纯水液压试验系统的设计

　　0 引言

　　纯水液压传动是流体传动及控制领域最新的发展方向之一，将有广阔的应用前景。与传统的矿物型液压油相比，纯水具有与环境相容性好、价格低廉、来源广泛、节省能源、使用安全、压缩损失小、使用和维护成本低等突出优点，以及黏度低、润滑性差、气化压力高、有一定的腐蚀性等不足，使得纯水液压元件及系统面临气蚀破坏、拉丝冲蚀、腐蚀破坏以及高压下密封困难等诸多技术难题⋯ 。正是因为纯水介质具有的与矿物型液压油迥异的特性，所以纯水液压系统的诸多特性也相应地与油压系统不同。为此，我们自行设计了一套纯水液压试验系统。

　　1 主要功能和要求

　　设计该纯水液压试验系统的主要目的是要研究其节流调速回路的速度一负载特性。为了充分说明试验结果的可信度和调速元件的综合特性，系统中采用两种调速回路：① 节流阀进口节流调速回路；② 节流阀出口节流调速回路。

　　为了获得大小可以调节的负载，采用液压缸对顶加载，在加载缸受压腔油路上接有调速阀，通过调整该调速阀的开口大小，从而获得不同大小的负载。加载的最高压力为4 MPa。为了便于观测，加载缸的活塞运动速度应低于0．16 m／s，回程速度可以不用控制，而由所选泵和阀的排量和额定流量来定。

　　2 试验系统的设计

　　2．1 液压回路的选择

　　2．1．1 调速回路

　　根据试验要求将液压缸的进出油路设计为如图1所示。

　　注：① 当进口节流时，出口节流阀全开，使有杆腔与油箱相通：

　　② 当出口节流时，进口节流阀全开，使无杆腔与P相通。

　　图1 进、出口节流调速回路

　　图2 负载压力控制回路

　　2．1．2 压力控制回路

　　(1)负载压力控制回路

　　如图2所示，可以通过改变调速阀的开口大小来控制负载的大小。

　　(2)卸载回路

　　由于系统使用纯水介质，为了有效地减小气蚀现象的影响，应使系统不工作时的发热量尽可能降低，同时应减小该状态下的功率损失，因此将卸载回路设计成如图3所示。

　　图3 卸载回路

　　2．2 液压系统的合成

　　根据上面的回路设计，考虑试验需要及换向等问题，设计的系统如图4所示。

　　图4 试验系统的液压原理图

　　2．3 采用液压逻辑阀组成的调速回路和卸载溢流回路

　　众所周知，传统液压系统所使用的压力控制阀、方向控制阀及流量控制阀绝大多数都是采用滑阀式结构，这是因为滑阀制造工艺简单、加工成本较低。但其阀芯和阀套间的间隙较大(一般为5—10um)，故泄漏较为严重，效率较低，尤其是纯水液压系统。