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在纯水液压传动发展的 20 多年中,人们逐步发现了纯水液压传动的很多优点。这 也使纯水液压传动受到了极大的重视,成为液压传动的新的热点技术。
历史背景
20 世纪初叶,Janny 研制成功以油液为介质的轴向柱塞机械(1905 年) 。Hele.Shaw 和Hans. Thoma 先后研制成功以油液为介质的径向柱塞机械(1910~1922) ,标志着液压技术发展到油压技术阶段。
第二次世界大战期间,尤其20 世纪60~70 年代,液压技术得到了快速发展并日臻完善,并进入到稳定成熟的发展时期。可以预见,除液压元件大型化、高压、微型化及计算机技术、信息技术、微电子技术与液压技术融为一体外,液压技术难以形成重大突破。
同时,以油液作为传动介质,也存在着环境污染和易燃问题,这也是现代社会的可持续发展和人类生存环境不允许的。水本身固有的清洁性和阻燃性,满足现代社会对工程提出的环境保护和安全要求,这也是近几年来水压传动技术重新被人们青睐的根本原因。加之新材料技术和精密加工技术的进步,基本克服了初始水压传动存在的易腐蚀、泄露、效率低等缺点,使现代液压进入了现代水压传动的研究和应用阶段。
随着新材料的研发成功、精密加工技术的不断进步,以及各种新结构的液压元件研制成功,使水压传动技术在最近10年内取得了长足的进步,并重新开始进入了有严格要求无污染的领域,具有十分诱人的应用和发展前景。
国外技术发展
同时,鉴于国防建设与某些特殊经济领域的迫切需要,以及未来市场的诱惑,西方国家一直在集中力量研究该项技术,并已取得了突破性进展,部分已进入实用阶段:
目前,国外已经生产出专为纯水液压系统设计的液压元件,如德国Hauhinco公司生产的Ehk-3k系列柱塞泵,英国于1988年研制成功14MPa的海水柱塞泵及10MPa的海水柱塞马达。国外的纯水液压技术已进入包括海洋开发、水下作业、原子能动力工厂、钢铁工业、食品、医药等诸多领域中,创造了很大的经济效益。
纯水作为液压传动的工作介质,具备如下特点:无污染,有利于全民绿色意识的提高;成本低、阻燃性、安全性(这对大量使用液压油的冶金行业来说其前景十分看好)温升小;系统维护保养方便、维护监测成本低等项优点。
同时也存在腐蚀性强、腐蚀严重、防漏性差等缺陷。但这些缺陷正随着科学技术的不断进步,被逐步克服。
美国早在七十年代初就开始了水液压技术的实际应用研究,并于1984年研制成功压力为14Mpa,流量为45L/min的水液压系统。出于国防建设和某些特殊经济领域的迫切需求,以及对巨大的潜在市场前景的预测,英国,日本,芬兰,丹麦,德国等国家也相继加入了这一领域的竞争。
芬兰的坦佩雷(Tampere)大学对水液压技术的产品开发已逐渐形成规模,其研制成功的比例流量控制水液压系统最高压力达40MPa,流量达136L/min.最新研制的比例阀通过建模,仿真,对比试验及控制方法提高了整体性能,下一步还准备把可编程智能控制单元(PLC)集成到阀内。
德国的豪亨科(Hauhinco)公司则主要进行了高压,大流量水液压元件的产品开发,目前生产的EHK-3K系列Tri-plex柱塞泵的输出流量为8L/minD700L/min,压力为15MPa~80Mpa,还有品种齐全的水液压阀,包括球阀,锥阀,和滑阀,压力分别是16Mpa,32MPa和70Mpa.
丹麦的丹福氏(Danfoss)公司从1989年起,通过5年的努力,已设计生产出了系列水液压元件,其工作压力为14Mpa,流量为15L/minD140L/min,而且效率和寿命达到甚至超过矿物油型液压元件。
日本的荏原研究所、三菱重工业株式会社、川崎重工业株式会社和神奈川大学等从事纯水液压传动的研究。有资料表明,纯水压泵压力可达21MP,转速达1800r/min,容积效率为86%。Nessie研究了应用于食品机械的纯水压系统。此外,日本海水液压传动技术非常领先,使用深度可达12500m.