हाइड्रोलिक मोटरहरू पानीद्वारा किन चलाउन सकिँदैन?

हाइड्रोलिक प्रणालीका लागि हाइड्रोलिक पम्प, हाइड्रोलिक भाल्भ, हाइड्रोलिक मोटर र हाइड्रोलिक सिलिण्डर जस्ता मुख्य घटकहरू आवश्यक हुन्छन्। कोही सोध्न सक्छ: चूँकि पानी सबैतिर उपलब्ध छ र सस्तो छ, के हामी सिधै हाइड्रोलिक तेलको सट्टा पानी प्रयोग गर्न सक्छौं?

 

उत्तर हो: सैद्धान्तिक रूपमा, यो सञ्चालित हुन सक्छ, तर परिणामहरू आदर्श छैनन्। यो एउटा सामान्य साइकल प्रयोग गरेर ट्रक खेच्ने जस्तै छ— केही पटक चल्न सक्छ, तर प्रदर्शन वा जीवनकालको अपेक्षा गर्नु हुँदैन। तलका पाँच वटा पक्षबाट कारणहरू हेरौं।

 

१. अपर्याप्त स्नेहन

सिद्धान्त: हाइड्रोलिक तेल धातुको सतहमा स्थिर तेलको फिल्म बनाउँछ (तरल स्नेहन/लचिलो तरल स्नेहन), जसले धातुहरूबीचको सिधा सम्पर्कलाई "तेल-तेल" अपघर्षणमा परिणत गर्छ, जसले घर्षण र ताप उत्पादन धेरै कम गर्छ। पानीले लगभग कुनै फिल्म बनाउँदैन र यसको सीमा स्नेहन क्षमता शून्य नजिकै हुन्छ।

 

सन्दर्भ मापन: २० डिग्री सेल्सियसमा पानीको गतिशील श्यानता ° सी ≈ १ मिलीपास्कल-सेकेण्ड · ४० डिग्री सेल्सियसमा ISO VG ३२ हाइड्रोलिक तेलको गतिशील श्यानता ° लगभग २५–३० मिलीपास्कल-सेकेण्ड (घनत्व अनुसार सामान्यतया सामान्य भिन्नता हुन्छ) · पानी सामान्यतया प्रयोग गरिने हाइड्रोलिक तेलभन्दा २०–३० गुणा पातलो हुन्छ।

 

समस्या उत्पन्न हुने क्षेत्रहरू:

 

गियर पम्पको साइड प्लेट/दाँतको सतहमा क्षरण, काट्ने र चिप्कने समस्या;

 

वेन पम्पको ब्लेड टिप र स्थिर वलयबीचको घर्षण सतहमा खरोच र नीलो रंगको परिवर्तन;

 

पिस्टन पम्पको प्लुन्जर सिलिण्डर बोरको मिलान सतह, झुकिएको डिस्क र स्लाइडिङ शू सतहमा शुष्क घर्षण;

 

भाल्भ कोर र भाल्भ बडी बीचको सानो क्लियरेन्स (केही माइक्रोमिटरको क्रममा) लुब्रिकेशन गुमाएपछि "फ्रेड" हुन सक्छ र अटकिन सक्छ।

 

 

 

उदाहरण

 

सफा पानीसँग २५ एमपीए कम प्रवाह प्लंजर पम्पको परीक्षण चलाउनुहोस्, र यहाँसम्म कि लोड नभएको अवस्थामा पनि दशौं मिनेटदेखि घण्टौंसम्म तापमान छिटो बढ्न सक्छ र ठूलो असामान्य आवाज आउन सक्छ; निरीक्षण गर्दा यो पाइएको थियो कि स्लाइडिङ शूको सतहमा खरोचहरू थिए र प्लंजरको अन्त्य सतहमा कालो र निलो रंगका रेखाहरू थिए।

 

यदि भेन पम्पले तेल फिल्म गुमाउँछ भने, केही घण्टाको संचालनपछि तीव्र सिसिङ आवाज आउन सक्छ र दबाव निर्धारित मानसँगै पुग्दैन; विघटन गरेपछि ब्लेडहरूका किनारामा स्पष्ट "ग्रुभहरू" हुनेछन्।

 

 

२. क्षरण समस्याहरू

सिद्धान्त: पानीमा घुलिएको अक्सिजन र विद्युत्-अपघट्यहरू हुन्छन्, जुन विद्युत्-रासायनिक क्षरणको सम्भावना बढाउँछ; यसैगरी, यो पिटिङ र क्रिसिस क्षरणलाई पनि प्रोत्साहित गर्छ। पानीले सामान्य सीलिङ/लोचदार सामग्रीहरू (जस्तै एनबीआर, पीयू, आदि) लाई पनि पानी अवशोषण गर्ने र फैलिने गराउँछ, जसले बुढापाको गति बढाउँछ।

समस्याका लागि प्रवण क्षेत्रहरू: वाल्व कोर र वाल्व बडीको मिलाउने सतहमा पिटिङ्ग करोजन → अटकिएको र घस्ने अवस्था; तेल सिलिण्डरको पिस्टन रडमा राखिएको क्रोम प्लेटेड परत करोजनमा जान्छ, र सीलिङ्ग लिप तीव्र हुन्छ; गियर पम्पको साइड प्लेट र केसिङको भित्री भागमा करोजन → घर्षणका कणहरू सर्कुलेशनमा प्रवेश गर्ने; सीलिङ्ग एलिमेन्ट (NBR/PU) ले पानी अवशोषित गर्छ, कठोरता घटाउँछ, र आकारमा परिवर्तन हुन्छ, जसले रिसाव बढाउँछ। उदाहरण: यदि बाहिरी उपकरणहरूलाई पानीमा डुबाएपछि समयमै ड्रेन गरी सुकाउन नगरिएमा, वाल्व कोरमा तीनदेखि पाँच दिनभित्र उथलो जंग लाग्न सक्छ, जसको प्रकटन ढिलो कार्य र सुरुवातमा काँपने अवस्थामा हुन्छ। कतिपय इन्जेक्सन मोल्डिङ्ग मेसिनहरूले गलतीले कुलिङ्ग पानी हाइड्रोलिक सर्किटमा जोड्छन्, जसले केही दिनभित्र सिलिण्डर बैरलमा जंगका धेरै बिन्दुहरू बनाउँछ, त्यसपछि पिटिङ्ग करोजनका कारण सीलिङ्ग लिपमा खरोचहरू आउँछन्, र तेलको रिसावमा तीव्र वृद्धि हुन्छ।

 

 

३. क्याविटेसनको जोखिम

सिद्धान्त: पानीको उबलने बिन्दु कम हुन्छ र वाष्प दाब उच्च हुन्छ। एकपटक पम्पको प्रवेश भागमा स्थानीय दाब पानीको वाष्प दाबभन्दा कम भएमा, यो बुदाहरूमा वाष्पीकृत हुन्छ; उच्च दाब क्षेत्रमा तुरुन्तै ढल्दा सूक्ष्म जेट र आघात तरङ्गहरू उत्पन्न हुन्छन्, जसले रेत-फाँकने (स्याण्डब्लास्टिङ) जस्ता गड्ढाहरू (गुहाकरण बिन्दुहरू) सिर्जना गर्छन्। सन्दर्भ मापनी: ६० डिग्री सेल्सियसमा पानीको वाष्प दाब लगभग २० किलोपास्कल हुन्छ, जुन हाइड्रोलिक तेलको वाष्प दाबभन्दा धेरै उच्च हुन्छ; त्यसैले समान आकर्षण अवस्थामा गुहाकरण हुने सम्भावना बढी हुन्छ। समस्या उत्पन्न हुने क्षेत्रहरू: गियर पम्पको दाँतको शीर्ष–पार्श्व प्लेट प्रवेश क्षेत्र, ब्लेड पम्पको प्रवेश कक्ष, प्लंजर पम्पको वितरण प्लेटको आकर्षण खिड़की; थ्रोटलिङ पोर्टहरू र तीव्र कोणहरूमा स्थानीय निम्न दाब क्षेत्रहरू। ° सिद्धान्त: पानीको उबलने बिन्दु कम हुन्छ र वाष्प दाब उच्च हुन्छ। एकपटक पम्पको प्रवेश भागमा स्थानीय दाब पानीको वाष्प दाबभन्दा कम भएमा, यो बुदाहरूमा वाष्पीकृत हुन्छ; उच्च दाब क्षेत्रमा तुरुन्तै ढल्दा सूक्ष्म जेट र आघात तरङ्गहरू उत्पन्न हुन्छन्, जसले रेत-फाँकने (स्याण्डब्लास्टिङ) जस्ता गड्ढाहरू (गुहाकरण बिन्दुहरू) सिर्जना गर्छन्। सन्दर्भ मापनी: ६० डिग्री सेल्सियसमा पानीको वाष्प दाब लगभग २० किलोपास्कल हुन्छ, जुन हाइड्रोलिक तेलको वाष्प दाबभन्दा धेरै उच्च हुन्छ; त्यसैले समान आकर्षण अवस्थामा गुहाकरण हुने सम्भावना बढी हुन्छ। समस्या उत्पन्न हुने क्षेत्रहरू: गियर पम्पको दाँतको शीर्ष–पार्श्व प्लेट प्रवेश क्षेत्र, ब्लेड पम्पको प्रवेश कक्ष, प्लंजर पम्पको वितरण प्लेटको आकर्षण खिड़की; थ्रोटलिङ पोर्टहरू र तीव्र कोणहरूमा स्थानीय निम्न दाब क्षेत्रहरू।

 

उदाहरण

 

३० लीटर/मिनेटको गियर पम्प, जब १५०० आरपीएममा पानीसँग संचालित गरिन्छ र लामो सक्शन पाइप/सूक्ष्म फिल्टर एलिमेन्ट प्रयोग गरिन्छ, तब यसले "सैण्डपेपरको आवाज/बजिङ" उत्पादन गर्छ। केही दिनपछि, साइड प्लेटमा पिटिङ र अर्धचन्द्राकार पिटहरू देखिन्छन्, र आयतनिक दक्षता ९०% बाट घटेर ६०-७०% हुन्छ।

 

भाल्भको सानो खुलाइले पानीको माध्यमको प्रवाह घटाउँछ। उच्च तापमानको अवस्थामा, सुई जस्ता पिटिङ पिटहरू सामान्यतया भाल्भ कोर र सीटमा पाइन्छन्, जसले आन्तरिक रिसाव र शोर बढाउँछ।

 

४. अपर्याप्त श्यानताको सिद्धान्त: हाइड्रोलिक प्रणालीहरूको सीलिङ र रिसाव नियन्त्रण धेरै हदसम्म माध्यमको श्यानतामा निर्भर गर्दछ। सरल भाषामा, अन्तरालमा लेमिनार रिसाव Qleak (Q_{\text{leak}}) लगभग १/μ को समानुपातिक हुन्छ, μ १/μ μ (जब ज्यामिति र दाब अन्तर निश्चित हुन्छ)। जब माध्यम ३० मिलीपास्कल-सेकेण्डबाट · १ मिलीपास्कल-सेकेण्डमा · परिवर्तन गरिन्छ, सैद्धान्तिक रिसाव कतिपय दशौं गुणा सम्म बढ्न सक्छ।

 

५. तापमान संवेदनशीलताको सिद्धान्त: जब पानी ०° सेल्सियसमा जम्छ ° सी, यसको आयतन लगभग ९% ले बढ्छ, जसले पातलो-भित्ते भागहरू/पाइपलाइनहरूमा फुट्ने घटना हुन्छ; उच्च तापमानमा, वाष्पीकरण बढ्छ र वाष्प दबाव बढ्छ, जसले क्याभिटेसन र दबाव उतारचढाव बढी बारम्बार हुन्छ। हाइड्रोलिक तेलमा श्यानता तापमान सुधारक र एन्टिअक्सिडेन्ट समावेश छन्, जसले यसलाई विस्तृत कार्य तापमान सीमा प्रदान गर्छ।

स्थानमा प्रभाव: निम्न तापमान: जम्ने → पम्पको सक्शन/शेलमा फुट्ने; प्रारम्भको क्षणमा प्रभाव महत्वपूर्ण हुन्छ, जसले सीलिङ लिपलाई "खुला गर्ने" अवस्था सिर्जना गर्छ; उच्च तापमान: बारम्बार क्याभिटेसन र पम्पको प्रवेश द्वारमा क्याभिटेसन; दबाव तरङ्ग र शोर बढ्छ, जसले कार्यान्वयन घटकहरूलाई छिटो उतारचढावमा ल्याउँछ।

 

 

उदाहरण

 

उत्तरको बाह्य उपकरणहरू रातभरि शून्य भन्दा तल थिए, र पाइपलाइनमा बाँकी पानी जम्न पुग्यो। अर्को दिन, गियर पम्पको हाउसिङमा सुरु गर्दा साना फुट्ने रेखाहरू देखिए।

 

६०-७० को वातावरणमा धातुकर्मीय निरन्तर ढालन साइटमा ° सी, पानीलाई माध्यमको रूपमा प्रयोग गर्दा परीक्षण सर्किटमा अक्सर पम्पको अन्त्यमा शोर र उच्च तापमानमा दबाव घटाउने समस्या हुन्छ। यो केवल तब स्थिर भएको थियो जब पानी-इथिलिन ग्लाइकोलमा फेरि फर्किएको थियो।

 

 

प्रत्यक्ष परिणाम: आयतनिक दक्षतामा उल्लेखनीय कमी (उच्च दबावमा अझ बढी उल्लेखनीय); धीमा दबाव निर्माण र भार ढिलो बढ्ने; भाल्भ कोरको आन्तरिक रिसाव बढ्दा सिस्टमको स्थिर दबावमा अन्तर आउँछ र तापन बढ्छ। उदाहरण: पानीलाई माध्यमको रूपमा प्रयोग गर्दा, २० एमपीए दर्जा दबावको गियर पम्प बिना कुनै भारको अवस्थामा पनि घूर्णन गर्न सक्छ, तर ८–१० एमपीएको भारमा यसलाई उठाउन सकिँदैन; यही पम्पलाई भीजी४६ तेलले प्रतिस्थापन गरेपछि यसलाई १८–२० एमपीएमा पुनः स्थापित गर्न सकिन्छ। सर्भो अनुपातिक भाल्भ जस्ता घटकहरू, जुन साना खाली ठाउँहरूप्रति अत्यधिक संवेदनशील हुन्छन्, कम श्यानताको माध्यम प्रयोग गर्दा गम्भीर शून्य स्थिति रिसाव र विस्थापन अनुभव गर्छन्, जसले स्थिति लूपलाई स्थिर बनाउन गाह्रो बनाउँछ।

 

 

मैले प्रस्तुत गरेका दृष्टिकोणहरूको आधारमा, हाइड्रोलिक मोटरहरू अझै पनि हाइड्रोलिक तेलसँग बढी संगत छन्।

 

तथापि, यो ध्यान दिनुपर्ने कुरा यो हो कि उद्योगमा पानी-आधारित हाइड्रोलिक तरल (HFA/HFB/HFC, जस्तै पानी एथिलिन ग्लाइकोल) छन्, साथै तिनीहरूका लागि विशेष रूपमा डिजाइन गरिएका पम्प/भाल्भ/सील र सामग्री प्रणालीहरू (स्टेनलेस स्टील/निकल प्लेटिङ, सेरामिक, EPDM/PTFE, आदि) पनि छन्। तर यो विशिष्ट प्रणाली इन्जिनियरिङ्को क्षेत्रमा पर्दछ, र मौजूदा तेल प्रणालीलाई सजिलै पानीमा प्रतिस्थापन गर्नुमात्रै पर्याप्त छैन।