EN
Sistem hidrolik tidak dapat beroperasi tanpa komponen inti seperti pompa hidrolik, katup hidrolik, motor hidrolik, dan silinder hidrolik. Ada orang yang bertanya: Karena air tersedia di mana-mana dan murah, apakah kita dapat langsung menggunakan air sebagai pengganti minyak hidrolik?
Jawabannya adalah: secara teoritis, hal itu memang bisa berjalan, namun konsekuensinya tidak ideal. Hal ini ibarat menggunakan sepeda biasa untuk menarik truk—memang bisa bergerak beberapa kali, tetapi jangan berharap kinerja atau masa pakainya baik. Mari kita bahas alasannya dari lima aspek berikut.
1. Pelumasan tidak memadai
Prinsip: Minyak hidrolik membentuk lapisan minyak yang stabil di permukaan logam (pelumasan cair/pelumasan cair elastis), sehingga mengubah kontak langsung antar logam menjadi geseran "minyak-minyak", yang secara signifikan mengurangi keausan dan pembentukan panas. Air hampir tidak mampu membentuk lapisan film, dan kemampuan pelumasannya pada kondisi batas mendekati nol.
Skala acuan: Viskositas dinamis air pada 20 ° C ≈ 1 MPa · s; Viskositas dinamis minyak hidrolik ISO VG 32 pada 40 ° °C adalah sekitar 25–30 mPa · s (sedikit bervariasi tergantung kerapatan). Air memiliki kekentalan 20–30 kali lebih rendah dibandingkan minyak hidrolik yang umum digunakan.
Area yang rentan bermasalah:
Keausan, penggigitan, dan penempelan pada pelat samping/permukaan gigi pompa roda gigi;
Permukaan gesek antara ujung bilah pompa palet dan cincin tetap tergores dan berwarna kebiruan;
Permukaan pasangan silinder lubang torak pompa torak dan permukaan alas geser disc miring mengalami gesekan kering;
Celah kecil antara inti katup dan badan katup (dalam orde beberapa mikrometer) dapat menjadi "berbulu" dan macet setelah kehilangan pelumasan.
Contoh
Jalankan uji pompa plunger aliran rendah 25 MPa dengan air bersih; bahkan tanpa beban, kenaikan suhu yang cepat dan kebisingan abnormal yang keras dapat terjadi dalam waktu puluhan menit hingga beberapa jam; Setelah diperiksa, ditemukan bahwa permukaan sepatu geser tergores dan permukaan ujung plunger berwarna hitam dan kebiruan.
Jika pompa baling-baling kehilangan lapisan minyak pelumas, pompa akan menghasilkan suara mendesis tajam dan tekanan tidak mencapai nilai nominal setelah dioperasikan selama beberapa jam. Setelah dibongkar, akan terlihat jelas "alur" pada tepi bilah-bilahnya.
2. Masalah korosi
Prinsip: Air mengandung oksigen terlarut dan elektrolit, sehingga rentan terhadap korosi elektrokimia; Selain itu, air juga mempercepat terjadinya korosi sumuran (pitting) dan korosi celah (crevice). Air juga dapat menyebabkan bahan penyegel/elastis umum (seperti NBR, PU, dll.) menyerap air dan mengembang, sehingga mempercepat proses penuaan.
Area yang rentan bermasalah: korosi sumuran (pitting) pada permukaan kontak antara inti katup dan badan katup → menempel dan merayap; Lapisan berlapis krom pada batang piston silinder minyak mengalami korosi, dan bibir segel menjadi tajam; Korosi pada pelat samping dan dinding dalam rumah pompa roda gigi → partikel abrasif memasuki sirkulasi; Elemen segel (NBR/PU) menyerap air, mengurangi kekerasan, serta mengalami perubahan dimensi, sehingga menyebabkan peningkatan kebocoran. Contoh: Jika peralatan di luar ruangan tidak dikuras dan dikeringkan secara tepat waktu setelah terendam air, inti katup dapat mengalami karat ringan dalam waktu tiga hingga lima hari, yang ditandai dengan keterlambatan respons dan getaran saat startup. Beberapa mesin cetak injeksi secara keliru menghubungkan air pendingin ke sirkuit hidrolik, sehingga menimbulkan bercak karat pada laras silinder dalam beberapa hari, diikuti oleh goresan pada bibir segel akibat korosi pit, serta peningkatan tajam pada kebocoran minyak.
3. Risiko kavitasi
Prinsip: Air memiliki titik didih rendah dan tekanan uap tinggi. Begitu tekanan lokal di inlet pompa lebih rendah daripada tekanan uap air, air akan menguap membentuk gelembung; Gelembung tersebut kemudian langsung kolaps di zona bertekanan tinggi, menghasilkan jet mikro dan gelombang kejut yang menciptakan lubang-lubang (titik kavitasi) mirip efek sandblasting. Skala acuan: Tekanan uap air pada 60 ° °C sekitar 20 kPa, jauh lebih tinggi dibandingkan tekanan uap minyak hidrolik; Oleh karena itu, kavitasi lebih mudah terjadi dalam kondisi hisap yang sama. Area yang rentan bermasalah: bagian puncak gigi pompa roda gigi—area inlet pelat samping, ruang inlet pompa bilah, jendela hisap pelat distribusi pompa torak; area bertekanan rendah lokal di port throttling dan sudut tajam.
Contoh
Sebuah pompa roda gigi berkapasitas 30 L/menit, bila dioperasikan dengan air pada putaran 1500 rpm dan menggunakan pipa isap yang panjang/unsur filter halus, akan menghasilkan suara "seperti amplas/berdengung". Setelah beberapa hari, pelat samping akan mengalami kerusakan berupa lubang-lubang kecil (pitting) dan lubang berbentuk bulan sabit, serta efisiensi volumetriknya akan turun dari 90% menjadi 60–70%.
Bukaan kecil pada katup mengurangi aliran medium air. Dalam kondisi suhu tinggi, lubang-lubang pitting berbentuk jarum umumnya ditemukan pada inti katup dan dudukan katup, sehingga menyebabkan kebocoran internal dan kebisingan meningkat.
4. Prinsip viskositas tidak memadai: Penyegelan dan pengendalian kebocoran pada sistem hidrolik sangat bergantung pada viskositas medium. Secara sederhana, kebocoran laminar Qleak dalam celah kira-kira berbanding terbalik dengan 1/ μ 1/\mu μ (ketika geometri dan perbedaan tekanan tetap). Ketika medium diubah dari 30 mPa · s menjadi 1 mPa · s, kebocoran teoretis dapat meningkat puluhan kali lipat.
5. Prinsip sensitivitas terhadap suhu: Ketika air membeku pada 0 ° C, volumenya mengembang sekitar 9%, menyebabkan retak pada komponen/pipa berdinding tipis; Pada suhu tinggi, penguapan meningkat dan tekanan uap naik, sehingga terjadi kavitasi dan fluktuasi tekanan lebih sering. Minyak hidrolik dilengkapi dengan peningkat viskositas terhadap suhu dan antioksidan, dengan rentang suhu kerja yang luas.
Dampak di lokasi: suhu rendah: pembekuan → retak pada sisi isap pompa/kerangka pompa; Dampaknya signifikan pada saat start-up, menyebabkan bibir segel 'terbuka paksa'; Suhu tinggi: kavitasi lebih sering terjadi dan kavitasi di sisi isap pompa; Riak tekanan dan kebisingan meningkat, menyebabkan komponen eksekusi berfluktuasi secara cepat.
Contoh
Peralatan luar ruangan di wilayah utara mengalami suhu di bawah nol derajat Celcius semalaman, sehingga sisa air dalam pipa membeku. Keesokan harinya, retakan halus muncul pada badan pompa roda gigi saat pompa dihidupkan;
Di lokasi pengecoran kontinu metalurgi dalam lingkungan bersuhu 60–70 ° C, rangkaian uji yang menggunakan air sebagai medium sering mengalami kebisingan di ujung pompa dan penurunan tekanan pada suhu tinggi. Stabilitas baru tercapai setelah beralih kembali ke campuran air-etilen glikol.
Konsekuensi langsung: penurunan signifikan pada efisiensi volumetrik (lebih nyata pada tekanan tinggi); pembangunan tekanan yang lambat dan merayapnya beban; kebocoran internal pada inti katup meningkat, menyebabkan perbedaan tekanan statis sistem serta peningkatan pemanasan. Contoh: Menggunakan air sebagai medium, sebuah pompa roda gigi dengan tekanan nominal 20 MPa masih dapat berputar dalam kondisi tanpa beban, tetapi tidak mampu mencapai tekanan di bawah beban 8–10 MPa; setelah pompa yang sama diganti dengan oli VG46, tekanannya dapat dipulihkan hingga 18–20 MPa. Komponen seperti katup proporsional servo—yang sangat sensitif terhadap celah kecil—mengalami kebocoran nol posisi dan pergeseran (drift) yang parah ketika diganti dengan media berviskositas rendah, sehingga sulit menstabilkan loop posisi.
Berdasarkan pandangan yang telah saya sampaikan, motor hidrolik masih lebih kompatibel dengan minyak hidrolik.
Namun, perlu diperhatikan bahwa di industri terdapat cairan hidrolik berbasis air (HFA/HFB/HFC, seperti etilen glikol berbasis air), serta sistem pompa/katup/seal dan material yang secara khusus dirancang untuknya (baja tahan karat/plating nikel, keramik, EPDM/PTFE, dll.). Namun, ini termasuk dalam rekayasa sistem khusus, sehingga tidak cukup hanya dengan mengganti sistem minyak yang ada dengan air.