详解水马达之关键技术分析

　

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    水马达和油马达相比难以研发和生产,其主要原因是因为水介质问题。水的黏度低、具有腐蚀性,对水马达的密封设计、材料选择等都带来了特殊要求研究开发水马达必须解决以下关键技术问题。

(1)配流方式
    水马达不同于油马达,直接采用传统油马达的配流方式,往往难以满足性能要求,导致水马达效率低、寿命短、输出力矩小、转速低等问题。因此应研究适应水马达传动介质要求的新型配流方式,从根本上解决水马达效率和寿命问题。
(2)密封及泄漏
    水的黏度低,流速高,因此水马达的泄漏会比一般的马达严重,而水马达中的运动副大多采用间隙配合方式,因此缝隙量对泄漏量影响大。如减小配合间隙,会使零件加工困难,工艺性变差,同时柱塞缸套等运动副工作时极易出现堵塞、卡死等现象;而且密封间隙的减小,又会使水润滑膜厚度减小,马达的磨损量加大,导致密封快速失效。因此仅以通过减小配合间隙的方式是不能解决泄漏问题的。
   有研究结果表明,在水马达中采用组合密封是比较理想的防止泄漏手段。
(3)磨损
   由于水的黏度低,润滑性差,使水马达的磨损比较严重,寿命短。解决磨损的方式是[6]:轴承部分用油来润滑,用密封件使轴承与水分开。这种方法仅适用于压力较低(一般为10MPa以下)的情况。因为在高压下,密封件磨损比较快,导致密封效果变差,容易引起油水串通。另一种方式是水参与润滑,此时轴承及摩擦副的材料选取就很重要。目前研究的材料有结构陶瓷、工作塑料、高分子材料等。结构陶瓷由于其抗气蚀性、耐磨性、化学稳定性都比较好,受到了人们的青睐。在水马达中,用结构陶瓷代替部分金属材料,将会大大改善它的性能。然而陶瓷材料比较脆,承受张应力的能力有限,所以用传统的计算其强度、来预测可靠性和工作寿命的方法效果不理想,还需进一步深入和加强。
(4)腐蚀
   用水作为传动介质存在严重的腐蚀问题,因此材料选择尤为重要。研究表明,通过在水马达零件的表面覆盖新型复合材料或采用新材料,可以解决腐蚀问题。这些新型复合材料主要是结构陶瓷、高强度塑料、改性聚四氟乙烯材料(PTFE)等[7],它们都具有较好的耐磨、抗腐蚀、抗疲劳特性。同时还要注意微生物及有机物组织的存在。水的pH值、硬度、氯化物浓度、微生物含量等对水马达也会产生一定的影响。对水的理化性能指标进行严格控制,也可以减小水的腐蚀。
(5)气蚀
   水的气化压力高,且体积相同时水中溶解的气体比油中多,因此容易发生气蚀,从而产生振动和噪声,降低水马达的寿命。因此在设计阶段应该注意气蚀问题。有关水马达气蚀的研究,目前仍处于起步阶段,结果也仍停留在实验阶段。
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