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(jī)地組合成具有一定控制功能的傳動系統(tǒng)。液壓傳動是機(jī)械設(shè)備中發(fā)展速度最快的技術(shù)之一，特別是近年來隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展與微電子、計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，液壓傳動進(jìn)入了一個新的發(fā)展階段。

關(guān)鍵詞：液壓傳動；純水液壓傳動；液壓技術(shù)

我國液壓與氣壓傳動技術(shù)從60年代開始發(fā)展較快，但其發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(dá)國家不差上下，純水液壓傳動技術(shù)是液壓領(lǐng)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(shù)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(yīng)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(dá) 2000：1）。可自動實現(xiàn)過載保護(hù)，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(jī)器的自動化，當(dāng)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(shù)現(xiàn)狀

2.1技術(shù)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(dǎo)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(dǎo)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(shù)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(dǎo)電性很強(qiáng)， 能引起鋼、 銅等常用金屬材料的電化學(xué)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(dá) 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(qiáng)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(shè)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(shè)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(xì)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(shè)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(yīng)用非常廣泛，如一般工業(yè)用的塑料加工機(jī)械、壓力機(jī)械、機(jī)床等，行走機(jī)械中的工程機(jī)械、建筑機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車等鋼鐵工業(yè)用的冶金機(jī)械、提升裝置、軋輥調(diào)整裝置等，礦山機(jī)械中的液壓鉆機(jī)、采煤機(jī)、提升機(jī)、 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(jī)構(gòu)、大洋采礦等發(fā)電廠渦輪機(jī)調(diào)速裝置、核發(fā)電廠等等，船舶用的甲板起重機(jī)械絞車、船頭門、艙壁閥、船尾推進(jìn)器等，特殊技術(shù)用的巨型天線控制裝置、測量浮標(biāo)、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(jī)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(dǎo)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(xué)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(dāng)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(guān)閉液壓閥。通過系統(tǒng)的正確設(shè)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(shè)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(shè)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(xué)模型，進(jìn)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(jī)械工程的基礎(chǔ)技術(shù)，由于其在功率重量比、無級調(diào)速、自動 控制、過載保護(hù)等方面的獨特技術(shù)優(yōu)勢，使其成為國民經(jīng)濟(jì)中各行業(yè)、各類機(jī)械裝備實現(xiàn)傳動與控制的重要技術(shù)手段。液壓傳動動是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣為應(yīng)用的一門技術(shù) 。如今液壓傳動技術(shù)水平的高低已成為一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。液壓傳動技術(shù)已成為工業(yè)機(jī)械、工程建筑、機(jī)械及國防 尖端產(chǎn)品不可缺少的重要技術(shù)。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(jī)械傳動競爭能力的關(guān)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(guān)注，西方一些發(fā)達(dá)國家早已率先開始了這方面的技術(shù)研究，并有成熟的產(chǎn)品問世。我國研究和應(yīng)用純水液壓傳動的組織比較少，技術(shù)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(lǐng)域與西方國家的差距。可以預(yù)見，純水液壓傳動技術(shù)在將來一定會取代目前的油壓傳動技術(shù)，成為液壓傳動發(fā)展的主流，具有十分廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]張利平，液壓氣動系統(tǒng)設(shè)計手冊[J]，機(jī)械制造，2012

[2]史維祥，流體動力幾個重要方面的發(fā)展[J]，液壓氣動與密封， 2013