EN
O sistema hidráulico non pode funcionar sen compoñentes esenciais como as bombas hidráulicas, as válvulas hidráulicas, os motores hidráulicos e os cilindros hidráulicos. Alguén podería preguntar: dado que a auga está por todas partes e é barata, podemos empregala directamente en lugar do aceite hidráulico?
A resposta é: teóricamente, pode funcionar, pero as consecuencias non son ideais. É como usar unha bicicleta normal para arrastrar un camión: pode moverse unhas cantas veces, pero non espere un bo rendemento nin unha longa vida útil. Examinemos as razóns desde cinco aspectos a continuación.
1. Lubricación insuficiente
Principio: O aceite hidráulico forma unha película estable de aceite na superficie metálica (lubricación fluída/lubricación fluída elástica), transformando o contacto directo entre metais nun cizallamento "aceite-aceite", reducindo considerablemente o desgaste e a xeración de calor. A auga case non forma unha película, e a súa capacidade de lubricación límite é case nula.
Escala de referencia: Viscosidade dinámica da auga a 20 ° C ≈ 1 mPa · s; A viscosidade dinámica do aceite hidráulico ISO VG 32 a 40 ° °C é aproximadamente de 25-30 mPa · s (con variacións lixeiras segundo a densidade). A auga é 20-30 veces máis fina que o aceite hidráulico de uso común.
Áreas propensas a problemas:
Desgaste, mordedura e agarre da placa lateral/superficie dos dentes da bomba de engranaxes;
Rasgos e tonalidade azulada na superficie de fricción entre a punta das paletas da bomba de paletas e o anel fixo;
Fricción seca na superficie de acoplamento entre o cilindro do émbolo e o orificio do émbolo na bomba de pistón, así como na superficie de deslizamento da zapata sobre o disco inclinado;
O pequeno xogo entre o núcleo da válvula e o corpo da válvula (na orde de poucos micrómetros) pode volverse "desfiado" e quedar trabado despois de perder a lubrificación.
Exemplo
Ao probar unha bomba de émbolo de baixo caudal de 25 MPa con auga limpa, incluso sen carga, pode producirse un rápido aumento de temperatura e ruídos anormais intensos no prazo de decenas de minutos a horas; Na inspección, observouse que a superficie do calcanhar deslizante estaba raiada e que a superficie final do émbolo presentaba manchas negras e azuis.
Se a bomba de paletas perde a película de aceite, experimentará un silbido agudo e a presión non acadará o valor nominal tras funcionar durante unhas poucas horas. Tras a desmontaxe, aparecerán «ranuras» evidentes nas bordas das paletas.
2. Problemas de corrosión
Principio: A auga contén osíxeno disolto e electrólitos, o que favorece a corrosión electroquímica; Ao mesmo tempo, promove a corrosión por picaduras e a corrosión por fendas. A auga tamén pode provocar que os materiais comúns de estanquidade/elasticidade (como o NBR, o PU, etc.) absorban auga e se expandan, acelerando o envellecemento.
Áreas propensas a problemas: corrosión por picaduras na superficie de acoplamento do núcleo da válvula e do corpo da válvula → atascamento e deslizamento; A capa cromada na varilla do pistón do cilindro hidráulico está corroída e os bordos da labia de estanquidade están afilados; Corrosión na placa lateral e na parede interior da carcasa da bomba de engranaxes → partículas abrasivas que entran no circuito; O elemento de estanquidade (NBR/PU) absorbe auga, reduce a súa dureza e experimenta variacións dimensionais, o que provoca un aumento das fugas. Exemplo: se o equipo exterior non se esgota e seca de maneira oportuna despois de quedar submerso en auga, o núcleo da válvula pode presentar ferruxa superficial en tres a cinco días, manifestándose como resposta retardada e vibración ao arrancar. Algúns moldes por inxección conectan incorrectamente a auga de refrigeración ao circuito hidráulico, provocando manchas de ferruxa no tubo do cilindro en poucos días, seguidas de raios na labia de estanquidade debidos á corrosión por picaduras e un aumento brusco das fugas de aceite.
3. Risco de cavitación
Principio: A auga ten un punto de ebulición baixo e unha presión de vapor elevada. Cando a presión local na entrada da bomba é inferior á presión de vapor da auga, esta vaporízase formando burbullas; que colapsan inmediatamente na zona de alta presión, xerando microxatos e ondas de choque que crean cráteres (puntos de cavitación) semellantes aos provocados pola areación. Escala de referencia: A presión de vapor da auga a 60 ° °C é de aproximadamente 20 kPa, moito máis alta ca a presión de vapor do aceite hidráulico; polo tanto, a cavitación é máis probable que ocorra nas mesmas condicións de aspiración. Áreas propensas a problemas: zona superior dos dentes da bomba de engranaxes – área de entrada da chapa lateral, cámara de entrada da bomba de paletas, xanela de aspiración da placa distribuidora da bomba de émbolos; áreas locais de baixa presión nos orificios estranguladores e nas esquinas agudas.
Exemplo
Unha bomba de engranaxes de 30 L/min, ao operar con auga a 1500 rpm e cun tubo de aspiración longo/un elemento de filtro fino, producirá un "son de lixa/zumbido". Despois de uns días, a placa lateral presentará picaduras e covas en forma de crecente, e a eficiencia volumétrica descenderá do 90 % ao 60-70 %.
A pequena abertura da válvula reduce o caudal do medio acuoso. En condicións de alta temperatura, é frecuente atopar picaduras en forma de agulla no núcleo e no asento da válvula, o que provoca un aumento das fugas internas e do ruído.
4. Principio da viscosidade insuficiente: O sellado e o control das fugas nos sistemas hidráulicos dependen fortemente da viscosidade do medio. De maneira simplificada, a fuga laminar QfugaQ_ {\ text {fuga}} Qfuga na fenda é aproximadamente proporcional a 1/ μ 1/\ mu1/ μ (cando a xeometría e a diferenza de presión son fixas). Cando o medio se cambia de 30 mPa · s a 1 mPa · s, a fuga teórica pode amplificarse varias decenas de veces.
5. Principio da sensibilidade á temperatura: Cando a auga xela a 0 ° C, o seu volume expándese aproximadamente un 9 %, provocando a fisuración de pezas ou tuberías de paredes finas; A altas temperaturas, intensifícase a evaporación e aumenta a presión de vapor, o que leva a unha cavitación máis frecuente e a fluctuacións de presión. O aceite hidráulico está equipado cun mellorador da viscosidade en función da temperatura e cun antioxidante, co que posúe un amplo rango de temperaturas de funcionamento.
Impacto no lugar: baixas temperaturas: conxelación → fisuración na aspiración da bomba/na carcasa; O impacto é significativo no momento do arranque, provocando que o labio de estanquidade se «rompa»; Altas temperaturas: cavitación frecuente e cavitación na entrada da bomba; A ondulación e o ruído da presión aumentan, provocando fluctuacións rápidas nos compoñentes de actuación.
Exemplo
O equipo exterior no norte quedou por debaixo de cero durante a noite, e a auga residual nas tuberías conxelouse. Ao día seguinte, apareceron pequenas fisuras na carcasa da bomba de engranaxes ao ponela en marcha;
No lugar de fundición continua metalúrxica nun ambiente de 60-70 ° C, o circuito de proba que emprega auga como medio experimenta frecuentemente ruído na bomba e caída de presión a altas temperaturas. Só despois de volver ao glicol etilénico acuoso estabilizouse case por completo.
Consecuencia directa: diminución significativa da eficiencia volumétrica (máis pronunciada a presións máis altas); construción lenta da presión e arrastre da carga; o fuxo interno do núcleo da válvula aumenta, provocando unha diferenza na presión estática do sistema e un incremento no aquecemento. Exemplo: ao empregar auga como medio, unha bomba de engranaxes cunha presión nominal de 20 MPa pode seguir xirando sen carga, pero non consegue elevarse baixo unha carga de 8-10 MPa; tras substituír a mesma bomba por aceite VG46, recupera a súa capacidade de alcanzar 18-20 MPa. Compoñentes como as válvulas proporcionais servo, extremadamente sensibles a pequenas folgas, experimentan fugas graves na posición cero e desprazamento cando se substitúen por medios de baixa viscosidade, dificultando a estabilización do bucle de posición.
Basándose nas opinións que presentei, os motores hidráulicos seguen sendo máis compatibles co aceite hidráulico.
Non obstante, débese ter en conta que na industria existen fluídos hidráulicos a base de auga (HFA/HFB/HFC, como o glicol etilénico en auga), así como bombas/válvulas/vedacións e sistemas de materiais deseñados especificamente para eles (acer inoxidable/chapeado en níquel, cerámica, EPDM/PTFE, etc.). Pero isto pertence á enxeñaría de sistemas especializados, e non basta con substituír simplemente o sistema de aceite existente por auga.