機械學中的爬行現象,在滑動摩擦副中從動件在勻速驅動和一定摩擦條件下產生的周期性時停時走或時慢時快的運動現象。爬行是機械振動中自激振動的一種形式。
基本介紹
- 中文名：爬行現象
- 外文名：Creeping phenomenon
現象介紹,原因,分類,防止措施,
現象介紹
機械學中的爬行現象,在滑動摩擦副中從動件在勻速驅動和一定摩擦條件下產生的周期性時停時走或時慢時快的運動現象。爬行是機械振動中自激振動的一種形式。
每一個爬行周期都分兩個階段：一個是能量的貯存，另一個是能量達到臨界值時的立即釋放。爬行是工具機滑動導軌(見工具機導軌)中常見的不正常的運動狀態。程度較輕時爬行表現為肉眼所不能察覺的振動，顯著時表現為較大距離的跳動。爬行會顯著降低工件的加工精度。此外，汽車離合器接合時可能引起的衝擊，對某些儀器微調時可能發生的躍動，也都是爬行的實例。爬行大多在低速時出現。
原因
引起爬行的原因很多：如法向載荷過大，滑動系統彈性元件剛度較小，滑動副間靜、動摩擦力之差較大，摩擦係數和相對滑動速度曲線具有下降特性等。防止爬行的措施主要是改善滑動副間的摩擦特性，提高系統傳動鏈的剛度，增加系統的阻尼和減輕滑動部件的重量。改善摩擦特性的途徑包括採用摩擦係數小的摩擦副材料，施加性能較好的防爬油、脂，改動壓潤滑為靜壓潤滑和改滑動摩擦為滾動摩擦等。爬行和防爬問題仍是人們研究的課題。例如分析摩擦副表面形貌對爬行的影響，定性和定量地討論摩擦力、相對滑動速度與爬行運動之間的非線性關係，藉助電子計算機精確計算爬行臨界速度和研製更為優良的防爬油脂和摩擦副材料等。
分類
液壓系統侵入空氣引起的爬行
空氣侵入液壓系統的方式是多種多樣的，比如液壓系統是由各液壓元件組成，各種元件的零件之間，為達到連續的、斷續和往復運動，需要有一定的配合間隙，而空氣就從間隙中侵入，各元件之間的連線密封不嚴，且受到振動影響，接頭螺帽鬆動，故而空氣由此而入，元件中的零件由於同軸或直線度不好、線墊厚薄不均、螺釘沒有均勻抓緊而造成泄漏，油泵吸油管和系統回油管在油池中沒有隔開或靠在一起，回油飛濺，攪成泡沫，使油泵吸油管吸入空氣，油泵吸油管處的濾油器被污物堵塞或濾油器孔太密、油液不足或吸油管侵入油池太少，導致吸油不暢，在吸油區形成局部真空而產生空穴，回油管的出油口在油麵上，當工具機停用時，空氣就乘機而入，設計不合理，回油路中沒有背壓或背壓很小，密封件損壞等，導致油缸左右油腔同時互通且通回油。
油液在溫度一定時，壓力增加體積縮小，具有一定的壓縮性，但這種壓縮性極其微小，一般忽略不計，即認為油液是不可壓縮的，而空氣是可壓縮的，且壓縮性很大。因此，當液壓系統侵入了空氣後，其中一部分空氣溶解於壓力油中，另一部分則形成氣泡浮游在壓力油里。當液壓系統產生壓縮時，油液中的空氣因壓縮性大，使得運動件暫時維持原有運動狀態（停止狀態），只有當空氣被壓縮到一定程度時，才能有足夠的力來克服運動件的慣性力而使運動件改變運動狀態（運動件啟動）。當液壓系統停止工作後，由於慣性作用，運動件並不會立即改變運動狀態而繼續前行一段距離，因而使得壓力油膨脹。
液壓元件間隙引起的爬行
運動件低速運動時，一旦發生乾摩擦，阻力增加。這時要求液壓泵提高壓力，但由
於液壓泵間隙大而嚴重漏油，不能適應執行元件因阻力變化形成的壓力變化而產生爬
行。
1 液壓油泵間隙大引起的爬行
2 控制閥失靈引起的爬行
3 元件磨損引起的爬行
摩擦力變化引起的爬行
工具機上的機械系統產生爬行的根本原因是摩擦阻力的變化。在實際工具機運行中，運
行的速度低於某一數值即臨界速度時會產生爬行。工具機製造出來並選定潤滑油以後，機
械會動系統的剛度、質量和阻尼即已確定，影響工具機機械系統爬行的因素就是摩擦力的
變化。
1 導軌因素引起的爬行
2 油缸因素引起的爬行
防止措施
1 改善工件和刀具之間的摩擦特性
要改善工件和刀具之間的摩擦特性，具體可以採取以下措施：
（1）採用合適的刀具和工件材料。針對不同的工件材料選用合適材料的刀具，使刀具和工件的相互摩擦係數以及使刀具和工件的動靜摩擦係數的差別儘量地小。
（2）施加性能較好的切削液。性能較好的切削液能較好地改善刀具和工件的摩擦特性。
（3）採用滾珠絲槓代替普通的螺紋絲槓，以液體摩擦代替邊界或乾摩擦，採用特殊的潤滑油等，通過改善工具機傳動系統的摩擦特性改善進給系統的靈敏性，減少爬行現象的發生。
2 提高系統的剛度
提高整個工藝系統的剛度，可以有效地減少爬行現象的發生。
（1）減少刀具伸出刀架的長度，加粗刀柄，提高刀架的剛度。
（2）減小工件的長徑比，採用中心架等中間支承，增加工件的剛度。
（3）適當加粗進給機構中傳動絲槓的直徑、縮短絲槓長度等，提高進給機構的傳動剛度，儘量消除進給機構中各傳動元件之間的間隙，縮短進給機構的傳動鏈，提高工具機傳動系統的剛度。
3 增加系統的阻尼
增加系統的阻尼，可以選用內阻尼較大的材料（如鑄鐵）做支承件，也可以在零部件上附加高阻尼材料或壓入阻尼環節等，來減少爬行現象的發生。
4 減輕切削加工的負載
可以通過減小背吃刀量，減輕各傳動部件重量的方式，減輕切削加工的負載，改善切削加工中的爬行現象。
