重新崛起的现代水压传动技术

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-28 原文发表:2007-06-28 人气:3

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引言

在液压传动技术的发展进程中，水作为动力传递、交换和控制的媒体曾起着非常重要的作用。在17世纪末及随后的100多年里，液压传动的介质一直是水。

在20世纪初期，石油工业的兴起和耐油合成橡胶的出现促进了液压传动技术由初始的水压传动进入占本世纪大部分时间的现有油压传动，矿物型液压油也以良好的综合理化性能取代了水而成为最主要的工作介质，液压元件和系统的性能也因此得以大大提高，从而极大地推动了液压传动技术的进步。

但用矿物型液压油作为液压传动介质存在着严重的环境污染和易燃烧问题，这也是世界各国现代经济发展和人类生存环境所不允许的。而水本身所固有的清洁性和阻燃性正好满足了现代社会对工业工程提出的安全、环境友好的要求，这也是最近20年来水压传动技术持续复苏的根本动力。加之新型材料的发展、精密加工技术的进步和新结构液压元件研制的成功，基本克服了初始存在的诸如易腐蚀、易磨损、泄漏大、效率低等缺点，使液压传动技术进入了现代水压传动的研究和应用范畴。

"水压传动"的定义

中文"水压传动"来源于英文"WATER HYDRAULICS"的翻译意义，在我国最早由程祥元先生在1989年作为液压传动的一个分支明确提了出来，虽然在此之前曾有"高水基液压传动"的说法。但"水压传动"中的"水"字究竟是什么含义呢？英国流体动力协会（BFPA）水压传动委员会定义为："含水量高且粘度小于5cSt.的液水"（原文是"fluids having a high water content and a viscosity of less than 5 centistokes"）。这就是说"水压传动"中的"水"还包含加了某些填加剂的水基液。

也有许多人认为真正的水压传动介质只应该是纯粹的水（PURE WATER）（简称"纯水"，不是饮料行业的"纯净水"），即不含任何填加剂的水。

含有填加剂的水基液属于难燃介质，具有良好的安全性，但其环境相容性还不够。水基液中的填加剂对生物通常是有害的，即使无害，液体中不含水的物质会成为微生物生长的培养基。而且水基液的储存、维护与监测及其废液也是值得注意的问题。
如果要求液压介质对环境没有任何负面影响，不会存在任何火灾危险，完全有利于操作人员的身体健康，我们发现只有一种液体：纯水。这正是浙江大学提出"纯水液压传动"的理由。从近年来国内外液压界公开发表的论文和举行的国际学术会议来看，学术界的专家和教授均倾向于水压传动的介质是指不含任何填加剂的纯水。

"水压传动"中的"水介质"究竟是指纯水或者是指包含水基液在内的水？最终的结论将由用户来决定。如果环境要求非常严格，那么纯水将是唯一的选择。此时，纯水液压元件的选择比水基液元件要苛刻得多，纯水液压元件和系统的可可靠性极大地依赖于设计中所采用的新型材料在实际中的合理应用。

应用水介质的优越性

·环境友好

矿物型液压油对环境的污染是液压行业众所周知的严重问题。1L矿物油可使100万L水受到污染；泄漏的油液可使周围的植物和动物死亡，使工作场所的地面打滑，空气中充满异味，工作环境变得恶劣。而纯水对环境没有任何危害，水基液的环境相容性比液压油也要好得多。
此外，水的压缩系数和热膨胀系数分别仅为液压油的25％和50％，而比热和导热系数分别为液压油的2倍和4-5倍，所以系统的刚度大、温升低，能提高系统动态性能。水的粘度低，系统的能量损失小，所以传递效率高。

·购买和使用成本低

地球上很少有物质象一样丰富和实用，且随地可取，它不存在液压油的冶炼提纯、运输仓储、废液处理等问题。特别是废液的处理费用很高，通常处理费用与购买成本相近。因此，使用纯水作为液压介质成本仅为液压油的近1/5000，特别是在大型和特大型的液压系统中可节省大量的矿物油，经济效益相当可观。

·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。但如果纯水渗进产品中，害处要相对小得多或者没有害处。

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