纯水液压传动技术

纯水液压传动技术,液压传动的定义及其地位,液压传动是以流体(液压油液)为工作介质进行能量传递和控制的一种传动形式。它们通过各种元件组成不同功能的基本回路，再由若干基本回路有机地组合成具有一定控制功能的传动系统液压传动，是机械设备中发展速度最快的技术之一，特别是近年来，随着机电一体化技术的发展，与微电子、计算机技术相结合，液压传动进入了一个新的发展阶段,液压传动的发展简史,1795年英国约瑟夫布拉曼(JosephBraman,1749-1814)，在伦敦用水作为工作介质，以水压机的形式将其应用于工业上，诞生了世界上第一台水压机。,1906年美国在海军炮塔仰俯液压装置中首次以油代替水作为工作介质等历史性变化逐步解决了早期水压传动装置中包括密封问题在内的一系列技术难题，从而使液压技术进入了迄今为止主要以矿物型液压油为工作介质的液压传动时代。,油压传动存在的诸多严重问题，在一定程度上限制了其发展与应用。随着科学技术的进步、人类环保、能源危机意识的提高，促使人们重新认识和研究以纯水作为工作介质的纯水液压传动技术。,纯水液压传动的优势,维护,环境,安全,污染,能耗,成本,纯水液压传动面临的主要技术难题,泄露与磨损材料腐蚀与老化液压冲击、振动噪声和纯水液压元件的寿命气蚀设计理论,国内外纯水液压传动技术的研究与应用,一、国外1967年美国的Vickers公司的J.R.Ryan发表了高压海水泵工程材料的研究报告。首开现代水压传动技术研究之先河。1991年,美国研制成功水压冲击钻和圆盘锯,组成水下作业工具系统、交付海军水下工程队使用。南非也是从事水压传动研究较早的国家,70年代后期开始研制水压凿岩机,1990年研制成乳化液凿岩机,稍后又研制平持式纯水凿岩机,性能显著优于气动凿岩机,且成本低。80年代初期,美国、英国、芬兰、丹麦、日本、德国等国家一直投入巨大人力、物力和财力,从事纯水液压技术的研究和开发,并取得重大进展。,二、国内国内开展水压传动技术的研究较早的是华中理工大学。自1983年以来,华中理工大学主要从事高水基液压液及元件和系统的研究工作。1996年完成海水液压泵实验研究。近来,浙江大学投入大量人力、物力和财力,从事纯水液压技术的研究工作。上世纪90年代，昆明理工大学也开展该项研究，元件研究。总之,这方面的研究工作仍局限于高等学校,缺乏大型企业的参与。,展望与未来,（1）热轧、冶金、玻璃工业、化工生产、电力工业、采煤等安全性要求高的行业；（2）食品、医药、粮食、电子、生物工程、包装工业等要求无污染的行业；（3）大型民族游乐设施；（4）内河船舶的和河道工程；（5）湖泊游览及载运机械；（6）海水淡化处理和盐业生产；（7）潜器的浮力调节及舰艇、海洋钻井平台和石油机械的液压传动；（8）水下作业工具及机械手的驱动。,结论,。随着材料科学的迅速发展和机械加工工艺水平的不断提高，为研发高性能的水压元件和系统奠定了坚实的物质基础。因水压传动在清洁卫生、无污染、安全抗燃、资源广泛、经济性等诸多方面有其独特的优点，可以预见，在不久的将来，纯水液压系统将越来越多地进入航空、工业、交通、生活等领域。,世界各国对环境保护非常重视，美国和欧洲绝大部分制订了严格的法律法规，要求厂家有责任承担他们自己带来的负担，除了缴纳环境税外，还必须回收生产使用过程中产生不利于环境的有害物质。矿物型液压油对环境的污染是众所周知的严重问题，而用纯水作为液压介质时，纯水对环境没有任何危害，无需回收处理。,可避免或减少产品污染。产品污染是许多生产行业格外关注的事情，泄漏的油液和水基液会使纺织制品、木质胶合板受到玷污，也会使纸张变色、药品变质和食品变味。污染还会使某些产品根本不能出售，只好销毁。但如果纯水渗进产品中，害处要相对小得多或者没有害处。,纯水价格低廉、来源广泛、不用运输仓储。水的价格仅为液压油的1/5000。而且随地可取，特别是大、特大型的液压系统，可以节省大量的矿物油，经济效益更是可观.,纯水的压缩系数小，压缩损失比矿物型液压油降低25%左右，可补偿部分由于泄露增加而造成的容积损失。纯水的粘性低，降低了传动损失，减小了能耗。,阻燃性与安全性好、温升小。液压传动在冶金、热加工及采矿业使用，极易燃烧引起火灾，导致人身设备事故。但是水不会燃烧，故消除了火灾危险，安全性好；另外水的比热与导热系数分别为液压油的约两倍和四倍，故纯水液压系统的温升较低，一般不需加设热交换器，简化了系统结构。,使用纯水的液压系统维修方便，维护成本低。在水下时，可以不用回油管、水箱，系统大为简化。,纯水的粘度通常是油的1/401/50，甚至更低。因此，一方面极易引起纯水液压元件及系统的内、外泄漏，导致系统容积效率的降低；另一方面纯水的润滑性很差，在纯水液压元件的耦合摩擦副中形成液压膜就比较困难从而导致干摩擦及卡死。为此,必须采用一些特殊材料、结构和较高的加工精度等技术手段，所以纯水液压元件制造成本要高于同等性能的油压元件的制造成本。,由于水的锈蚀性和导电性很强,能引起钢、铁、铜等常用金属材料的电化学腐蚀及非金属材料的老化。例如常温下新鲜、流动的纯水对碳素钢锈蚀速度可达1.27mm/年,从而降低蚀性强的材料来制造纯水液压传动的元、辅件。,液压冲击、振动和噪声减小了纯水液压元件的寿命。为此,总是优先考虑采用不锈钢、有色金属合金和工程塑料等抗腐与液压油相比,水的密度大、压缩性小、声速高。所以,纯水液压传动系统中阀门突然启闭等使水的流动状态发生变化时,极易引起较油压传动更大的液压冲击、振动和噪声,对系统的工作性能、使用寿命及人身健康造成有害影响。为此,通常要在纯水液压系统中加装吸收和消除压力冲击、振动和噪声的蓄能器或消声器。,尽管通常水中的气体含量比液压油中低,但由于水的饱和蒸汽压比液压油高很多,故水中极易分离和产生出气泡,并在高压区凝结和溃灭,从而产生异常高温和冲击压力,引起系统元、辅件流动表面材料疲劳和破坏、系统工作性能下降的气蚀现象。为此,一般通过采