EN
Hydraulický systém nemôže fungovať bez základných komponentov, ako sú hydraulické čerpadlá, hydraulické ventily, hydraulické motory a hydraulické valce. Niekto sa môže spýtať: Keďže voda je všade a je lacná, môžeme ju namiesto hydraulického oleja použiť priamo?
Odpoveď je: teoreticky áno, môže bežať, avšak dôsledky nie sú ideálne. Je to podobné, ako keby ste ťahali nákladné auto bežným bicyklovým, ktorý sa niekoľkokrát pohne, ale nečakajte od neho výkonu ani dlhej životnosti. Pozrime sa na dôvody z nasledujúcich piatich hľadísk.
1. Nedostatočné mazanie
Princíp: Hydraulický olej tvorí na kovovej povrchu stabilnú olejovú vrstvu (tekuté mazanie / elastické tekuté mazanie), čím sa priamy kontakt medzi kovmi mení na strihanie „olej-olej“, čo výrazne znižuje opotrebovanie a vznik tepla. Voda takmer neschopná tvoriť takúto vrstvu a jej schopnosť hranicového mazania je takmer nulová.
Referenčná škála: Dynamická viskozita vody pri 20 ° C ≈ 1 MPa · °C; Dynamická viskozita hydraulického oleja ISO VG 32 pri 40 ° °C je približne 25–30 mPa · ·s (mierne sa líši v závislosti od hustoty). Voda je 20–30-krát tenšia ako bežne používaný hydraulický olej.
Oblasť, kde môžu vzniknúť problémy:
Opotrebovanie bočnej dosky a zubov ozubenia v ozubenicovej čerpadle, záškrty a zaseknutia;
Poškodenie trecích plôch medzi špičkou lopatky v lopatkovom čerpadle a pevným kruhom – poškrabania a modrasté sfarbenie;
Suché trenie na styčnej ploche medzi piestom a valcovou dutinou v piestovom čerpadle a na povrchu klzacej topánky na naklonenej doske;
Malý medzera medzi jadrom a telom ventilu (v poradí niekoľko mikrometrov) sa po stratě mazania môže „roztrhnúť“ a zaseknúť.
Príklad
Skúšobný beh 25 MPa plungerovej čerpadla s nízkym prietokom s čistou vodou môže viesť už po desiatkach minút až niekoľkých hodinách – dokonca aj bez zaťaženia – k rýchlemu zvýšeniu teploty a hlasnému nezvyčajnému šumu; pri kontrolnom prehliadnutí sa zistilo, že povrch posuvného kĺbu bol poškrabaný a koncový povrch piestika mal čiernu a modrastú farbu.
Ak lamelové čerpadlo stratí olejový film, po niekoľkých hodinách prevádzky sa objaví ostrý pískot a tlak nebude dosahovať menovitú hodnotu. Po rozobratí sa na okrajoch lamel zjavne vyskytnú „drážky“.
2. Problémy s koróziou
Princíp: Voda obsahuje rozpustený kyslík a elektrolyty, ktoré sú náchylné na elektrochemickú koróziu; súčasne podporujú bodovú a štrbinovú koróziu. Voda môže tiež spôsobiť, že bežné tesniace a elastické materiály (ako napr. NBR, PU atď.) nasávajú vodu a zväčšujú sa, čím sa zrýchľuje ich starnutie.
Oblasť náchylná na problémy: bodová korózia na styčnej ploche jadra a tela ventilu → lepenie a plazenie; chrómovaná vrstva na piestnom tyči olejového valca je korodovaná a tesniaca pera je zaostrená; korózia na bočnej doske a vnútornej stene krytu zubového čerpadla → abrazívne častice vstupujúce do obehu; tesniaci prvok (NBR/PU) absorbuje vodu, zníži sa jeho tvrdosť a menia sa jeho rozmery, čo má za následok zvýšené úniky. Príklad: Ak sa vonkajšie zariadenie po ponorení do vody neprečerpá a nevysuší včas, môže sa na jadre ventilu vytvoriť mierne hrdzavé zoskupenie už po troch až piatich dňoch, čo sa prejavuje oneskorenou reakciou a chvením pri štarte. Niektoré vstrekovacie lisovacie stroje nesprávne pripojia chladiacu vodu k hydraulickému okruhu, čo spôsobí vznik hrdzavých škvŕn na valcovom tele valca už po niekoľkých dňoch, následne poškodenie tesniacej pera v dôsledku bodovej korózie a prudký nárast úniku oleja.
3. Riziko kavitácie
Princíp: Voda má nízku teplotu varu a vysoký tlak nasýtených pár. Ak klesne lokálny tlak na vstupnom otvore čerpadla pod tlak nasýtených pár vody, voda sa odparí a vytvoria sa bubliny; tieto sa okamžite zrútia v oblasti vysokého tlaku, čím vzniknú mikrotrysky a rázové vlny, ktoré tvoria jamky (miesta kavitácie) podobné účinku pieskovania. Referenčná škála: Tlak nasýtených pár vody pri 60 ° °C je približne 20 kPa, čo je oveľa vyššie ako tlak nasýtených pár hydraulického oleja; preto sa za rovnakých podmienok nasávania kavitácia vyskytuje pravdepodobnejšie. Oblasti náchylné na problémy: vrchol zubov ozubeného čerpadla – vstupná oblasť bočnej dosky, vstupná komora lopatkového čerpadla, sacie okno rozdeľovacej dosky zátkového čerpadla; lokálne oblasti nízkeho tlaku v oblastiach škrtnutia a ostrých rohov.
Príklad
Zubové čerpadlo s výkonom 30 l/min pri prevádzke s vodou pri otáčkach 1500 min⁻¹ a pri dlhom sacom potrubí/tenkom filtračnom prvku vyvoláva „zvuk podobný škrabaniu pískovým papierom / bzučanie“. Po niekoľkých dňoch sa na bočnej doske objavia jamky a polmesiacovité vyhlbiny a objemová účinnosť klesne z 90 % na 60–70 %.
Malý priemer otvoru ventilu zníži prietok vodného média. Za vysokých teplôt sa na jadre a sedle ventilu často vyskytujú ihlovité jamkové poškodenia, čo vedie k zvýšenému vnútornému netesneniu a hluku.
4. Zásada nedostatočnej viskozity: Tesnenie a kontrola netesností hydraulických systémov výrazne závisia od viskozity média. Jednoducho povedané, laminárny netesný prietok Q_netesný je v medzere približne úmerný 1/μ μ 1/μ μ (ak sú geometria a rozdiel tlakov konštantné). Ak sa médium zmení z 30 mPa·s · na 1 mPa·s · , teoretický netesný prietok sa môže zväčšiť desiatky krát.
5. Zásada citlivosti na teplotu: Keď sa voda zamrzne pri 0 ° Pri teplote 0 °C sa jeho objem zväčší približne o 9 %, čo spôsobuje praskanie tenkostenných dielov/rozvodov; Pri vysokých teplotách sa intenzifikuje odparovanie a zvyšuje sa tlak páry, čo vedie k častejšiemu vzniku kavitácie a kolísaniu tlaku. Hydraulický olej je vybavený prísadou na zlepšenie viskozitno-teplotnej charakteristiky a antioxidantom, čo mu umožňuje fungovať v širokom rozsahu pracovných teplôt.
Dopad na mieste: nízka teplota: zamrzanie → prasknutie sacieho potrubia/puzdra čerpadla; Dopad je výrazný v okamihu štartu, čo spôsobuje „roztrhnutie“ tesniacej gumičky; vysoká teplota: častá kavitácia a kavitácia na sacom strane čerpadla; Zvýšenie tlakového pulzovania a hluku spôsobuje rýchle kolísanie vykonávacích komponentov.
Príklad
Vybavenie vonku na severe bolo počas noci pod nulou, a zvyšková voda v potrubí zamrzla. Na druhý deň sa pri štarte objavili jemné trhliny na puzdre ozubeného čerpadla;
Na mieste neustáleho liatia v hutníctve v prostredí s teplotou 60–70 °C ° C, testovací obvod používajúci vodu ako prostredie často zažíva šum na výstupe čerpadla a pokles tlaku pri vysokých teplotách. Stabilizácia sa dosiahla až po prepnutí späť na vodný roztok etylénglykolu.
Priama dôsledok: výrazný pokles objemovej účinnosti (výraznejší pri vyšších tlakoch); pomalé stúpanie tlaku a „plazivé“ zvyšovanie zaťaženia; vnútorné netesnosti jadra ventilu sa zväčšujú, čo spôsobuje rozdiel v statickom tlaku systému a zvýšenie ohrevu. Príklad: Pri použití vody ako pracovného prostredia sa ozubené čerpadlo s menovitým tlakom 20 MPa stále otáča pri nulovom zaťažení, avšak pri zaťažení 8–10 MPa sa tlak nedá zvýšiť; po výmene toho istého čerpadla za olej VG46 sa tlak opäť obnoví na 18–20 MPa. Komponenty, ako napríklad servoproporcionálne ventily, ktoré sú extrémne citlivé na malé medzery, pri výmene za nízkoviazkavé prostredie zažívajú výrazné netesnosti v nulovej polohe a posun nulovej polohy, čo komplikuje stabilizáciu polohového regulačného okruhu.
Na základe výššie uvedených názorov sú hydraulické motory stále viac kompatibilné s hydraulickým olejom.
Treba však poznamenať, že v priemysle existujú vodné hydraulické kvapaliny (HFA/HFB/HFC, napríklad voda s etylénglykolom) ako aj čerpadlá/ventily/tesnenia a materiálové systémy špeciálne navrhnuté pre tieto kvapaliny (nerezová oceľ/niklové povlaky, keramika, EPDM/PTFE atď.). Toto však patrí do oblasti špecializovaného systémového inžinierstva a nie je postačujúce jednoducho nahradiť existujúci olejový systém vodou.