水马达开发与应用现状分析

　　水马达是用过滤后的自来水或海水代替矿物油作为工作介质的一种新型液压马达,具有节约能源、阻燃性好、安全性好、使用维护成本低、污染小等诸多优点,在矿山、食品及化工等行业有广泛的应用需求。水马达的研究是水液压系统设计研究和工程应用的基础,对水液压系统的推广应用具有非常重要的作用,是液压行业的一个新的经济增长点。

　　水马达的研究与设计涉及多学科交叉,具有高度创新性。由于水的理化性能不同于液压油,水介质的黏性低、泄漏量大、润滑性差、易腐蚀,使得传统的液压马达不能直接作为水马达应用,同时传统的设计方法也不适用于水马达的设计。

　　我国水液压传动技术的研究开展比较晚,仍处于起步阶段,对于水马达的设计方法与关键技术研究仍处于探索期,目前还没有研制出性能和使用寿命较为理想的水马达,这也制约了水液压传动这一环保节能的高新技术在我国的广泛应用。

　　1　国内外研究现状

　　水作为传动介质时,齿轮马达的泄漏比较严重,若以减小配合间隙来控制泄漏,又会使成本大大增加,因此现在研究和生产的水马达主要是柱塞马达和叶片马达。

　　目前,国际上研究和生产纯水马达的科研机构和企业主要有[1]:丹麦Danfoss公司,日本荏原综合研究所(EbaraResearch Co·, Ltd·),芬兰HytarOY公司,美国SPX Fluid Power (原FennerFluid Power)公司,德国的博世力士乐公司以及日本的小松公司(Komastu Ltd·)等。

　　美国海军工程实验室(NCEL)于1980年研制出海水叶片马达,压力7·0MPa,转速1 600 r/min,总效率达80%,质量小于2·27 kg,体积376·9 mm3,工作寿命超过50 h。此种水马达在水下工作时以海水为工作介质,取材方便,而且体积小,转动惯量小,反应灵敏,但泄漏量大,且腐蚀和磨损严重,寿命短。

　　丹麦的Danfoss公司生产的水液压马达,包括轴向柱塞式马达MAH及叶片马达MVM,其工作性能如表1所示[2]。

　　图1 ( a)为丹麦Danfoss公司生产的型号为MVM160的低速大扭矩叶片式水马达,其排量为36mL/r,最大进液压力为50MPa,转速15~200 r/min,质量为17·5 kg,在额定工作载荷下其寿命可达8000 h,可用于食品、化工、造纸、采矿等行业;但是存在体积大、质量大的问题。

　　图1(b)为Danfoss公司生产的Nessie淡水轴向柱塞马达,它用自来水作为传动介质,最大流量为27·5 L/min,最大压力为14MPa,质量为4·1 kg。

　　图2为丹麦Danfoss公司生产的轴向柱塞马达,其传动轴为通轴型式,主轴承和滑靴均采用静压支承,承载能力和承载刚度加强,缸体末端装有浮动盘,与配流盘的同轴度高,间隙小。但是马达中的斜盘-滑靴等摩擦副的磨损较严重,导致使用寿命降低。