0刖吕纯水液压是在20世纪90年代初期发展起来的种新型绿色液压技术，它利用过滤后的自然水直接作为液压系统的工作介质，能避免使用液压油引起的环境污染和火灾安全隐患，节约石油资源，并有利于工作人员身体健康。此外，其显著优点在于介质价格低廉，来源广泛，不需冶炼提纯运输仓储和废液处理，可避免介质对诸如纺织物食品和药品等产品的污染，水的自清洁特性使设备维护保养方便。

　　但水所具有的粘度低润滑性差导电性强和汽化压力高等特点，也给纯水液压传动技术的研究与应用带来了困难，需要交叉液压技术材料学摩擦学化学与精密制造等多学科的综合知识，解决以下主要水介质中的润滑与密封摩擦与磨损腐蚀与气蚀等主要关键技术问，并创建基于水理化特征的纯水液压新设计理论与设计方法。

　　1润滑与密封粘度是液体流动性能的指标，对液压元件的性能有很大影响。当工作温度在20，501范围内变化时，水的运动粘度从lmVs降低到0.6m2s，约为相同温度下液压油粘度的130.这会对液压元件中摩擦副的润滑与密封性能产生影响。

　　在液压元件中，间隙密封是种常的密封形国家自然科学基金50005019和国家教委跨世纪优秀人才培养计划资助项目。20020830收到初稿，20021030收到修改稿缸体配流盘，控制阀中的阀芯阀套。

　　间隙流动通常简化为两平行平板间隙层流，其泄漏流量为那么在相同工作压力下，有间隙宽度和长度间隙高度，介质的运动粘度，2间隙进出口压力差以p2XPa所以当采用水作为介质后，在相同工况下液压元件的内泄漏流量比使用液压油要增大近30倍，从而引起容积效率显著降低，不能建立期望的工作压力。

　　1.1静压润滑对于采用静压润滑的摩擦副而言火若想使元件的容积效率不降低，则需使泄漏流量不增加，那么用水介质时必须减小间隙高度，为这明水压元件摩擦副的配合间隙只能达到油乐元件的13，其润滑膜厚度也只有油压元件的13.而油压元件中静压润滑膜厚度般在20之间，那么水压元件中静压支承的间隙就必须控制1.2动压润滑及弹流动压润滑如果采用动压支承的方式，为了维持相同的承载力，必须减小支承间隙，可得到摩擦副材料面气孔塌坑和微裂纹等组成。陶瓷材料的化学键主要是离子健和共价键，这种化学键方向性强和结合能高，因此陶瓷在常温下很难发生塑性变形，积聚的能量不能被及时吸收，在外加载荷的重复作摩擦副材料此，污染控制在纯水液压传动中比在油压传动中更为重要。

　　滚动接触可导致面疲劳，引起接触面的材料以微小颗粒的形式而剥落，典型的疲劳磨损是滚动轴承的面点蚀。在水中，由于接触面很难有弹性流体动压润滑的作用，所以面接触应力集中，疲劳磨损速率高。金属和陶瓷材料面生成的微小裂纹容易引起磨损颗粒的脱落，而合成树脂和塑料在受压时可以变形，且可以均，承受应力。因此，合适的塑料与金属或者塑料与陶瓷的对偶组合可减少面疲劳磨损1.

　　2.1陶瓷中的摩擦学特性研究结果4.5.1明陶瓷与陶瓷配对时摩擦因数偏大，运动的摩擦力将会引起较大的机械效率损耗，这也说明水在摩擦中的润滑作用很小。但它们的磨损速率很低，2在180 min内试环的磨损量在20，40mg内，非常适合作为水环境中的耐磨材料，这是由陶瓷材料本身的物理力学性能决定的。

　　人在弹性流体动压润滑支承中，由00让5，1公式可知2，其润滑膜的*小厚度，与运动粘度v面相对速度v和介质的压力粘度系数0存在如下的关系所以在油压元件中，动压润滑的密封间隙大约为5μm左右，弹性流体动压润滑的润滑膜厚度小于3倍的承方式在减小密封间隙后，由式4和，6可以知道，摩擦副就极可能存在固体面直接接触的危险，从而导致密封磨损失效。

　　在水压元件中，为了保证摩擦副的密封性能和承载力，必须提高加工精度，多采用静压支承方式或在直接接触中使用耐磨减磨材料。

　　2摩擦与磨损由于在纯水中润滑困难，摩擦副的固体面常处于直接接触状态，很快便会受到磨损。材料的磨损主要现为种形式粘着磨损磨粒磨损面疲劳磨损和腐蚀磨损。在边界润滑和混合润滑状态下，粘着磨损和磨粒磨损占主导地位。面疲劳磨损在滚动接触中明显可。水的腐蚀作用可在较低的接触应力下去除腐蚀的面材料，而新鲜面更容易受到腐蚀，这两个过程的相互作用就形成了腐蚀磨损。对于绝大多数材料而言，上述种形式在粘着磨损中，滑动面的微凸体在摩擦过程中因咬合或粘结现象以微小的颗粒形式而去除。金属和塑料可发生这种磨损，但陶瓷则很少发生。在油中的某些添加成分可防止面粘结，但由于水中没有任何添加剂，所以陶瓷材料在纯水液压传动技术中是种非常重要的材料。

　　磨粒磨损在任何类型材料摩擦过程中都是常而且两摩擦面的间隙更小，所以磨粒磨损的速率更大。在某些情况下，采用较大的间隙可以冲走磨粒，但泄漏流量又会增大。唯有效可行的办法是提高系统的过滤精度，过滤掉更多的坚硬颗粒。因栽荷以系曲线，可摩擦因数随载荷的增加呈现先降低而后增大的趋势。摩擦因数与面接触形式面的分子吸附面微观粗糙度摩擦副间水膜等因素较多，摩擦因数主要受材料剪切强度的影响，摩擦生变形，摩擦副接触面积增大，此时摩擦因数受附水膜的影响较大，摩擦因数较小，当载荷进步增加时，摩擦副接触面之间的水膜发生破坏，摩擦因数重新升高。

　　化关系曲线。可，当载荷小于7001时，改性聚醚醚酮的摩损率随载荷的增加而平稳增大，当载荷超过700后，摩损率急剧增大，这同大多数聚合物的摩擦摩损性能变化趋势相致。

　　3腐蚀与气蚀在水介质中，除了磨损引起的液压元件材料损耗之外，还有腐蚀和气蚀。

　　3.1腐蚀水是导电性较强的电解溶液，能引起绝大多数金属材料的电化学腐蚀和大多数高分子材料的化学2.2增强塑料在水中与不锈钢对磨的摩擦因数和磨损速率与载荷用下，疏松区陶瓷颗粒的边界等各种缺陷处成为裂纹源，裂纹逐渐扩展，导致材料脱落，*后产生如环磨痕面材料剪切滑移的形貌特征，明磨损过程中还存在微切削。这些微观形貌分析明陶瓷材料在水中的磨损特征主要为疲劳磨损和微切削。

　　裂纹源裂纹形成扩展中的裂纹剥落坑材料的剪切滑移1蚀盒15倍时间h退火13退火2，13淬火13淬火2，13渗氮13渗氮2，13退火17从6中可看出热处理工艺对材料的耐蚀性和腐蚀机理有较大的影响。渗氮可大大提高13不锈钢的耐蚀性，但却降低了17不锈钢的耐蚀性。

　　此外，试验中还发现，调质处理能改善Cr17不锈钢的耐蚀性。在退火状态下，不锈钢材料的腐蚀特征是点蚀。在渗氮后，则转变为典型的缝隙腐蚀特征。

　　3.2气蚀当液体的压力低于相应温度下液体的饱和蒸气压或气体分离压时，液体将会沸腾并产生大量蒸气泡，或者液体中溶解的气体从液体中分离出来产生大量的气泡，当这些蒸气泡和气泡进入高压区凝结并溃灭时，局部产生的瞬间爆炸压力会造成过流面材料的破坏，并导致元件和系统的性能降低噪声增高，这就是气蚀现象。在液压元件中，气蚀多发生在泵的入口处和阀的节流出口处。

　　液体中气体溶解度大，液体的饱和蒸气压高时，气蚀现象就更容易产生。在常温下，气体的体积溶解度在矿物油中为510，在水介质中约为2.虽然水介质中的气体含量比油中的低，但水介质的饱和蒸气压比液压油高数千万倍，如在50 1时水的饱和蒸气压为12003，油的饱和蒸气压为0.0013，所以水压元件和系统更容易遭受气蚀破坏。

　　老化，使液压元件的材料受到破坏。在实际应用中，可选择不锈钢铝合金和铜合金等材料来提高抗蚀性能，但要注意防止缝隙腐蚀和点蚀。在水中滴加酸离子或碱离子是种有效的途径。

　　能影响的盐雾试验结果7.市场供应的退火17料内部分别是铁素体马氏体晶体结构及面钝化膜致密性所决定的。在渗氮后，17和13具有相同的面渗氮层，所以它们的耐蚀时间相近。

　　气蚀初生时伴随着低频压力脉动现象，其脉动幅值随着气蚀的发展而迅速增长，且低频脉动频率不受气蚀发展程度的影响。但高频幅值会随着气蚀的产生先下降，随着气蚀的发展而迅速上升8.

　　4结论水的运动粘度特征使得纯水液压元件中摩擦副的润滑与密封更加困难。为了保证较的容积效率，必须减小密封间隙，提高加工精度。

　　在水中主要有粘着磨损磨粒磨损面疲劳磨损和腐蚀磨损等种磨损形式。陶瓷在水润滑时摩擦因数偏高，磨损率低，磨损机理主要为疲劳磨损和微切削。增强塑料在水中的摩擦学特性很好，呈现疲劳磨损塑性变形和犁削的磨损特征。

　　水的导电性使大多数材料引起腐蚀，其中材质和热处理工艺对材料的耐蚀性能和腐蚀机理有重要的影响。气蚀容易导致振动噪声和材料的侵蚀，在纯水液压泵中气蚀初生伴随着出口压力低频脉动。

　　31274焦素娟，周华，杨华勇。纯水柱塞泵摩擦副材料磨损试验研究。液压与气动，20024345周华，焦素娟，李家鑫。纯水柱塞泵摩擦副材料摩擦磨损筛选试验。液压与气动，2002740，41 6焦素娟，周华，杨华勇，等。改性聚醚醚酮在水润滑下的摩擦磨损性能研究。摩擦学学报，2002，22476，78 7焦素娟，李家鑫，杨俭，等。不锈钢作为水压元件材料的盐雾试验研究。液压与气动，2002倍隹24基h点蚀点蚀□□□□8周华，杨华勇，李壮云。海水液压泵气蚀初生特征的研家电液控制工程技术研究中心主任，国家863机器人主专家。主要从事电液控制纯水液压研究工作，获得省部级等奖2项，国家发明专利3项，出版专著1本，发801检索论文17篇。