高水基液压系统元件性能的分析与应用

　　0前言

　　高水基介质目前广泛应用于矿山、 冶金等高温、 易燃环境下工作的液压设备， 其成分中水占90%～95%，其余为润滑和防锈添加剂。 高水基液的黏度低，密封性差，不仅使系统的容积效率大大降低，而且无法在材料表面形成流体润滑，从而导致液压元件过早磨损。 因此，大部分的普通液压元件不能直接用于高水基液压传动。 适应高水基特性的液压元件，需要解决水基液易泄漏、易气蚀等问题，并且需要提高自身的防锈抗腐蚀能力。

　　1液压泵的选用及性能分析

　　液压泵是液压系统的动力元件，按结构形式可分为齿轮泵、叶片泵和柱塞泵三大类。 其中，柱塞泵适应性最强，齿轮泵一般，叶片泵最差。

　　1.1叶片泵的性能及应用

　　图1 为普通双作用叶片泵工作原理图，它由定子1、转子 2、叶片 3 和配油盘(图中未画出)等组成。当转子转动时, 叶片在离心力和根部压力油的作用下,在转子槽内作径向移动而压向定子内表面。 由于一般双作用叶片泵的叶片底部均通压力油, 使得处于吸油区的叶片顶部和底部的液压作用力不平衡,叶片顶部以很大的压紧力抵在定子吸油区的内表面上。 而且，在吸油区内,由于叶片和定子接触的综合曲率半径很小，当叶片压向定子时会产生很高的接触比压，从而加剧了叶片与定子的磨损,影响叶片泵的使用寿命。

　　由雷诺方程

　　式中dp/dx———油膜压力沿滑动速度 x 方向的导数;

　　h₀———油膜压力最高处的油膜厚度;

　　h———x 坐标处油膜厚度。

　　可知,

　　可知,代表油膜承载能力的 dp 与油的动力黏度 μ 成正比。 在同等压力下，由于高水基液的动力黏度仅为矿物油的 1/20 ～1/40， 使得叶片与定子更易磨损。 因此，普通双作用叶片泵不能直接应用于高水基液压系统。

　　从上述分析中不难看到，叶片泵主要的磨损部位是叶片与定子，若采取适当措施使吸油区叶片压向定子的作用力减小，也就相应地减少了叶片与定子间的磨损，那么，叶片泵在低压水基系统中也可以适当使用。 常用的措施有：

　　(1)减小作用在叶片底部的油液压力。 将泵的压油腔的油通过阻尼槽或内装式小减压阀通到吸油区的叶片底部,使叶片经过吸油腔时,叶片压向定子内表面的作用力不致过大。

　　(2)减小叶片底部承受压力油作用的面积。 图2采用了复合式叶片结构，叶片分成母叶片 1 与子叶片 2 两部分。通过配油盘使 K 腔总是接通压力油,引入母、子叶片间的小腔 c 内,而母叶片底部 L 腔,则借助于油孔,始终与顶部油液压力相同。 这样,无论叶片处在吸油区还是压油区, 母叶片顶部和底部的压力油总是相等的,当叶片处在吸油腔时,只有 c 腔的高压油作用而压向定子内表面, 减小了叶片和定子内表面间的作用力。