| 液压技术源于发现帕斯卡定律的1605年，自那时起，液压传动装置一直以水作为工作介质，由于其密封问题加之电气传动技术的竞争，曾一度导致液压技术停滞不前。此种局面直至1906年美国在海军炮塔仰俯液压装置中首次以油代替水作为工作介质才被打破。液压工作介质的这一历史性变化、耐油橡胶的出现，及制造技术的进步，逐步解决了早期水压传动装置中包括密封问题在内的一系列技术难题，从而使液压技术进入了迄今为止主要以矿物型液压油为工作介质的液压传动时代。然而，油压传动存在着污染环境、易燃烧、浪费能源的严重问题，在一定程度上限制了其发展与应用。随着科学技术的进步、人类环保、能源危机意识的提高，促使人们重新认识和研究以纯水作为工作介质的纯水液压传动技术。近20年来在理论研究和应用上，都得到了持续稳定的复苏和发展；并逐渐成为现代液压传动技术中的热点技术和新的发展方向之一。 现代液压技术在工业生产和其它领域有着十分广泛的应用，由于纯水来源广泛，无污染，阻燃性好等优点；在我国积极开展纯水液压传动的研究与开发，对节约能源、保护环境、可持续发展及开发绿色液压产品，都具有十分重要的意义。 2 国内外研究现状 2．1国外研究现状 (1)美国20世纪末60年代开始研究海洋水下液压作业工具，海军司令部等部门于1980年联合研制出叶片马达，1984年研制出海水液压传动水下作业工具系统。1991年，美国研制成功水压冲击钻和圆盘锯，组成水下作业工具系统，交付海军水下工程队使用。 (2)南非也是从事水压传动研究较早的国家，70年代后期开始研制水压凿岩机，1990年研制成乳化液凿岩机，稍后又研制出手持式纯水凿岩机，且成本较低。 (3) 日本的川I崎研究所，于1983年研制成功用于6 km深潜调查船浮力调节的超高压海水柱塞泵，最高压力可达63 MPa流量6-9 L／min；1987年研制成功用于65 km深潜调查船超高压海水柱塞泵；最高压力68．5 MPa流量5 L／min寿命达到200 h。荏原、三菱、小松等多家公司，也在进行水压传动研究和生产，现正极力研究水压伺服阀。 (4)英国在1978年开始开发水下液压作业工具。Fenner公司于1988年研制成功400 m深海水下作业机器人，使用海水柱塞泵压力为14 MPa，柱塞马达压力为10 MPa。90年代Kiull大学率先把水压传动用于海底油井液压控制系统。 (5)德国的Hauhinco机械厂，于1995年研制成功淡水径向柱塞泵陶瓷阀芯的水压滑阀产品；Tampere大学等联合开发研制成功用于内燃机喷射控制器、造纸、水切割等动力源的海水轴向柱塞泵和马达。1996年Tampere大学又成功研制出比例流量控制纯水液压系统。 2．2 国内研究现状 国内纯水液压技术研究的起步相比西方国家较晚。1990年华中理工大学在国内率先进行纯水液压传动技术研究，1996年研制并成功应用于国内第一台舰艇用海水轴向柱塞泵和海水液压泵性能试验台。目前浙江大学已研制成功最高压力为14 MPa流量为100 L／rain的纯水柱塞泵及一系列的纯水液压控制阀；并在摩擦副材料的研究上取得了重大进步。昆明理工大学对纯水液压齿轮泵也进行了一些研究，试验工作压力达到10 MPa。 3 纯水液压技术在工业领域中的应用 3，1食品加工业中的应用 发达国家早就意识到纯水液压在食品工业中的广阔的应用前景，并投入巨资研究开发纯水液压机械，现已形成系列产品。其中，丹麦在此领域内居于世界领先地位。针对食品行业特点，丹麦此公司开发了各种纯水液压元件如节流阀、换向阀和低速大转矩马达等，其中各类阀的最大流量为25 L／min，工作压力为5 MPa，马达转速为10～200 r／min，输出转矩为100 Nm。该公司还开发了多种食品加工机械，目前已在牲畜屠宰、牛奶灌装和汉堡包加工等领域得到了应用。日本企业针对HACCP(HazardAnalysis Critical Control Point)的要求，也开发了多种纯水液压机械，用于肉鸡屠宰。包括去除羽毛和内脏、鸡翅和鸡腿等各部分的分离、胸肉脱骨、腿肉脱骨等各道工序，均由纯水液压驱动的机械完成，每小时可加工900只鸡。采用纯水液压驱动比电动设备减小了体积，同时也减轻了重量。 目前，纯水液压技术已在国外食品加工业中的以下领域得到应用： (1)牛奶和饮料的无菌灌装；(2)用于切割肉、骨、冻鱼等的液压锯；(3)调整加工平台和工作台的位置；(4)屠宰场中，待宰猪的运输与清洗；(5)工作场所和设备的高压清洗；(6)贝类加工中的净化、调湿和水冷；(7)驱动各种提升、输送、夹持和旋转工具；(8)肉鸡屠宰设备。 从纯水液压技术在国外食品行业的应用情况来看，纯水液压技术在食品加工业的应用优势十分明显，清洁卫生、节约成本、系统集成与使用方便。由此可见，食品加工业采用纯水液压技术是一个必然的趋势。 3．2制药机械中的应用前景 由于制药行业对污染有极其严格的要求，而油压系统的泄漏、污染从根本上来说是不可避免的；所以传统的制药机械通常采用电机和压缩空气作为动力源。但由这两者组成的系统经济性差，而且还存在着气动系统的精确控制特性差、压力低、效率低以及电机系统严格的“三防”要求，无级调速性能差等缺点。相比而言，纯水液压系统液压水源价格低廉，不仅可以满足制药业严格的无污染要求，而且没有气压传动和电机传动系统的缺陷，因而在药品粉碎机、制粉机、辊压式制粒机、灌装机和包装机等机器上有着很好的应用前景。例如传统的气流粉碎机采用压缩空气经冷却、过滤、干燥后，经喷嘴形成超音速气流射入粉碎室，使物料流态化，被加速的物料在数个喷嘴的交汇点汇合，产生剧烈的碰撞、磨擦、剪切而形成颗粒的超细粉碎。这种生产工艺成本高、能耗大、精度很难控制、效率低，而且工作时会产生很大的噪声，对工人的身体健康也有不利的影响。如果采用纯水液压则可以有效地降低能耗和噪声，经济性好，重量轻，体积小，效率高。 3．3煤矿机械中的应用前景 长久以来，煤矿的现场生产条件十分恶劣。同时，生产对地表以下的微环境的污染也十分严重。产生这种污染很大的一个原因就是液压油和高水基乳化液的使用。面对愈来愈重视环境保护的将来，改善煤矿的生产环境，纯水液压技术的使用是有效的方法之一。煤矿的特殊生产环境要求液压传动的介质具有难燃性。而纯水能很好地满足这种要求，能确保生产的安全性。近来。煤矿生产一度不景气，效益不高，其生产的高成本是其原因之一。而纯水与液压油和高水基乳化液相比，不仅有良好的抗燃性、散热性，而且价格也便宜。所以使用纯水液压，对降低煤矿的生产成本是有益的。由于煤矿的特殊生产环境，其设备零件的维修和更换相对困难，纯水容易造成零件金属表面的腐蚀和磨损，这样给煤矿生产设备的维护带来不便。而且纯水液压的润滑和密封也是一个技术难点。目前，在煤矿生产中广泛使用的液压支架和液压支柱，大量消耗着乳化液。在调查中发现，很多煤矿的工人在液压支架和液压支柱的使用中，很少按规定要求添加乳化液，以使乳化液浓度仅达到5％ 以下。有些煤矿的乳化液浓度连l％都不到，甚至是纯水，但液压支架仍可以工作。唯一的代价是因锈蚀加大了维修成本或缩短了使用寿命。这也给人启迪，随着纯水液压技术的深入研究，出现适应纯水传动的密封元件及新材料，纯水液压技术将首先在液压支架(或支柱)中得到广泛应用。在煤炭行业中，纯水液压技术的应用前景会很广，并将极大地改善矿井的工作和安全条件。 3．4钢铁工业中的应用前景 钢铁领域也十分重视水液压技术的开发和应用。在武钢，有关技术部门将焦化厂7号、8号推焦机液压系统和大型厂高线集卷2号液压系统的矿物油，改抗燃介质的研制已列为公司重点攻关项目。由此可见，纯水液压技术的研究已成为国际液压界的一大前沿研究课题。在高温环境中采用无燃性的纯水是非常安全的，特别是在焦炉、退火炉、转炉的应用更能显出其价值。一方面，泄漏的介质不会像液压油那样污染地面造成安全隐患，另一方面，泄漏的介质遇到明火，不会像液压油那样起火燃烧，从而有效地保护人身和设备的安全。天然淡水不仅自身的成本非常低，而且，其泄漏处理成本也极低(可忽略)。这对大量使用液压油的冶金行业来说其前景十分看好：目前，轧钢系统使用的液压油不仅量大，而且均为进口液压油。如果纯水液压技术能全面取代现有的轧钢液压系统，则吨钢的生产成本将大大降低。 4 结束语 液压传动技术经历了从水压到油压的发展阶段，目前又在向水压传动方向进展。这不是简单重复和循环，而是标志着液压传动技术正在走向它的更高级阶段——纯水液压技术，尤其深海纯水液压技术的重大进展将成为液压界关注热点。随着材料科学的迅速发展和机械加工工艺水平的不断提高，为研发高性能的水压元件和系统奠定了坚实的物质基础。因水压传动在清洁卫生、无污染、安全抗燃、资源广泛、经济性等诸多方面有其独特的优点，可以预见，在不久的将来，纯水液压系统将越来越多地进入航空、工业、交通、生活等领域。 液压英才网豆豆转载 |
联系客服
