纯水液压节流阀的研制

　　纯水液压技术是以天然淡水、海水或自来水代替矿物油作为液压系统工作介质的新技术[1]。纯水具有干净卫生、价格低廉、安全性好等优点，纯水液压传动技术具有费用低、、应用范围广、市场潜力大的优点。但是纯水具有润滑性差、粘度低、汽化压力高、导电性强等理化特性，因此纯水液压技术的研究主要集中在如何克服这些由纯水的理化缺点所带来的不便，进而提高纯水液压件的使用性能和提高它的使用寿命。总之，开展纯水液压节流阀的研究，不仅具有重要的学术科学意义，还具有非常广阔的应用前景。

　　1开发纯水液压件的技术难题

　　纯水的理化特性是润滑性差、粘度低、汽化压力高、导电性强，这给纯水液压节流阀的开发带来了很多技术难题。这些技术难题严重影响了纯水液压阀的推广和应用。

　　1．1 气蚀

　　纯水汽化时压力比较高，而液压阀节流口处的流速也非常高，所以“气蚀”是纯水液压阀中常出现的缺陷。气泡崩溃后产生的压力波对液压件表面产生很强的冲击作用，这易对材料造成破坏。同矿物油相比，水的密度大可压缩性小，因此水在气泡破裂时产生的压力冲击更大，破坏力更强。这种冲击压力最高时甚至可以超过1Gpa[1]。因此，“气蚀”是纯水液压阀设计时必须要考虑的问题之一。

　　1．2 拉丝侵蚀

“拉丝侵蚀”是液压阀中常出现的一种现象，在纯水液压阀中这种现象更加明显，这是因为纯水的粘度低，在相同的条件下，纯水法的阀口流速比油压阀高。而在小开度、大压差情况下，纯水的流速有时高达200m/s[1]。而纯水以这么高的流速流过节流口时，会对阀芯与阀座产生严重的冲刷作用，而纯水介质中的细小颗粒，被高速水流携带着冲向零件表面，这样会刮出一条条痕迹，产生“拉丝侵蚀”。这也是设计纯水液压阀时必须要考虑的问题之一。

　　1．3 泄漏

　　纯水介质的粘度大约是液压油的1/30-1/40，因而在相同过流面积和压差作用下纯水液压阀比油阀的泄漏量更大。而“泄漏”是液压阀中的重大缺陷，它对液压元件造成以下影响[2]。

　　1．3．1使系统的容积效率下降，而降低总的效率；

　　1．3．2使液压阀的加工困难。减小“泄漏”就要减小配合间隙，这就要求提高液压阀的加工精度，提高了加工难度和加工成本。

　　1．3．3在压力很高的情况下，通过微小缝隙泄漏的流速非常高，这易造成“拉丝侵蚀”。

　　1．4压力冲击、振动与噪声纯水介质的弹性模量大约是液压油的1.5-2.4倍，中声速比液压油中高约10%，因此水的压缩性小、刚性大，压力冲击波在水中的传递速度快而衰减慢[1]。当液压系统中，液流的速度及方向突然发生变化时会产生压力冲击。而形成的压力冲击波在液压系统中快速传递，将会产生剧烈的振动和噪声，这就是常说的“水击”。 “水击”会降低液压元件和液压系统的性能。因此，在纯水液压阀设计中要尽可能避免液流速度及方向的突变，且在系统合适的位置设置吸能元件，减少“水击现象。