩擦的状态下,在任何相对速度下
都能够保持持续的运转。就算是速度极低甚至停止的状态下仍然能够
保持完全的液体状态,因其摩擦系统无论是动态还是静态都很小,所
以在速度极低的情况下也不会有爬行现象产生,运动表现非常平稳。
同时还具有精度高和抗震性好的优势。现今,静压导轨已经被采用于
老机床的改造任务当中,具有很大的推广潜力。滚动导轨的运动是依
靠滚动体来实现的,动静摩擦系统也很小,在低速度的运行下也不会
产生爬行,但是同静压导轨相比,此种导轨成本较高,结构更加复杂,
多被应用于高精度要求的机床中。

2.2 提高传动系统刚性,增大阻尼系数
系统的刚性增强可使机床导轨在速度较低的情况下也能够稳定
的运动。可从机床导轨的机械传动系统和液压传动系统两方面来进行
传动系统的刚性的提高。通过缩短传动链或者选择使用刚度高的传动
部件。同时注意在系统中安装有排气阀,以便于系统中空气的排出,
提高系统的刚性。对液压部件进行性能修复,来消除爬行现象。另外
可在传动系统中安装设置阻尼器,增大系统振动的阻尼系数,达到防
治导轨爬行产生的目的。

3 结语
机床导轨出现爬行现象,其影响的因素是多方面的。机床导轨运
行的环境,工作的各种参数等等都可能引起导轨爬行现象的产生。爬
行发生的情况程度各不相同,引起的原因也不同,必须针对爬行发生
的具体原因,进行仔细的研究考察,以根据不同的原因,采用相对应
的防治维修措施,使防爬行的工作获得良好的效果,从而使机床稳定
持续的安全运行,获得最大的工作效益。

参考文献
[1]丁建宁,陈海初,李满天.基于惯性摩擦驱动的球基微驱动器逆
转现象分析[J].摩擦学学报,2010,25(5):480-483.
[2]丁景民.机床爬行的消除途径[J].新技术新工艺,2010(1).
[3]龚庆寿.机床进给系统的自激振动[J].湖南工程学院学
报,2012(9):43-44.

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