液壓傳動及其展望

摘 要：液壓傳動是通過各種元件組成不同功能的基本回路，再由若干基本回路有機地組合成具有一定控制功能的傳動系統(tǒng)。液壓傳動是機械設備中發(fā)展速度最快的技術之一，特別是近年來隨著機電一體化技術的發(fā)展與微電子、計算機技術相結(jié)合，液壓傳動進入了一個新的發(fā)展階段。

關鍵詞：液壓傳動；純水液壓傳動；液壓技術

我國液壓與氣壓傳動技術從60年代開始發(fā)展較快，但其發(fā)展速度遠遠落后于同期發(fā)展的日本，主要由于工藝制造水平跟不上，新產(chǎn)品研制開發(fā)和發(fā)達國家不差上下，純水液壓傳動技術是液壓領域的前沿發(fā)展方向之一 ，它起源于1605 年發(fā)現(xiàn)的帕斯卡定律。自那時起 ，液壓傳動裝置一直以水作為工作介質(zhì) ，稱為水液壓傳動時代。

1、液壓技術的優(yōu)點

液壓傳動的各種元件可以根據(jù)需要方便、靈活地來布置。重量輕、體積小、運動慣性小、反應速度快。操縱控制方便可實現(xiàn)大范圍的無級調(diào)速（調(diào)速范圍達 2000：1）。可自動實現(xiàn)過載保護，一般采用礦物油作為工作介質(zhì)，相對運動面可自行潤滑使用壽命長，很容易實現(xiàn)直線運動。很容易實現(xiàn)機器的自動化，當采用電液聯(lián)合控制后，不僅可實現(xiàn)更高程度的自動控 制過程，而且可以實現(xiàn)遙控。

2、純水液壓傳動技術現(xiàn)狀

2.1技術分析

純水的粘度極低通常在油的 1 /40～ 1/ 50 之下甚至更低。 因此， 一方面極易引起純水液壓元件及系統(tǒng)的內(nèi)、外泄漏， 導致系統(tǒng)容積效率的降低； 另一方面純水的潤滑性很差， 在純水液壓元件的耦合摩擦副中形成液壓膜比較困難， 從而導致干摩擦及卡死。 為此， 必須采用一些特殊材料、結(jié)構(gòu)和較高的加工精度等技術手段。所以純水液壓元件制造成本要高于同等性能的油壓元件的制造成本。由于水的銹蝕性和導電性很強， 能引起鋼、 銅等常用金屬材料的電化學腐蝕鐵、及非金屬材料的老化。例如常溫下新鮮、流動的純水對碳素鋼銹蝕速度可達 1127mm 年， 從而降低了純水液壓元件的壽命。為此， 總是優(yōu)先考慮采用不銹鋼、有色金屬合金和工程塑料等抗蝕性強的材料來制造純水液壓傳動的元、輔件。與液壓油相比， 水的密度大 10%、壓縮性小 25%、聲速高 10%。所以， 純水液壓傳動系統(tǒng)中閥門突然啟閉等使水的流動狀態(tài)發(fā)生變化時， 極易引起較油壓傳動更大的液壓沖擊、振動和噪聲， 對系統(tǒng)的工作性能、使用壽命及人身健康造成有害影響。為此， 通常要在純水液壓系統(tǒng)中加裝吸收和消除壓力沖擊、振動和噪聲的蓄能器或消聲器。

2.2設計理論

由于水的理化特性較特殊， 所以傳統(tǒng)油壓元件、系統(tǒng)的設計理論與方法不完全適用于水壓系統(tǒng)， 還有待通過深入細致的理論及實驗研究， 建立一整套適用于純水液壓傳動的設計理論和方法。但是因為液壓傳動有許多突出的優(yōu)點，總體而言瑕不掩瑜，因此它的應用非常廣泛，如一般工業(yè)用的塑料加工機械、壓力機械、機床等，行走機械中的工程機械、建筑機械、農(nóng)業(yè)機械、汽車等鋼鐵工業(yè)用的冶金機械、提升裝置、軋輥調(diào)整裝置等，礦山機械中的液壓鉆機、采煤機、提升機、 液壓支架等，土木水利工程用的防洪閘門及堤壩裝置、河床升降裝置、橋梁操縱機構(gòu)、大洋采礦等發(fā)電廠渦輪機調(diào)速裝置、核發(fā)電廠等等，船舶用的甲板起重機械絞車、船頭門、艙壁閥、船尾推進器等，特殊技術用的巨型天線控制裝置、測量浮標、升降旋轉(zhuǎn)舞臺等，軍事工業(yè)用的火炮操縱裝置、船舶減搖裝置、飛行器仿真、飛機起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等。

3、純水液壓傳動問題及對策

3.1材料易被腐蝕

水的導電性比礦物油高數(shù)億倍甚至數(shù)百億倍，能引起絕大多數(shù)金屬材料的電化學腐蝕和大多數(shù)高分子材料的老化，故容易造成液壓元件等材料快速腐蝕。因此所有純水液壓元件的材料必須能夠與水相容，具有優(yōu)良的抗水腐蝕性能，使用不銹鋼、鋁合金和銅合金等材料可提高抗腐蝕性能，但仍然要注意防止縫隙腐蝕和點蝕，在水中滴加酸離子或堿離子是一種有效的解決措施。

3.2容易發(fā)生水擊現(xiàn)象

在純水液壓系統(tǒng)中，當液體流動突然停止時就會發(fā)生水擊現(xiàn)象，它可使系統(tǒng)的振動和噪音增加，性能不穩(wěn)定，典型的起因是快速關閉液壓閥。通過系統(tǒng)的正確設計和元件的正確選擇，可消除水擊現(xiàn)象，使用蓄能器也能降低系統(tǒng)的剛度。

3.3防凍問題及元件設計

由于水的理化特性不同于液壓油，從而造成傳統(tǒng)油壓元件設計理論與方法不完全適用于純水液壓傳動，必須根據(jù)水的特性建立新的數(shù)學模型，進行新的理論和實驗研究。另外，水在0℃時會結(jié)冰，影響其在低溫環(huán)境下的使用，這就必須在其中加入防凍劑。

4、結(jié)束語

液壓傳動與控制是現(xiàn)代機械工程的基礎技術，由于其在功率重量比、無級調(diào)速、自動 控制、過載保護等方面的獨特技術優(yōu)勢，使其成為國民經(jīng)濟中各行業(yè)、各類機械裝備實現(xiàn)傳動與控制的重要技術手段。液壓傳動動是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣為應用的一門技術 。如今液壓傳動技術水平的高低已成為一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標志。液壓傳動技術已成為工業(yè)機械、工程建筑、機械及國防 尖端產(chǎn)品不可缺少的重要技術。而其向自動化、高精度、高效率、高速化、高功率、小型化、 輕量化方向發(fā)展是不斷提高它與電傳動、機械傳動競爭能力的關鍵。而純水液壓傳動有著良好的環(huán)境友好效益，已愈來愈引起各國的普遍關注，西方一些發(fā)達國家早已率先開始了這方面的技術研究，并有成熟的產(chǎn)品問世。我國研究和應用純水液壓傳動的組織比較少，技術水平與西方國家有很大差距，因此要積極參與這方面的研究工作，以縮小我國在此領域與西方國家的差距。可以預見，純水液壓傳動技術在將來一定會取代目前的油壓傳動技術，成為液壓傳動發(fā)展的主流，具有十分廣闊的發(fā)展和應用前景。

參考文獻：

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