EN
Хидравличната система не може да функционира без основни компоненти като хидравлични помпи, хидравлични клапани, хидравлични мотори и хидравлични цилиндри. Някой може да попита: Тъй като водата е навсякъде и е евтина, можем ли директно да използваме вода вместо хидравлично масло?
Отговорът е: теоретично това е възможно, но последствията не са задоволителни. Това е като да използваме обикновен велосипед, за да теглим камион – може да се движи няколко пъти, но не очаквайте добри показатели или дълъг срок на експлоатация. Нека разгледаме причините от пет аспекта по-долу.
1. Недостатъчно смазване
Принцип: Хидравличното масло образува стабилна маслена пленка върху металната повърхност (течностна смазваща способност / еластична течностна смазваща способност), превръщайки директния контакт между метали в „масло-масло“ срязване, което значително намалява износването и генерирането на топлина. Водата едва образува пленка, а нейната гранична смазваща способност е почти нулева.
Справочна скала: Динамична вискозитет на водата при 20 ° C ≈ 1 MPa · °C; Динамичният вискозитет на хидравлично масло ISO VG 32 при 40 ° °C е приблизително 25–30 mPa · ·s (леко варира според плътността). Водата е 20–30 пъти по-тънка от обикновено използваните хидравлични масла.
Области, склонни към проблеми:
Износване, захапване и заклиняне на страничната плоча / зъбната повърхност на зъбчатата помпа;
Драскания и синкаво оцветяване на триещата се повърхност между върха на перката на лостовата помпа и фиксираното пръстеново калъфче;
Сухо триене в областта на съприкосновението между цилиндричната посадъчна повърхност на буталото и повърхността на плъзгащия се обувков елемент на аксиално-поршневата помпа;
Малкият зазор между клапанния сърдечник и корпуса на клапана (в порядъка на няколко микрометра) може да се „изпързаля“ и заклини след загуба на смазване.
Пример
Изпробване на плунжерна помпа с нисък дебит и работно налягане 25 MPa с чиста вода — дори и без товар, може да се наблюдава бързо повишаване на температурата и силни аномални шумове в рамките на десетки минути до часове; При инспекция е установено, че повърхността на плъзгащия се обувков е поцарапана, а крайната повърхност на плунжера има черни и сини следи.
Ако лопатковата помпа изгуби маслената си пленка, след няколко часа работа ще се чува остро свирене и налягането няма да достигне номиналната стойност. След разглобяване по ръбовете на лопатките ще се забележат явни „борови канали“.
2. Проблеми с корозията
Принцип: Водата съдържа разтворен кислород и електролити, които предразполагат към електрохимична корозия; Едновременно с това водата насърчава точковата и цепнатинната корозия. Тя също може да предизвика абсорбция на вода и раздуване на общи уплътнителни/еластични материали (като NBR, PU и др.), което ускорява стареенето им.
Области, склонни към проблеми: точкова корозия върху контактната повърхност между клапанния корпус и клапанния сърдечник → лепене и пълзене; Хромираната повърхност на буталния шток на масления цилиндър е корозирала, а уплътнителната устна е заострена; Корозия по страничната плоча и вътрешната стена на корпуса на зъбчатата помпа → абразивни частици, проникващи в циркулацията; Уплътнителният елемент (NBR/PU) абсорбира вода, намалява твърдостта си и претърпява промени в размерите, което води до увеличена течност. Пример: ако външното оборудване не се изцежда и изсушава навреме след потапяне във вода, ядрото на клапана може да се покрие с плитка ръжда за три до пет дни, проявяваща се като закъснение в действието и треперене при стартиране. Някои инжекционни формовъчни машини погрешно свързват охладителна вода към хидравличната верига, което предизвиква появата на ръждиви петна по цилиндровия блок за няколко дни, последвани от драскотини по уплътнителната устна поради точкова корозия и рязко увеличение на течността на маслото.
3. Риск от кавитация
Принцип: Водата има ниска точка на кипене и високо парно налягане. Когато локалното налягане в асортиментния вход на помпата стане по-ниско от парното налягане на водата, тя се изпарява в мехурчета; те моментално се срутват в областта с високо налягане, при което се генерират микроскопични струи и ударни вълни, които образуват вдлъбнатини (места на кавитация), подобни на ефекта от пясъчна обработка. Справочна скала: Парното налягане на водата при 60 ° °C е около 20 kPa, значително по-високо от парното налягане на хидравличното масло; следователно кавитацията е по-вероятна да възникне при еднакви условия на всмукване. Области, склонни към проблеми: върховете на зъбите на зъбчатата помпа – входната област на страничната плоча, входната камера на лопатковата помпа, всмуквателният прозорец на разпределителната плоча на плунжерната помпа; локални области с ниско налягане при дроселни отвори и остри ъгли.
Пример
Зъбчатата помпа с производителност 30 л/мин, когато се използва с вода при 1500 об/мин и с дълга всмукателна тръба/фин филтърен елемент, ще произвежда „звук като пясъчна хартия/жужене“. След няколко дни страничната плоча ще има точкови корозионни повреди (питинг) и полумесецобразни вдлъбнатини, а обемната ефективност ще спадне от 90 % до 60–70 %.
Малкото отворено сечение на клапана намалява потока на водната среда. При високи температури често се наблюдават иглообразни питингови вдлъбнатини по ядрото и седлото на клапана, което води до увеличена вътрешна течност и шум.
4. Принцип на недостатъчната вискозитет: Уплътняването и контролът на течността в хидравличните системи силно зависят от вискозитета на работната среда. Просто казано, ламинарната течност QleakQ_{\text{leak}} Qleak в зазорите е приблизително пропорционална на 1/μ μ 1/μ μ (при фиксирани геометрия и разлика в налягането). Когато работната среда се промени от 30 мПа·с · до 1 мПа·с · , теоретичната течност може да се увеличи десетки пъти.
5. Принцип на чувствителността към температурата: Когато водата замръзва при 0 °C ° C, обемът му се разширява с около 9 %, което води до пукане на тънкостенните части/тръбопроводи; При високи температури интензивността на изпаряването нараства и нараства парното налягане, което предизвиква по-често кавитационно разрушение и колебания на налягането. Хидравличното масло е добавено с присадка за подобряване на вискозитета при различни температури и антиоксидант, като има широк диапазон на работна температура.
Въздействие на място: ниски температури — замръзване → пукане на всмуквателния фланец/корпуса на помпата; Въздействието е значително в момента на стартиране, което води до „разкъсване“ на уплътнителната устна; Високи температури: по-често кавитационно разрушение и кавитация във всмуквателния клапан на помпата; Нарастване на пулсирането на налягането и шума, което предизвиква бързи колебания на изпълнителните компоненти.
Пример
Навън оборудването на север беше при температури под нулата през нощта, а остатъчната вода в тръбопровода замръзна. На следващия ден при стартирането на зъбчатата помпа се появиха фини пукнатини по корпуса ѝ;
На мястото за непрекъснато леене в металическата промишленост при температура от 60–70 °C ° C, тестовата верига, използваща вода като работна среда, често се сблъсква с шум от края на помпата и спад на налягането при високи температури. Едва след като се премина обратно към воден разтвор на етиленгликол системата едва се стабилизира.
Непосредствено последствие: значително намаляване на обемния КПД (по-изразено при по-високо налягане); бавно нагнетяване на налягане и пълзене под натоварване; вътрешната течност през ядрото на клапана се увеличава, което води до разлика в статичното налягане на системата и повишаване на температурата. Пример: при използване на вода като работна среда зъбчатата помпа с номинално налягане 20 MPa все още може да се върти без натоварване, но не може да развие налягане при натоварване от 8–10 MPa; след замяна на същата помпа с хидравлично масло VG46 тя може да възстанови работното си налягане до 18–20 MPa. Компоненти като сервопропорционални клапани, които са изключително чувствителни към малки зазори, изпитват сериозна течност в нулевото положение и дрейф при замяна с нисковискозитетна работна среда, което затруднява стабилизирането на контура за позициониране.
Въз основа на изложените от мен гледни точки хидравличните мотори все още са по-съвместими с хидравлично масло.
Трябва обаче да се отбележи, че в промишлеността съществуват водни хидравлични течности (HFA/HFB/HFC, например етиленгликол във вода), както и помпи/клапани/уплътнения и материали, специално проектирани за тях (нестържеща стомана/никелово покритие, керамика, EPDM/PTFE и др.). Това обаче се отнася до специализирано системно инженерство и не е достатъчно просто да се замени съществуващата маслена система с вода.