二级脱盐水对液压泵容积效率的影响.pdf

2 0 1 1年 6月 第 3 9卷 第 1 2期 机床与液压 MAC HI NE T00L HYDRAUL I CS J a n ． 2 01 1 Vo 1 ． 3 9 No ． 1 2 DOI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 1 ． 1 2 ． 0 1 9 二级脱盐水对液压泵容积效率的影响 廖传林 武汉软件工程职业学院，湖北武汉 4 3 0 2 0 5 摘要通过分析二级脱盐水的特性以及液压泵无因次特性中动力黏度对泵容积效率的影响，探讨二级脱盐水对液压泵 容积效率的影响。结果表明采用二级脱盐水作为工作介质对提高液压泵的容积效率是有利的，但增加了液压泵的加工难 度。 关键词二级脱盐水；容积效率；影响性 中图分类号T H 1 3 7 文献标识码B 文章编号1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 1 1 2 0 5 7 2 The Effe c t o f Twi c e De s a l t e d W a t e r o n Pump’ S Vo l ume t r i c Effi c i e n c y L I A0 C h u a n l i n Wu h a n V o c a t i o n a l C o l l e g e o f S o f t w a r e a n d E n g i n e e r i n g ，Wu h a n H u b e i 4 3 0 2 0 5 ，C h i n a Ab s t r a c t B a s e d o n a n a l y z i n g t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f t wi c e d e s a h e d wa t e r a n d t h e i n fl u e n c e o f d y n a mi c v i s c o s i t y i n d i me n s i o n l e s s c h ara c t e r i s t i c o n p u mp ’ S v o l u me t r i c e ff i c i e n c y ，t h e e ff e c t o f t wi c e d e s alt e d w a t e r o n p u mp ’S v o l u me t ri c e ffi c i e n c y wa s d i s c u s s e d ． T h e r e s u l t s h o ws t h a t i t i s b e n e fi c i al t o i mp mv e p u mp ’ S v o l u me t ric e f fi c i e n c y a d o p t i n g t w i c e d e s a h e d wa t e r a s me d i a ，b u t t h e ma c h i n i n g o f p u mp i s mo r e d i ffi c u l t ． Ke y wo r d s T w i c e d e s a h e d wa t e r ；Vo l u me t r i c e ffic i e n c y；I n flu e n c e 绿色液压传动技术纯水液压传动 ，目前在行 业内受到广泛的重视，人们对其进行了大量的探索和 研究。液压系统工作介质 纯水一般采用经过过 滤后的自然水 源 自地表水或地下水 ，其优点在 于避免了使用液压油而带来 的环境污染和火灾隐 患；节约了石油资源，有利于工作人员的身体健康 ； 工作介质 水 价格低廉 ，来源广泛，运输、储存 方便，没有污水处理环节 ；避免了工作介质对成品的 污染 如食品、药品、纺织品等 ，同时，水的 自清 洁特性使设备维护、保养方便。 但是 ，水所具有的黏度低、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应用 和研究带来了困难。以下将就二级脱盐水在纯水液压 传动中对液压泵的容积效率影响进行探讨 考虑淡 水泵工况 ，未考虑海水泵 ⋯ 。 1 二级脱盐水的水处理过程及水质标准 1 ． 1水 处理过 程 自然水在动力水泵的作用下 ，送入机械过滤器， 过滤水 中的杂质 、吸附高分子有机物 ，然后送人 阳离 子交换器中，进行一级脱盐处理，即通过阳离子交换 树脂的交换作用 ，除去水中的C a “、M g 等阳离子， 使之成为软水；再送入阴离子交换器中，进行二级脱 盐，即通过阴离子交换树脂 的交换作用除去 s o ； 、 C l 一 等阴离子，使水质达到二级脱盐水标准。 1 ． 2 二级脱盐水质标准 二级脱盐水的主要参数如下 p H值 2 5 o C为 9 ． 01 0 ． 5 ； 硬度 C a C O 为 0 ； S i O 质量分数小于 0 ． 0 51 0 ～； 电导率为 0 ． 0 5～ 3 s ／ c m； 总固形物质量分数小于 1 01 0 一。 2 二级脱盐水在液压传动中使用特点 1 摩擦副的密封性能能得到保证。采用二级 脱盐水 ，由于水 中固形物质量分数小于 1 01 0 ～， 且微粒直径很小 ，几乎没有硬质微小颗粒 ，大大降低 了磨粒磨损，有效地保证摩擦副的密封性能。 2 减 缓 了气蚀 对液 压元 件 的破 坏作 用 。采 用 二级脱盐水可以减少、甚至避免电化学腐蚀。合格的 二级脱盐水电导率极低，仅在 0 ． 0 5～ 3 s ／ c m之间， 几乎没有导电性；同时，水质 p H值为偏碱性 p H 9 ． 0 1 0 ． 5 ，大大降低了 H 的浓度 ，可以防止纯水 中 H 形成氢气而引起的电化学腐蚀。 3 水介质工作循环无水垢现象。使用二级脱 盐水为工作介质 ，由于水中硬度值近似为零 即不 含无机盐 ，水温升高时，工作介质也不会结垢。 收稿 日期 2 0 1 0 0 5 0 7 作者简介廖传林 1 9 6 5 一 ，男，汉族，副教授、高级工程师 ，主要从事教学和科研工作。电话1 3 0 2 6 1 9 0 7 5 6 ，Em a i l l i a o c h u a n l i n 1 6 3 ． c o m。 5 8 机床与液压 第 3 9卷 3 液压泵容积效率分析 液压泵的性能，通常用压力 P 、 流量 q、容积效 率 叼 、总效率 叼等参数来表述 ，其中容积效率 的 变化直接影响到总效率的提高 ，影响到泵的运行经济 性。液压泵在使用过程中，由于液体的泄漏、压缩等 原因而产生的能量损失，称为容积损失 ；液压泵经过 容积损失后的实际输出功率与泵的理论输出功率之比 称为容积效率。 液压泵容积效率可用下式表示 1一 1 t 由流体力学可知 ，a q通常可归结为 “ 平行平面 型”缝隙的漏损 a q 和 “ 平行圆盘型”缝隙的径向 漏损 a Q ，a p 、a p 可表示为 a q ， - 6 ‘△ p 一 U h 2 ‘ 3 式中b为平板宽度； h为平板的间隙量； f 为平板沿 流线方向的长度；U为动板反流动方 向的移动速度 ； 肛为液体的动力黏度。参见图 1 、2 。 图 1 平行平面型 图2 平行圆盘型缝隙 缝隙流动图 的径向流动图 设 hh 并考虑 a qa q a q ，由液压泵无 因 次特性分析知 ] a Q C ． △ p 式中c 为 与 泵有 关 的常 数，对 柱 塞 泵 ，c 取 0 ． 1 3～0 ． 2 5 x 1 0 ～；对 齿 轮泵 、叶 片泵 ，C 取 0 ． 3～1 ． 7 X 1 0一； q为泵的排量； n为泵 的转速 ； 为液体 的动力黏度 ； △ p为压差 ，卸 p 。 一 P 。 将 a O代入式 1 ，并知 P q n ，则有 1 一 4 由式 4 可知容积效率 叼 与 成正比，当液 压 泵转速 n 保 持相对稳定 、压 力差 卸 基本 不变 的情 况下，叼 随着液体动力黏度 的变化而成正比变化。 4 二级脱盐水对液压泵容积效率的影响 液体的动力黏度 反映的是液体内剪切摩擦阻力 的大小 ，是液体流动性能的指标 ，对液压元件的泄漏 影响很大。由式 4 可知液压泵的容积效率 随 液体的动力黏度 的降低而减小 ，反映了液压泵的内 泄损失量加大，液压泵的容积效率下降。二级脱盐水 具有黏度低的特性 ，采用二级脱盐水作为工作介质， 液压泵的容积效率降低是显而易见的。但是二级脱盐 水固形物含量极低 ，降低了磨粒磨损 ，能有效地保证 摩擦副的密封，从而使液压泵的运动密封性提高，一 定程度上降低了内泄量，对提高液压泵的容积效率是 有利的。采用二级脱盐水作为工作介质可以减少 、甚 至避免电化学腐蚀 ，进一步减小了由于腐蚀而产生的 泄漏 ，相对来说对提高液压泵的容积效率也是有利 的。再者，二级脱盐水介质工作循环无水垢，也大大 降低了摩擦损失 ，对提高液压泵的容积效率也是有利 的。总之，在保证摩擦副的密封性能和承载能力时， 提高液压泵的制造精度，采用二级脱盐水作为工作介 质对液压泵的容积效率提高还是有利的，只不过这样 就加大了液压泵的加工难度，增加了生产成本。 参考文献 【 1 】 廖传林． 二级脱 盐水在 纯水液 压传 动中的应 用分析 [ J ] ． 液压与气动， 2 0 0 6 1 6 l 一6 2 ． 【 2 】水处理手册[ M] ． 中国建筑工业出版社 ， 1 9 8 3 ． 1 2 ． 【 3 】何存兴． 液压元件 [ M] ． 北京 机械工业出版社 ， 1 9 8 2 ． 2 ． 上接 第4 0页 性干扰因素以及非线性扰动 ，单纯的常规 P I D已不能 满足系统的控制需求。通过引入生物免疫反馈原理 ， 设计的模糊免疫 自适应 P I D控制器不但可以让系统获 得良好的动态特性 ，而且大幅度降低系统的稳态误 差。模糊免疫 自适应 P I D响应曲线较常规 P I D响应曲 线具有优越性，具有响应速度快 、过渡过程时间短、 系统鲁棒性强等一系列优点。 参考文献 【 1 】陈裕川． 现代焊接生产实用手册[ M] ． 北京 机械工业出 版社 ， 2 0 0 5 ． 【 2 】王益群， 宁淑荣， 刘建． 热轧立辊电液伺服系统的自 适应 模糊控制[ J ] ． 机械工程学报 ， 2 0 0 7 ， 4 3 1 2 1 4 ． 【 3 】 高宪文， 赵亚平． 焦炉模糊免疫自 适应P I D控制的应用 研究[ J ] ． 控制与决策， 2 0 0 5 ， 2 0 1 2 1 3 4 61 3 4 9 ． 【 4 】 王春行． 液压控制系统[ M ] ． 北京 机械工业出版社， 1 9 9 9 ． 【 5 】王宏文， 李扬 ， 冀海亮， 等． 基于 L Q R的剪切 闪光对焊 机位置伺服控制建模与仿真 [ J ] ． 焊接学报， 2 0 1 0 ， 3 1 1 4 1 4 4 ． 【 6 】刘金琨． 先进 P I D控制及其 M A T L A B 仿真[ M] ． 2 版． 北 京 电子工业出版社， 2 0 0 4 ． 【 7 】 付永领， 祁晓野． A M E S i m系统建模和仿真[ M] ． 北京 北京航空航天大学出版社， 2 0 0 6 ．