試論工程機(jī)械中的超高壓液壓技術(shù)

覃功

摘 要：我國科技進(jìn)步較快，工程機(jī)械中液壓技術(shù)也得到了廣泛應(yīng)用和快速發(fā)展，液壓的傳動力量大，與傳統(tǒng)技術(shù)相比具有很多優(yōu)點(diǎn)，本文首先對幾種傳統(tǒng)傳動技術(shù)進(jìn)行分析和對比，并針對超高壓液壓技術(shù)開展深入探討。

關(guān)鍵詞：超高壓液壓 工程機(jī)械 技術(shù) 落后

中圖分類號：TH137 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（a）-0100-01

目前無論是建設(shè)橋梁、房屋或是修路等都不能脫離工程機(jī)械，工程機(jī)械中液壓技術(shù)的使用十分廣泛，液壓傳動力量很大，而且配置和傳遞也比較容易，所以得到廣泛的應(yīng)用，超高壓液壓技術(shù)對耐久性、密封性等都具有很高的要求，本文會針對超高壓液壓技術(shù)的特點(diǎn)展開討論。

1 工程機(jī)械傳統(tǒng)傳動技術(shù)

液壓技術(shù)尤其是超高壓液壓技術(shù)在如今的工程機(jī)械領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用，液壓由于傳動力量大而經(jīng)常用于傳動控制。傳統(tǒng)的傳動控制方式比較落后，而且存在較多的缺陷，下面對幾種傳統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行對比和分析。機(jī)械傳動技術(shù)：主要利用齒條、齒輪、鏈條和帶等原件對力進(jìn)行傳遞并控制，主要的優(yōu)勢就是傳動精準(zhǔn)、可靠性高、操作也非常簡單、制作工藝、效率高且便于維護(hù)，但也存在缺點(diǎn)即遠(yuǎn)距離傳動難度大、無極調(diào)速不方便且機(jī)構(gòu)繁雜；電力傳動技術(shù)：通過電力設(shè)施以及電參數(shù)的調(diào)整對力進(jìn)行傳遞和控制，優(yōu)勢是能量、信號的傳遞速度快且便捷，自動化的實(shí)現(xiàn)比較容易，但平穩(wěn)性較差、容易受到負(fù)載和外在環(huán)境的較大影響，還具有較大慣性；氣壓傳動技術(shù)：能量傳遞的介質(zhì)以及能量的控制是依靠壓縮空氣來完成，優(yōu)勢有很多如較低的成本、無極調(diào)速容易達(dá)成、簡單的結(jié)構(gòu)、反映靈敏、損失小，還具有防爆防火的性能，能適應(yīng)多樣化、多變化的環(huán)境，但最大的缺點(diǎn)就是工作壓力低且受到負(fù)載變化的較大影響；液壓傳動技術(shù)（常壓）：能力傳遞和控制是通過液體來實(shí)現(xiàn)的，具有慣性小、制動快、功率大，容易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、自動化和系列化等優(yōu)點(diǎn)，但是工作效率偏低、容易出現(xiàn)泄漏、元件造價(jià)高且對精度高，而且對工作溫度有較高要求，同樣遠(yuǎn)距離傳輸也不適用，如果出現(xiàn)故障很難監(jiān)測到。

2 工程機(jī)械中的超高壓液壓技術(shù)探討

2.1 超高壓液壓技術(shù)流量很小

工程機(jī)械中的超高壓液壓技術(shù)主要發(fā)揮的優(yōu)勢就是超高壓液壓壓力，由于超高壓液壓技術(shù)的液壓壓力極高，所以當(dāng)利用超高壓液壓技術(shù)的工程機(jī)械在以固定功率運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生的流量非常小，目前超高壓液壓技術(shù)的工程機(jī)械流量每分鐘在1 L左右。因此，在很高的液壓壓力和非常小的流量下工作是該技術(shù)能夠快速發(fā)展的主要特點(diǎn)。

2.2 超高壓液壓技術(shù)對密封十分嚴(yán)格

超高壓液壓技術(shù)對元件及所有環(huán)節(jié)的密封都有很高的要求，如果不能達(dá)到要求很容易被擊穿。利用超高壓液壓技術(shù)需要在短期內(nèi)升壓，這個(gè)過程會釋放大量熱量，會使所有密封部位和環(huán)節(jié)都迅速升高溫度，所以密封也要重視耐熱性能。超高壓液壓技術(shù)之所以對密封要求十分嚴(yán)格原因有兩點(diǎn)：第一，在同等間隙的環(huán)境下超高壓泄漏量要比常壓泄漏量高達(dá)幾倍到幾十倍；第二，上面提到超高壓液壓技術(shù)流量非常小，所以即使泄露量極少也會造成非常嚴(yán)重的后果，尤其是對超高壓液壓機(jī)械保壓和升壓功能的影響更大。雖然超高壓液壓密封要求嚴(yán)格，但是方法和常壓密封基本相同，所以可以參考常壓密封技術(shù)。但是這里需要注意的問題是，一般只有在高端技術(shù)和尖端技術(shù)的試驗(yàn)、探索和生產(chǎn)中才會使用超高壓液壓技術(shù)，所以其密封方式具有局限性和針對性的特點(diǎn)，而且密封方式也是由專門人員設(shè)計(jì)，能夠到達(dá)用于超高壓液壓技術(shù)密封要求的元件極少。目前大部分使用超高壓液壓技術(shù)的企業(yè)，都是參考傳統(tǒng)密封方式，同時(shí)與超高壓液壓技術(shù)的特殊要求進(jìn)行結(jié)合，從而設(shè)計(jì)密封方式。

2.2.1 超高壓液壓技術(shù)中使用的密封材料

密封元件及材料在超高壓力環(huán)境中很容易由于劇烈擠壓作用而發(fā)生塑性流變。在壓力升高過程中，由于使用的是液體介質(zhì)會釋放熱量，而超高壓壓力會升到很高，所以溫度會瞬間提升，這就會加劇密封材料的塑性流變，最終可能導(dǎo)致變形或擊穿，同時(shí)密封材料的彈性也會大大降低甚至消失，這也會導(dǎo)致密封性更差。因此，密封材料的選擇一定要能夠承受超高壓環(huán)境。在壓力沒有超過100 MPa時(shí)，塑性材料如皮革、橡膠等仍然可以使用，但是壓力一但超過100 MPa橡膠和皮革材質(zhì)就不能使用，而需要使用一些韌性更強(qiáng)的如鉛、鋁、紫銅等材質(zhì)。

2.2.2 超高壓液壓技術(shù)密封結(jié)構(gòu)

利用螺紋力讓密封件與被密封件之間形成強(qiáng)制性的接觸壓力，從而形成超高壓液壓的密封結(jié)構(gòu)就稱為超高壓靜密封。強(qiáng)制形成的接觸壓力可以利用螺紋進(jìn)行調(diào)整，從而對超高壓液壓系統(tǒng)或機(jī)械的密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行補(bǔ)償或調(diào)整，這種密封結(jié)構(gòu)通常在壓力沒有超過100 MPa且要求不是很高的情況下。需要注意的問題是O形圈如果是帶擋圈的能夠在200 MPa的環(huán)境中使用，而金屬O形密封基本能夠達(dá)到在350 MPa的環(huán)境中工作的要求，甚至能承受更高的壓力。

超高壓液壓技術(shù)在使用中具有多樣化的特點(diǎn)，目前沒有對超高壓靜密封元件進(jìn)行確定，因此，在實(shí)際的超高壓液壓技術(shù)應(yīng)用中及密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，要結(jié)合企業(yè)或項(xiàng)目的實(shí)際需要來選擇密封元件并設(shè)計(jì)密封結(jié)構(gòu)，但要注意的是易燃易爆和容易被腐蝕的元件絕對不能使用。在密封材質(zhì)選擇得當(dāng)且密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理的情況下能夠達(dá)到1000 MPa壓力的密封效果，例如在螺紋力強(qiáng)制密封結(jié)構(gòu)中如果使用淬硬球面鋼墊就能使其承受高達(dá)1000 MPa的壓力。

超高壓動密封是利用間隙密封和密封填料實(shí)現(xiàn)的往復(fù)式動密封。間隙密封的結(jié)構(gòu)利用彈性圓筒襯套實(shí)現(xiàn)，液體介質(zhì)流動時(shí)在其兩側(cè)形成壓降，從而使襯套緊緊貼在軸部，一般情況能承受700 MPa左右的壓力。

2.3 超高壓液壓使用的介質(zhì)

超高壓環(huán)境下超高壓稠度決定了液體介質(zhì)是否稠化，而其體積彈性模量決定了超高壓力環(huán)境中液體介質(zhì)的彈性和壓縮性，其關(guān)系呈反比，如體系彈性模量小則彈性和壓縮性反而高。在400 MPa左右時(shí)很多礦物質(zhì)油是稠脂狀態(tài)，可以選擇使用煤油和變壓器油以三比二混合使用，幾十壓力叨叨1000 MPa也能正常運(yùn)作。超高壓環(huán)境中液體介質(zhì)可以選擇甘油，能在1500 MPa左右下正常工作。

2.4 超高壓液壓技術(shù)中柱塞副結(jié)構(gòu)

在超高壓環(huán)境中液體介質(zhì)要承受很巨大的作用力，因此，升壓元件基本都使用柱塞副結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)即使是在超高壓力的環(huán)境中也能很好的適應(yīng)。

3 結(jié)語

如今超高壓液壓技術(shù)已經(jīng)在工程機(jī)械行業(yè)中廣泛應(yīng)用，本文對傳統(tǒng)的傳動技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，并提出查哦高壓液壓技術(shù)，能夠明顯看到超高壓液壓技術(shù)的優(yōu)勢。但是超高壓液壓技術(shù)屬于新技術(shù)，還處于發(fā)展階段必定會存在一些不足和不完善之處，因此要對此技術(shù)不斷的探索并提高。

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