EN
Een hydraulisch systeem kan niet zonder kerncomponenten zoals hydraulische pompen, hydraulische kleppen, hydraulische motoren en hydraulische cilinders. Iemand vraagt zich misschien af: aangezien water overal beschikbaar is en goedkoop, kunnen we water dan niet direct gebruiken in plaats van hydraulische olie?
Het antwoord is: theoretisch gezien kan het werken, maar de gevolgen zijn niet ideaal. Het is vergelijkbaar met het gebruik van een gewone fiets om een vrachtwagen te trekken: het kan een paar keer bewegen, maar verwacht geen goede prestaties of levensduur. Laten we de redenen hieronder vanuit vijf aspecten bekijken.
1. Onvoldoende smering
Werkingsprincipe: Hydraulische olie vormt een stabiele oliefilm op het metalen oppervlak (vloeibare smering / elastisch-vloeibare smering), waardoor direct contact tussen metalen wordt omgezet in schuifkracht tussen "olie en olie", wat slijtage en warmteontwikkeling sterk vermindert. Water vormt nauwelijks een film en zijn grenssmerende vermogen is bijna nul.
Referentieschaal: Dynamische viscositeit van water bij 20 ° C ≈ 1 MPa · °C; De dynamische viscositeit van ISO VG 32-hydraulische olie bij 40 ° °C bedraagt ongeveer 25–30 mPa · ·s (licht variërend afhankelijk van de dichtheid). Water is 20–30 keer dunner dan gangbare hydraulische olie.
Gebieden die gevoelig zijn voor problemen:
Slijtage, klemmen en vastlopen van de zijkantplaat/tandoppervlak van een tandwielpomp;
Krasse en blauwe plekken op het wrijvingsoppervlak tussen de uiteinden van de schoepen van een schoepenpomp en de vaste ring;
Droge wrijving op het aansluitende oppervlak tussen zuigerpompzuiger en cilinderboor, en op het glijdorpoppervlak van de hellende schijf;
De kleine speling tussen de klepkern en het klephuis (in de orde van enkele micrometer) kan na verlies van smering "vervilt" raken en vastlopen.
Voorbeeld
Voer een testrit uit met een zuigerpomp met lage stroming en een druk van 25 MPa met schoon water; zelfs zonder belasting kunnen binnen tientallen minuten tot uren een snelle temperatuurstijging en hard, abnormaal geluid optreden; bij inspectie bleek dat het oppervlak van de glijlaars was gekrast en dat het uiteinde van de zuiger zwart-blauwe strepen vertoonde.
Als de vliespomp het oliefilmverlies ondervindt, treedt na enkele uren in bedrijf een scherpe fluittoon op en wordt de druk niet bereikt die is aangegeven als nominale waarde; na demontage zijn duidelijke 'groeven' zichtbaar aan de randen van de vleugels.
2. Corrosieproblemen
Principe: Water bevat opgeloste zuurstof en elektrolyten, waardoor elektrochemische corrosie gemakkelijk kan optreden; tegelijkertijd bevordert het putcorrosie en spleetcorrosie. Water kan ook ervoor zorgen dat veelgebruikte afdichtings- en elastische materialen (zoals NBR, PU, enz.) water opnemen en uitzetten, waardoor veroudering wordt versneld.
Gebieden die gevoelig zijn voor problemen: putcorrosie op het aansluitoppervlak van de klepkern en het klephuis → plakken en kruipen; De verchroomde laag op de zuigerstang van de oliecilinder is aangetast door corrosie, en de afdichtlip is verscherpt; Corrosie op de zijplaat en de binnenwand van het behuizing van de tandwieloliepomp → slijtende deeltjes die in de circulatie terechtkomen; Het afdichtelement (NBR/PU) absorbeert water, waardoor de hardheid afneemt en maatveranderingen optreden, wat leidt tot een toename van de lekkage. Voorbeeld: Als buitenapparatuur na onderdompeling in water niet tijdig wordt geleegd en gedroogd, kan de klepkern binnen drie tot vijf dagen oppervlakkige roestvorming vertonen, wat zich manifesteert als vertraagde bediening en trillingen bij het opstarten. Sommige spuitgietmachines zijn per ongeluk verbonden met koelwater in plaats van het hydraulische circuit, waardoor er binnen enkele dagen roestvlekken ontstaan op de cilinderbuis, gevolgd door krassen op de afdichtlip ten gevolge van putcorrosie en een sterke toename van de olielekkage.
3. Risico op cavitering
Principe: Water heeft een laag kookpunt en een hoge dampdruk. Zodra de lokale druk aan de zuigzijde van de pomp lager is dan de dampdruk van water, verdampt het in bubbels; deze storten onmiddellijk in elkaar in de hogedrukkamer, waardoor microstralen en schokgolven ontstaan die putjes (cavitatieplekken) veroorzaken, vergelijkbaar met zandstralen. Referentieschaal: De dampdruk van water bij 60 ° °C bedraagt ongeveer 20 kPa, wat veel hoger is dan de dampdruk van hydraulische olie; daarom treedt cavitatie onder dezelfde aanzuigvoorwaarden vaker op. Gebieden die gevoelig zijn voor problemen: tandtoppen van tandwielpompen – inlaatgebied van de zijplaat, inlaatkamer van kleppomp, zuigvenster van de verdeelplaat van zuigerpompen; plaatselijke lagedrukgebieden bij vernauwingsopeningen en scherpe hoeken.
Voorbeeld
Een tandwielpomp met een capaciteit van 30 L/min produceert bij gebruik met water bij 1500 rpm en met een lange zuigleiding/een fijn filterelement een 'schuurpapiergeluid'/een zoemend geluid. Na enkele dagen vertoont de zijplaat putjes en halvemaanvormige insinkingen, en daalt het volumetrische rendement van 90% tot 60–70%.
De kleine opening van de klep vermindert de stroming van het watermedium. Onder hoge-temperatuurvoorwaarden komen vaak naaldvormige putjes voor op de klepkern en de klepzitting, wat leidt tot toegenomen interne lekkage en geluidshinder.
4. Principe van onvoldoende viscositeit: De afdichting en lekkagebeheersing in hydraulische systemen is sterk afhankelijk van de viscositeit van het medium. Eenvoudig gezegd is de laminaire lekkage Qleak (Q_{\text{leak}}) in de spleet bij benadering evenredig met 1/\mu μ 1/\mu μ (wanneer de geometrie en het drukverschil constant zijn). Wanneer het medium wordt gewijzigd van 30 mPa · s naar 1 mPa · s, kan de theoretische lekkage tientallen keren toenemen.
5. Temperatuurgevoeligheidsprincipe: Wanneer water bevriest bij 0 °C ° C, waarbij het volume met ongeveer 9% uitbreidt, wat leidt tot scheuren in dunwandige onderdelen/leidingen; Bij hoge temperaturen neemt de verdamping toe en stijgt de dampdruk, wat leidt tot frequenter cavitatie en drukschommelingen. Hydraulische olie is voorzien van een viscositeits-temperatuurverbeteraar en anti-oxidant, met een breed werktemperatuurbereik.
Invloed ter plaatse: lage temperatuur: bevriezing → zuiging/pompkast scheurt; Het effect is aanzienlijk op het moment van opstarten, waardoor de afdichtlip wordt 'opengebroken'; Hoge temperatuur: frequente cavitatie en cavitatie aan de zuigzijde van de pomp; Drukschommelingen en geluidsniveau stijgen, waardoor de uitvoerende componenten snel gaan trillen.
Voorbeeld
De buitenapparatuur in het noorden was 's nachts onder nul, waardoor het resterende water in de leiding bevroor. De volgende dag verschenen fijne scheurtjes in het carter van de tandwiel pomp bij het opstarten;
Op de site voor metallurgische continu-gietprocessen in een omgeving van 60–70 ° C. De testkring met water als medium ondervindt frequent lawaai aan de pompzijde en drukverlies bij hoge temperaturen. Pas na terugkeer naar water-ethyleenglycol werd de kring nauwelijks stabiel.
Direct gevolg: aanzienlijke daling van het volumetrisch rendement (meer uitgesproken bij hogere drukken); traag opbouwen van druk en kruipen onder belasting; de interne lekkage van de klepcore neemt toe, wat leidt tot een verschil in statische systeemdruk en een toename van de verwarming. Voorbeeld: bij gebruik van water als medium kan een tandwiel pomp met een nominale druk van 20 MPa nog steeds draaien zonder belasting, maar kan deze niet worden opgevoerd onder een belasting van 8–10 MPa; na vervanging van dezelfde pomp door VG46-olie kan de druk weer worden hersteld tot 18–20 MPa. Componenten zoals servoproportionele kleppen, die uiterst gevoelig zijn voor kleine spelingen, vertonen ernstige lekkage in nulstand en drift wanneer zij worden gebruikt met een laagvisceuze vloeistof, waardoor stabilisatie van de positielus moeilijk wordt.
Op basis van de standpunten die ik heb geformuleerd, zijn hydraulische motoren nog steeds beter compatibel met hydraulische olie.
Er dient echter op te worden gewezen dat er in de industrie watergebaseerde hydraulische vloeistoffen bestaan (HFA/HFB/HFC, zoals water-ethyleenglycol), evenals pompen/kleppen/dichtingen en materiaalsystemen die specifiek voor deze vloeistoffen zijn ontworpen (roestvrij staal/nikkelplating, keramiek, EPDM/PTFE, enz.). Dit behoort echter tot gespecialiseerde systeemtechniek en het is niet voldoende om eenvoudig het bestaande oliesysteem te vervangen door water.