液壓傳動是以流體(液壓油液)為工作介質(zhì)進(jìn)行能量傳遞和控制的一種傳動形式。它們通過各種元件組成不同功能的基本回路,再由若干基本回路有機地組合成具有一定控制功能的傳動系統(tǒng)。液壓傳動是機械設(shè)備中發(fā)展速度最快的技術(shù)之一,特別是近年來隨著機電一體化技術(shù)的發(fā)展與微電子、計算機技術(shù)相結(jié)合,液壓傳動進(jìn)入了一個新的發(fā)展階段。
    目前我國純水液壓傳動發(fā)展現(xiàn)狀
    液壓傳動從17世紀(jì)帕斯卡提出靜壓傳遞原理、1795年世界上第一臺水壓機誕生，已有200多年的歷史, 但由于沒有成熟的液壓傳動技術(shù)和液壓元件，且工藝制造水平低下發(fā)展緩慢，氣壓傳動幾乎停滯，早在公元前，埃及人就開始采用風(fēng)箱產(chǎn)生壓縮空氣助燃。從18世紀(jì)的產(chǎn)業(yè)革命開始逐漸應(yīng)用于各類行業(yè)中。上世紀(jì)30年代，由于工藝制造水平提高，開始生產(chǎn)液壓元件，并首先應(yīng)用于機床。上世紀(jì)50、60、70年代，工藝水平很大提高，液壓與氣壓傳動技術(shù)也迅速發(fā)展，國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域，從藍(lán)天到水下，從軍用到民用，從重工業(yè)到輕工業(yè)，到處都有液壓與氣壓傳動術(shù)，且其水平高低已成為一個國家工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志。
    我國液壓與氣壓傳動技術(shù)從60年代開始發(fā)展較快，但其發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于同期發(fā)展的日本,主要由于工藝制造水平跟不上，新產(chǎn)品研制開發(fā)和發(fā)達(dá)國家不差上下，
    純水液壓傳動技術(shù)是液壓領(lǐng)域的前沿發(fā)展方向之一,它起源于1605 年發(fā)現(xiàn)的帕斯卡定律。自那時起,液壓傳動裝置一直以水作為工作介質(zhì),稱為水液壓傳動時代。由于種種原因,水液傳動一直沒有得到充分的發(fā)展,直到1906 年,用油壓代替了水壓傳動推功了液壓技術(shù)的發(fā)展,也就是說,現(xiàn)代液壓技術(shù)是在古老的水壓傳動技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展和完善起來的。二戰(zhàn)期間,尤其是20世紀(jì)60、70 年代,液壓技術(shù)得到了快速發(fā)展并日趨完善。同時,以油液作為介質(zhì)也存在著環(huán)境污染和易燃等問題。隨著社會的發(fā)展,人們對人類賴以生存的環(huán)境有了一個更高的要求,希望有一個安全無污染、高度文明、美好的環(huán)境。因此也要求科學(xué)技術(shù)向安全、生態(tài)化、藝術(shù)化、環(huán)境系統(tǒng)優(yōu)化的目標(biāo)發(fā)展。水介質(zhì)本身獨有的一系列特點正好滿足了現(xiàn)代社會提出的這一要求。
    因此,時代的要求,呼喚著水壓傳動這一古老而又嶄新的技術(shù)的復(fù)出,純水液壓技術(shù)就應(yīng)運而生了,也就使現(xiàn)代液壓進(jìn)入了現(xiàn)代水壓傳動的研究和應(yīng)用階段。液壓傳動技術(shù)經(jīng)歷了從水壓到油壓的發(fā)展階段,目前又在向水壓傳動方向發(fā)展,這不是簡單的重復(fù)和循壞,而是螺旋式上升,它標(biāo)志液壓傳動技術(shù)正向更高的階段發(fā)展。純水液壓技術(shù)己經(jīng)成為現(xiàn)代液壓界關(guān)注的熱點。
    隨著新材料的研發(fā)成功、精密加工技術(shù)的不斷進(jìn)步,以及各種新結(jié)構(gòu)的液壓元件研制成功,使水壓傳動技術(shù)在最近10多年內(nèi)取得了長足進(jìn)步,使得純水液壓系統(tǒng)重新進(jìn)入了有嚴(yán)格無污染要求的領(lǐng)域,具有十分誘人的應(yīng)用和發(fā)展前景。同時,鑒于國防建設(shè)和某些特殊經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的迫切需要,以及未來市場的誘惑,西方國家一直在集中力量研究該項技術(shù),并已取得了突破性進(jìn)展,部分己進(jìn)入實用階段。目前,國外己經(jīng)生產(chǎn)出專為純水液壓系統(tǒng)設(shè)計的液壓元件,如德國Hauhinco 公司生產(chǎn)的Ehk—3k 系柱塞泵,英國于1988 年研制成功14 MPa 的海水柱塞泵及10MPa 的海水柱塞馬達(dá)。國外的純水液壓技術(shù)己進(jìn)入包括海洋開發(fā)、水下作業(yè)、原子能動力工廠、鋼鐵工業(yè)、食品、醫(yī)藥等諸多領(lǐng)域中,創(chuàng)造了很大的經(jīng)濟(jì)效益。國內(nèi)自20 世紀(jì)初也開展了純水液壓傳動技術(shù)的研究,華中理工大學(xué)進(jìn)行了海水液壓傳動技術(shù)的研究,現(xiàn)己成功地研究出軸向柱塞式海水液壓泵,同時,浙江大學(xué)流體傳動及控制國家重點實驗室也投入大量的人力、物力從事純水液壓技術(shù)的開發(fā)和研究工作。
    液壓技術(shù)與機械傳動、電氣傳動相比，存在的優(yōu)點：
    2.1.液壓傳動的各種元件可以根據(jù)需要方便、靈活地來布置。
    2.2.重量輕、體積小、運動慣性小、反應(yīng)速度快。
    2.3.操縱控制方便可實現(xiàn)大范圍的無級調(diào)速（調(diào)速范圍達(dá)2000：1）。
    2.4.可自動實現(xiàn)過載保護(hù)。
    2.5.一般采用礦物油作為工作介質(zhì)，相對運動面可自行潤滑使用壽命長 。
    2.6.很容易實現(xiàn)直線運動。
    2.7.很容易實現(xiàn)機器的自動化，當(dāng)采用電液聯(lián)合控制后，不僅可實現(xiàn)更高程度的自動控 制過程，而且可以實現(xiàn)遙控 。
    我國目前純水液壓傳動面臨的主要技術(shù)難題如下：
    3.1. 泄漏與磨損
    純水的粘度極低通常在油的1 /40~ 1/ 50 之下甚至更低。 因此, 一方面極易引起純水液壓元件及系統(tǒng)的內(nèi)、外泄漏, 導(dǎo)致系統(tǒng)容積效率的降低; 另一方面純水的潤滑性很差, 在純水液壓元件的耦合摩擦副中形成液壓膜比較困難, 從而導(dǎo)致干摩擦及卡死。 為此, 必須采用一些特殊材料、結(jié)構(gòu)和較高的加工精度等技術(shù)手段。 所以純水液壓元件制造成本要高于同等性能的油壓元件的制造成本。
    3.2. 材料腐蝕與老化　
    由于水的銹蝕性和導(dǎo)電性很強, 能引起鋼、 銅等常用金屬材料的電化學(xué)腐蝕鐵、及非金屬材料的老化。例如常溫下新鮮、流動的純水對碳素鋼銹蝕速度可達(dá)1127mm 年, 從而降低了純水液壓元件的壽命。為此, 總是優(yōu)先考慮采用不銹鋼、有色金屬合金和工程塑料等抗蝕性強的材料來制造純水液壓傳動的元、輔件。
    3.3. 液壓沖擊、振動和噪聲　
    與液壓油相比, 水的密度大10%、壓縮性小25%、聲速高10%。所以, 純水液壓傳動系統(tǒng)中閥門突然啟閉等使水的流動狀態(tài)發(fā)生變化時, 極易引起較油壓傳動更大的液壓沖擊、振動和噪聲, 對系統(tǒng)的工作性能、使用壽命及人身健康造成有害影響。為此, 通常要在純水液壓系統(tǒng)中加裝吸收和消除壓力沖擊、振動和噪聲的蓄能器或消聲器。
    3.4.氣蝕　
    盡管通常水中的氣體含量比液壓油中的低, 但由于水的飽和蒸氣壓比液壓油高107 倍, 故水中極易分離和產(chǎn)生出氣泡, 并在高壓區(qū)凝結(jié)和潰滅, 從而產(chǎn)生異常高溫和沖擊壓力, 引起系統(tǒng)元、輔件流動表面材料疲勞和破壞、系統(tǒng)工作性能下降的氣蝕現(xiàn)象。為此, 一般通過采取限制系統(tǒng)溫度以降低介質(zhì)中的氣體溶解度、提高液壓泵的吸入壓力等措施來減小或消除
氣蝕現(xiàn)象。
    3.5.系統(tǒng)中容易產(chǎn)生水垢。
    水液壓傳動系統(tǒng)中，水介質(zhì)經(jīng)過一段時間的運行后，隨著水溫的升高，循環(huán)水會在液壓元件及系統(tǒng)管道中產(chǎn)生水垢，水垢受到震動或沖擊后，分解為不溶于水的微小顆粒進(jìn)入系統(tǒng)，加劇液壓元件的摩擦，影響液壓元件的密封性能，甚至?xí)斐梢簤合到y(tǒng)回路的阻塞。
    3.6.設(shè)計理論　
    由于水的理化特性較特殊, 所以傳統(tǒng)油壓元件、系統(tǒng)的設(shè)計理論與方法不完全適用于水壓系統(tǒng), 還有待通過深入細(xì)致的理論及實驗研究, 建立一整套適用于純水液壓傳動的設(shè)計理論和方法。但是因為液壓傳動有許多突出的優(yōu)點，總體而言瑕不掩瑜，因此它的應(yīng)用非常廣泛，如一般工業(yè)用的塑料加工機械、壓力機械、機床等，行走機械中的工程機械、建筑機械、農(nóng)業(yè)機械、汽車等鋼鐵工業(yè)用的冶金機械、提升裝置、軋輥調(diào)整裝置等，礦山機械中的液壓鉆機、采煤機、提升機、 液壓支架等，土木水利工程用的防洪閘門及堤壩裝置、河床升降裝置、橋梁操縱機構(gòu)、大洋采礦等發(fā)電廠渦輪機調(diào)速裝置、核發(fā)電廠等等，船舶用的甲板起重機械絞車、船頭門、艙壁閥、船尾推進(jìn)器等，特殊技術(shù)用的巨型天線控制裝置、測量浮標(biāo)、升降旋轉(zhuǎn)舞臺等，軍事工業(yè)用的火炮操縱裝置、船舶減搖裝置、飛行器仿真、飛機起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等。
    部分純水液壓傳動的缺點及解決的方法
    4.1.材料易被腐蝕。水的導(dǎo)電性比礦物油高數(shù)億倍甚至數(shù)百億倍，能引起絕大多數(shù)金屬材料的電化學(xué)腐蝕和大多數(shù)高分子材料的老化，故容易造成液壓元件等材料快速腐蝕。因此所有純水液壓元件的材料必須能夠與水相容，具有優(yōu)良的抗水腐蝕性能，使用不銹鋼、鋁合金和銅合金等材料可提高抗腐蝕性能，但仍然要注意防止縫隙腐蝕和點蝕，在水中滴加酸離子或堿離子是一種有效的解決措施。
    4.2.容易發(fā)生水擊現(xiàn)象。在純水液壓系統(tǒng)中，當(dāng)液體流動突然停止時就會發(fā)生水擊現(xiàn)象，它可使系統(tǒng)的振動和噪音增加，性能不穩(wěn)定，典型的起因是快速關(guān)閉液壓閥。通過系統(tǒng)的正確設(shè)計和元件的正確選擇，可消除水擊現(xiàn)象，使用蓄能器也能降低系統(tǒng)的剛度。
    4.3.防凍問題及元件設(shè)計理論。由于水的理化特性不同于液壓油，從而造成傳統(tǒng)油壓元件設(shè)計理論與方法不完全適用于純水液壓傳動，必須根據(jù)水的特性建立新的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行新的理論和實驗研究。另外，水在0℃時會結(jié)冰，影響其在低溫環(huán)境下的使用，這就必須在其中加入防凍劑。

    液壓傳動與控制是現(xiàn)代機械工程的基礎(chǔ)技術(shù)，由于其在功率重量比、無級調(diào)速、自動 控制、過載保護(hù)等方面的獨特技術(shù)優(yōu)勢，使其成為國民經(jīng)濟(jì)中各行業(yè)、各類機械裝備實現(xiàn)傳動與控制的重要技術(shù)手段。
    液壓傳動動是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣為應(yīng)用的一門技術(shù) 。如今液壓傳動技術(shù)水平的高低已成為一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。液壓傳動技術(shù)已成為工業(yè)機械、工程建筑、機械及國防 尖端產(chǎn)品不可缺少的重要技術(shù)。而其向自動化、高精度、高效率、高速化、高功率、小型化、 輕量化方向發(fā)展是不斷提高它與電傳動、機械傳動競爭能力的關(guān)鍵。
    而純水液壓傳動有著良好的環(huán)境友好效益，已愈來愈引起各國的普遍關(guān)注，西方一些發(fā)達(dá)國家早已率先開始了這方面的技術(shù)研究，并有成熟的產(chǎn)品問世。我國研究和應(yīng)用純水液壓傳動的組織比較少，技術(shù)水平與西方國家有很大差距，因此要積極參與這方面的研究工作，以縮小我國在此領(lǐng)域與西方國家的差距�？梢灶A(yù)見，純水液壓傳動技術(shù)在將來一定會取代目前的油壓傳動技術(shù)，成為液壓傳動發(fā)展的主流，具有十分廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。