(5)纯水的工作温度为 3℃～50℃，比矿物基液压油的一 20  

℃

～90℃要窄得多。但是，由于纯水系统

的粘性损失和压缩损失小，所以产生的热量较少。而且，水的比热及传导系数比矿物基液压油大。因此，
在相同条件下，纯水液压系统温升较小，一般比矿物基液压油系统要低大约 10℃；
      (6)容易产生水击，从而引起系统的振动和噪声等。
虽然纯水液压传动不可避免地存在一些缺点，但是总体来考虑，其优点要远大于缺点。而且，随着现代
技术的发展和研究的深入，这些不足一定能得到很好的解决和补偿。
3 纯水液压传动的研究内容
      根据实际生产的要求，针对水介质的物理和化学特性所引起的问题，纯水液压传动技术是一个多学
科交叉的研究领域，其主要内容包括：工作介质性能(包括物理和化学性能)的分析、研究和改善；针对
工作介质的特点，研究和开发新材料；基于新材料，进行水压元件的理论设计和开发；进行系统分析，
包括传动技术和控制技术的研究。这些研究内容相互影响和渗透，如图所示。
图 1 纯水液压传动研究内容
4 纯水液压传动的关键技术
      因为纯水的基本物理化学特性与常用的矿物基液压油有很大的差别，使得纯水液压元件的材料、润
滑性能、密封性能和寿命与油压元件相比，会发生很大的变化。为了研制与纯水相适应的纯水液压元件，
必须解决以下关键技术问题：
      (1)磨损问题。由于纯水的润滑性很差，摩擦副对偶面上难以形成液体润滑膜，也不能形成良好强度
的边界膜，很容易产生干摩擦。另外，纯水的腐蚀作用也会大大加速磨损的进程和加剧磨损的破坏程度。
加上外界污染物如纯水中的微细砂粒和内部残留碎屑的侵入，通常引起两相甚至三相磨损，使得元件
的寿命缩短。同时，纯水的粘性基本上不随压力的变化而变化，随温度的变化也比矿物油要小得多。故
润滑理论中的挤压效应和热楔效应对于纯水液压介质的作用很小。例如纯水润滑时，动压轴承的润滑膜
厚度只有油介质的 1／50，静压轴承的润滑膜厚度则小于 1／3，而滚动轴承中根本就很难形成弹性流
体润滑膜。
      (2)腐蚀问题。由于水的锈蚀性和导电性很强，特别是海水中含有 3．2～3．75％盐份及大量氯离子、
溶解氧、二氧化碳、硫化氢、二氧化硫等，电导率是液压油的 5×1011 倍，是典型的天然电解质，能引起
钢、铁、铜等常用金属材料的电化学腐蚀及非金属材料的老化，例如常温下新鲜、流动的纯水对碳素钢锈
蚀速度可达 1．27mm／年，从而降低了纯水液压元件的寿命。可以通过在元件的表面覆盖新型复合材料
和采用新的材料来解决。这些新型复合材料主要是陶瓷、高强度塑料、不锈钢等，具有耐磨、抗腐蚀、抗疲
劳的特性。
      (3)泄漏问题。纯水粘性低，泄漏量大，对系统的容积效率影响很大。可以减小配合间隙来减小泄漏，
但这样会增大磨损和腐蚀。所以必须研究最佳间隙问题。有研究表明，选择适当的配合间隙，在一定压
力下，容积效率达 96％。此外，采用新型材料和合理的结构密封系统是减小系统泄漏的有效方法之一。
      (4)气蚀问题。在 50℃时，纯水的汽化压力是液压油的 l0～7 倍，加之纯水中存在大约 2

 

％ (体积比)的

空气，易发生严重的气蚀。它会剥蚀零件表面材料，破坏过流的固体表面和密封件，气蚀还会使泵的流
量发生变化，产生压力波动、振动和噪声，带来许多不良的影响。为此，可通过采取限制系统温度以降
低介质中的气体溶解度，提高液压泵的吸入压力等措施来
减小气蚀现象。
      (5)设计理论问题。由于纯水的物理化学特性比较特殊，传统油压元件、系统的设计理论和方法不完全
适用于纯水液压系统，如水压元件中摩擦副的润滑设计理论、方法将有别于油压元件，陶瓷、高分子材
料等零件的强度及可靠性设计理论、方法与金属材料也截然不同。因此，必须通过深入细致的理论和实
验研究，来建立一套完整的纯水液压传动的设计理论和
方法。
5 纯水液压传动的进展
      美国威格士(Vickers)公司的 J．P．Ryanz，在 1967 年首次发表了有关海水泵工程材料的研究报告以
来，国外的许多科研机构和企业已经开发研制出一系列纯水泵和阀，现在基本已经达到了 14～21MPa
的中高压水平。以下是各国的研究进展简介：英国的 Fenner 公司在 1988 年成功开发了功率压力 14MPa