EN
Sistem hidraulik tidak dapat berfungsi tanpa komponen utama seperti pam hidraulik, injap hidraulik, motor hidraulik, dan silinder hidraulik. Seseorang mungkin bertanya: Memandangkan air wujud di mana-mana dan murah, bolehkah kita menggunakan air secara langsung sebagai ganti minyak hidraulik?
Jawapannya ialah: secara teori, ia boleh beroperasi, tetapi akibatnya tidak ideal. Ia seperti menggunakan basikal biasa untuk menarik lori—ia mungkin bergerak beberapa kali, tetapi jangan mengharapkan prestasi atau jangka hayat yang baik. Mari kita lihat sebab-sebabnya dari lima aspek berikut.
1. Pelinciran tidak mencukupi
Prinsip: Minyak hidraulik membentuk lapisan minyak yang stabil pada permukaan logam (pelinciran cecair/pelinciran cecair elastik), mengubah kontak langsung antara logam kepada geseran "minyak-minyak", sehingga mengurangkan kemelesetan dan penghasilan haba secara ketara. Air hampir tidak dapat membentuk lapisan sedemikian, dan keupayaan pelincirannya pada zon sempadan hampir sifar.
Skala rujukan: Kelikatan dinamik air pada 20 ° C ≈ 1 MPa · s; Kelikatan dinamik minyak hidraulik ISO VG 32 pada 40 ° °C adalah kira-kira 25–30 mPa · s (berbeza sedikit mengikut ketumpatan). Air adalah 20–30 kali lebih cair berbanding minyak hidraulik biasa.
Kawasan yang mudah mengalami masalah:
Kikisan plat sisi/permukaan gigi pam gear, gigitan dan pelekatkan;
Permukaan geseran antara hujung bilah pam bilah dan cincin tetap terkikis dan berwarna kebiruan;
Permukaan pasangan lubang silinder plunger pam piston dan permukaan kasut gelangsar pada cakera condong mengalami geseran kering;
Jarak sempit antara teras injap dan badan injap (dalam urutan beberapa mikrometer) boleh menjadi "berfrayed" dan terkunci selepas kehilangan sifat pelinciran.
Contoh
Jalankan ujian pada pam plunger aliran rendah 25 MPa dengan air bersih; walaupun tanpa beban, kenaikan suhu yang cepat dan bunyi tidak normal yang kuat boleh berlaku dalam masa beberapa puluh minit hingga beberapa jam; Selepas pemeriksaan, didapati permukaan kasut gelincir tergores dan permukaan hujung plunger menunjukkan tompok hitam dan biru.
Jika pam bilah kehilangan lapisan minyak, ia akan menghasilkan bunyi mendesis tajam dan tekanan tidak mencapai nilai kadar selepas beroperasi selama beberapa jam. Selepas dibongkar, akan kelihatan "alur" yang jelas di tepi bilah-bilah tersebut.
2. Isu Pengaratan
Prinsip: Air mengandungi oksigen terlarut dan elektrolit, yang mudah menyebabkan pengaratan elektrokimia; Pada masa yang sama, ia juga akan mempercepat pengaratan takik (pitting) dan pengaratan celah (crevice corrosion). Air juga boleh menyebabkan bahan penyegel/elastik biasa (seperti NBR, PU, dll.) menyerap air dan mengembang, serta mempercepat proses penuaan.
Kawasan yang mudah mengalami masalah: pengaratan takik (pitting corrosion) pada permukaan sentuh teras injap dan badan injap → melekat dan merangkak; Lapisan berlapis krom pada rod piston silinder minyak telah terkakis, dan bibir pengedap menjadi tajam; Kakisan pada plat sisi dan dinding dalaman badan pam gear → zarah abrasif memasuki sistem peredaran; Elemen pengedap (NBR/PU) menyerap air, mengurangkan kekerasan, dan mengalami perubahan saiz, menyebabkan peningkatan kebocoran. Contoh: Jika peralatan luaran tidak dikeringkan dan dibuang airnya secara tepat waktu selepas terendam dalam air, teras injap mungkin mengalami karat ringan dalam tempoh tiga hingga lima hari, yang bermanifestasi sebagai tindakan terlambat dan gegaran semasa permulaan. Sebilangan mesin percetakan suntikan secara keliru menyambungkan air penyejukan ke litar hidraulik, menyebabkan tompok karat pada badan silinder dalam beberapa hari sahaja, diikuti oleh garisan pada bibir pengedap akibat kakisan lekuk (pitting corrosion), serta peningkatan ketara dalam kebocoran minyak.
3. Risiko kavitasi
Prinsip: Air mempunyai takat didih yang rendah dan tekanan wap yang tinggi. Apabila tekanan tempatan di saluran masuk pam menjadi lebih rendah daripada tekanan wap air, air akan mengewap menjadi gelembung; Gelembung ini kemudian runtuh secara serta-merta di zon tekanan tinggi, menghasilkan jet mikro dan gelombang kejut yang membentuk lekuk (titik kavitasi) seperti proses pembuatan permukaan dengan pasir. Skala rujukan: Tekanan wap air pada 60 ° °C adalah sekitar 20 kPa, jauh lebih tinggi daripada tekanan wap minyak hidraulik; oleh itu, kavitasi lebih cenderung berlaku dalam keadaan hisapan yang sama. Kawasan yang mudah bermasalah: bahagian atas gigi pam gear – kawasan saluran masuk plat sisi, ruang masukan pam bilah, tingkap hisapan plat agihan pam plunger; kawasan tekanan rendah tempatan di pintu sempit (throttling ports) dan sudut tajam.
Contoh
Satu pam gear 30 L/min, apabila dioperasikan dengan air pada 1500 rpm dan dengan paip isapan yang panjang/unsur penapis halus, akan menghasilkan bunyi "seperti kertas pasir\/dengung". Selepas beberapa hari, plat sisi akan menunjukkan lekuk berbentuk pit dan lekuk berbentuk bulan sabit, manakala kecekapan isipadu akan merosot daripada 90% kepada 60–70%.
Bukaan kecil injap mengurangkan aliran medium air. Dalam keadaan suhu tinggi, lekuk berbentuk jarum biasanya ditemui pada teras dan tempat duduk injap, menyebabkan peningkatan kebocoran dalaman dan bunyi bising.
4. Prinsip kelikatan tidak mencukupi: Pengedapan dan kawalan kebocoran dalam sistem hidraulik sangat bergantung kepada kelikatan medium. Secara ringkasnya, kebocoran laminar Qleak dalam celah adalah berkadar langsung dengan 1/ μ 1/\mu μ (apabila geometri dan beza tekanan adalah tetap). Apabila medium diubah daripada 30 mPa · s kepada 1 mPa · s, kebocoran teoretikal boleh meningkat sehingga beberapa puluh kali ganda.
5. Prinsip kepekaan terhadap suhu: Apabila air membeku pada 0 ° C, isipadunya mengembang sebanyak kira-kira 9%, menyebabkan retakan pada komponen berdinding nipis/saluran paip; Pada suhu tinggi, proses penebatan (penguapan) menjadi lebih intensif dan tekanan wap meningkat, membawa kepada kejadian kavitasi yang lebih kerap serta fluktuasi tekanan. Minyak hidraulik dilengkapi dengan penambah suhu kelikatan dan antioksidan, dengan julat suhu operasi yang luas.
Kesan di lokasi: suhu rendah: pembekuan → retakan pada saluran masuk pam/rumah pam; Kesan ini amat ketara pada ketika permulaan operasi, menyebabkan bibir perintang "terkoyak"; Suhu tinggi: kavitasi yang kerap dan kavitasi di saluran masuk pam; Gelombang tekanan dan bunyi bising meningkat, menyebabkan komponen pelaksana berayun secara pantas.
Contoh
Peralatan luaran di kawasan utara berada di bawah sifar semalaman, dan air sisa dalam paip membeku. Esoknya, retakan halus muncul pada rumah pam gear apabila dihidupkan;
Di tapak penuangan berterusan metalurgi dalam persekitaran 60–70 ° C, litar ujian yang menggunakan air sebagai medium kerap mengalami hingar di hujung pam dan penurunan tekanan pada suhu tinggi. Keadaan ini hanya menjadi agak stabil setelah beralih kembali kepada campuran air-etilena glikol.
Akibat langsung: penurunan ketara dalam kecekapan isipadu (lebih ketara pada tekanan tinggi); pembinaan tekanan yang perlahan dan pengendalian beban yang tidak lancar; kebocoran dalaman pada teras injap meningkat, menyebabkan perbezaan dalam tekanan statik sistem dan peningkatan haba. Contoh: Apabila menggunakan air sebagai medium, sebuah pam gear dengan tekanan kadar 20 MPa masih boleh berputar tanpa beban, tetapi tidak mampu mencapai tekanan tersebut di bawah beban 8–10 MPa; selepas menggantikan pam yang sama dengan minyak VG46, ia dapat dipulihkan kepada julat 18–20 MPa. Komponen seperti injap servo berkadar, yang sangat sensitif terhadap jarak sempit, mengalami kebocoran sifar kedudukan dan pesongan yang teruk apabila digantikan dengan medium kelikatan rendah, sehingga menyukarkan penstabilan gelung kedudukan.
Berdasarkan pandangan yang telah saya kemukakan, motor hidraulik masih lebih sesuai digunakan dengan minyak hidraulik.
Namun, perlu diperhatikan bahawa terdapat cecair hidraulik berbasis air (HFA/HFB/HFC, seperti etilena glikol berair) dalam industri ini, serta sistem pam/ventil/sesuai dan bahan khusus yang direka untuk kegunaannya (keluli tahan karat/plating nikel, seramik, EPDM/PTFE, dll.). Namun, ini termasuk dalam kejuruteraan sistem khusus, dan tidak cukup hanya menggantikan sistem minyak sedia ada dengan air.