液压传动及其展望

摘 要：液压传动是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。

关键词：液压传动；纯水液压传动；液压技术

我国液压与气压传动技术从60年代开始发展较快，但其发展速度远远落后于同期发展的日本，主要由于工艺制造水平跟不上，新产品研制开发和发达国家不差上下，纯水液压传动技术是液压领域的前沿发展方向之一 ，它起源于1605 年发现的帕斯卡定律。自那时起 ，液压传动装置一直以水作为工作介质 ，称为水液压传动时代。

1、液压技术的优点

液压传动的各种元件可以根据需要方便、灵活地来布置。重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快。操纵控制方便可实现大范围的无级调速（调速范围达 2000：1）。可自动实现过载保护，一般采用矿物油作为工作介质，相对运动面可自行使用寿命长，很容易实现直线运动。很容易实现机器的自动化，当采用电液联合控制后，不仅可实现更高程度的自动控 制过程，而且可以实现遥控。

2、纯水液压传动技术现状

2.1技术分析

纯水的粘度极低通常在油的 1 /40～ 1/ 50 之下甚至更低。 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； 另一方面纯水的性很差， 在纯水液压元件的耦合摩擦副中形成液压膜比较困难， 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、 铜等常用金属材料的电化学腐蚀铁、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 1127mm 年， 从而降低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蚀性强的材料来制造纯水液压传动的元、辅件。与液压油相比， 水的密度大 10%、压缩性小 25%、声速高 10%。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。

2.2设计理论

由于水的理化特性较特殊， 所以传统油压元件、系统的设计理论与方法不完全适用于水压系统， 还有待通过深入细致的理论及实验研究， 建立一整套适用于纯水液压传动的设计理论和方法。但是因为液压传动有许多突出的优点，总体而言瑕不掩瑜，因此它的应用非常广泛，如一般工业用的塑料加工机械、压力机械、机床等，行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等，矿山机械中的液压钻机、采煤机、提升机、 液压支架等，土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构、大洋采矿等发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等等，船舶用的甲板起重机械绞车、船头门、舱壁阀、船尾推进器等，特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等，军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。

3、纯水液压传动问题及对策

3.1材料易被腐蚀

水的导电性比矿物油高数亿倍甚至数百亿倍，能引起绝大多数金属材料的电化学腐蚀和大多数高分子材料的老化，故容易造成液压元件等材料快速腐蚀。因此所有纯水液压元件的材料必须能够与水相容，具有优良的抗水腐蚀性能，使用不锈钢、铝合金和铜合金等材料可提高抗腐蚀性能，但仍然要注意防止缝隙腐蚀和点蚀，在水中滴加酸离子或碱离子是一种有效的解决措施。

3.2容易发生水击现象

在纯水液压系统中，当液体流动突然停止时就会发生水击现象，它可使系统的振动和噪音增加，性能不稳定，典型的起因是快速关闭液压阀。通过系统的正确设计和元件的正确选择，可消除水击现象，使用蓄能器也能降低系统的刚度。

3.3防冻问题及元件设计

由于水的理化特性不同于液压油，从而造成传统油压元件设计理论与方法不完全适用于纯水液压传动，必须根据水的特性建立新的数学模型，进行新的理论和实验研究。另外，水在0℃时会结冰，影响其在低温环境下的使用，这就必须在其中加入防冻剂。

4、结束语

液压传动与控制是现代机械工程的基础技术，由于其在功率重量比、无级调速、自动 控制、过载保护等方面的独特技术优势，使其成为国民经济中各行业、各类机械装备实现传动与控制的重要技术手段。液压传动动是工农业生产中广为应用的一门技术 。如今液压传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。液压传动技术已成为工业机械、工程建筑、机械及国防 尖端产品不可缺少的重要技术。而其向自动化、高精度、高效率、高速化、高功率、小型化、 轻量化方向发展是不断提高它与电传动、机械传动竞争能力的关键。而纯水液压传动有着良好的环境友好效益，已愈来愈引起各国的普遍关注，西方一些发达国家早已率先开始了这方面的技术研究，并有成熟的产品问世。我国研究和应用纯水液压传动的组织比较少，技术水平与西方国家有很大差距，因此要积极参与这方面的研究工作，以缩小我国在此领域与西方国家的差距。可以预见，纯水液压传动技术在将来一定会取代目前的油压传动技术，成为液压传动发展的主流，具有十分广阔的发展和应用前景。

参考文献：

[1]张利平，液压气动系统设计手册[J]，机械制造，2012

[2]史维祥，流体动力几个重要方面的发展[J]，液压气动与密封， 2013