EN
Ett hydrauliskt system kan inte fungera utan kärnkomponenter såsom hydraulpumpar, hydraulventiler, hydraulmotorer och hydraulcylindrar. Någon kan fråga: Eftersom vatten finns överallt och är billigt, kan vi då använda vatten direkt istället för hydraulolja?
Svaret är: teoretiskt sett kan det fungera, men konsekvenserna är inte idealiska. Det är som att använda en vanlig cykel för att dra en lastbil – den kan röra sig några gånger, men förvänta dig inte någon hög prestanda eller lång livslängd. Låt oss undersöka anledningarna från fem aspekter nedan.
1. Otillräcklig smörjning
Princip: Hydraulikolja bildar en stabil oljefilm på metallytan (vätskelubricering/elastisk vätskelubricering), vilket omvandlar direkt kontakt mellan metallytor till "olja-olja"-skärning och därmed kraftigt minskar slitage och värmeutveckling. Vatten bildar knappt någon film, och dess gränslubriceringsförmåga är nästan noll.
Referensskala: Dynamisk viskositet för vatten vid 20 ° C ≈ 1 MPa · °C; Den dynamiska viskositeten för ISO VG 32-hydraulikolja vid 40 ° °C är ca 25–30 mPa · ·s (lätt varierande beroende på densitet). Vatten är 20–30 gånger tunnare än vanlig hydraulikolja.
Områden som är benägna att ge problem:
Slitage, bitning och fastklibbning på sidoplåt/tänderna i kugghjuls pump;
Skrapningar och blåfärgning på friktionsytan mellan skoveltipsen i skovel pump och den fasta ringen;
Torrluftning på passningsytan mellan kolven och cylinderbocket samt på glidskons yta mot lutande skiva i kolvpump;
Den lilla spalten mellan ventilkärnan och ventilkroppen (i storleksordningen några mikrometer) kan bli "fransig" och fastna efter förlust av lubricering.
Exempel
Provkör en 25 MPa lågflödesplungarpump med rent vatten; även utan last kan snabb temperaturstegring och högljudd, ovanlig ljudbild uppstå inom några tiotal minuter till timmar. Vid undersökning visade det sig att glidskosytan var repad och att plungerändytan hade svarta och blå fläckar.
Om vingpumpen förlorar oljefilmen kommer den att ge ett skarp, visslande ljud och trycket kommer inte att nå det angivna nominella värdet efter några timmars drift. Efter demontering finns det tydliga "rännor" längs kanterna på vingbladen.
2. Korrosionsproblem
Princip: Vatten innehåller löst syre och elektrolyter, vilket gör det benäget för elektrokemisk korrosion; samtidigt främjar det punktkorrosion och sprickkorrosion. Vatten kan också orsaka vanliga tätande/elastiska material (t.ex. NBR, PU m.m.) att absorbera vatten och svälla, vilket accelererar åldringen.
Områden som är benägna för problem: punktkorrosion på kontaktytan mellan ventilkärnan och ventilkroppen → klibbning och krypning; Den verkade kromskiktet på oljecylinderns kolvrör är korroderat och tätningens läpp är skarpt avsliten; Korrosion på sidoplåten och innerväggen i gearpumpens kåpa → abrasiva partiklar som kommer in i kretsen; Tätningselementet (NBR/PU) absorberar vatten, minskar hårdheten och genomgår storleksförändringar, vilket leder till ökad läckage. Exempel: Om utomhusutrustning inte töms och torkas i tid efter att ha varit nedsänkt i vatten kan ventilkärnan utveckla ytlig rost inom tre till fem dagar, vilket man observerar som fördröjd reaktion och skakning vid start. Vissa injekteringsmoldningsmaskiner ansluter felaktigt kylvatten till hydraulikkretsen, vilket orsakar rostfläckar på cylinderröret inom några dagar, följt av repor på tätningens läpp på grund av pittingkorrosion och en kraftig ökning av oljeläckage.
3. Kavitationsrisk
Princip: Vatten har en låg kokpunkt och ett högt ångtryck. När det lokala trycket vid pumpens intag blir lägre än vattnets ångtryck ångas det upp till bubblor; dessa kollapsar omedelbart i den högtrycksbelastade zonen, vilket genererar mikrostrålar och stötvågor som skapar gropar (kavitationsfläckar) liknande sandblästring. Referensskala: Ångtrycket för vatten vid 60 ° °C är ca 20 kPa, betydligt högre än ångtrycket för hydraulolja; därför är kavitation mer sannolik under samma sugförhållanden. Områden som är benägna att ge problem: tandhjulsputs topp – sidoplåtens intagsområde, skovelpumpens intagskammare, kolvpumpens fördelningsplattas sugfönster; lokala lågtrycksområden vid strypningsöppningar och skarpa hörn.
Exempel
En gearpump med en flödeskapacitet på 30 L/min ger, vid drift med vatten vid 1500 rpm och med en lång sugslang/fint filterelement, ett "sandpappersljud/brummande ljud". Efter några dagar uppstår gropbildning och halvmåneformade fördjupningar på sidoplattan, och volymetriska verkningsgraden sjunker från 90 % till 60–70 %.
Den lilla öppningen i ventilen minskar flödet av vätskamediet. Vid höga temperaturer förekommer ofta nålliknande gropar på ventilkärnan och säten, vilket leder till ökad inläckage och buller.
4. Principen för otillräcklig viskositet: Tätning och läckkontroll i hydraulsystem är starkt beroende av mediets viskositet. Enkelt uttryckt är den laminära läckningen Qleak proportionell till 1/ μ 1/μ μ (när geometrin och tryckskillnaden är konstanta). När mediet byts från 30 mPa · s till 1 mPa · s kan den teoretiska läckningen öka med tiotals gånger.
5. Temperaturkänslighetsprincipen: När vatten fryser vid 0 ° C expanderas dess volym med ca 9 %, vilket orsakar sprickbildning i tunnväggiga delar/rörledningar; Vid höga temperaturer intensifieras avdunstningen och ångtrycket ökar, vilket leder till mer frekvent kavitation och trycksvängningar. Hydraulolja är utrustad med viskositets-temperaturförbättrare och antioxidans och har ett brett drifttemperaturområde.
På platsen: låg temperatur: frysbildning → pumpens sug-/skalpsprickning; Effekten är betydande vid startögonblicket, vilket orsakar att tätningsspetsen "brister upp"; Hög temperatur: frekvent kavitation och kavitation vid pumpens insug; Tryckpulsationer och buller ökar, vilket får utförandeorganen att svänga snabbt.
Exempel
Utomhusutrustningen i norr var under nollgradigt under natten, och det återstående vattnet i rörledningen frös. Nästa dag uppträdde fina sprickor på gearpumpens housing vid start;
Vid metallurgisk kontinuerlig gjutning på en plats med omgivningstemperatur på 60–70 °C ° C. Testkretsen, där vatten används som medium, upplever ofta pumpens slutljud och tryckfall vid höga temperaturer. Först efter att ha bytt tillbaka till vatten-etenglykol stabiliserades den nätt och jämnt.
Direkt följd: betydande minskning av volymetrisk verkningsgrad (mer utpräglad vid högre tryck); långsam tryckuppbyggnad och långsam belastningsökning; inläckningen i ventilkärnan ökar, vilket orsakar en skillnad i systemets statiska tryck samt en ökning av uppvärmningen. Exempel: När vatten används som medium kan en tandpump med ett nominellt tryck på 20 MPa fortfarande rotera utan last, men den kan inte nå upp till ett tryck på 8–10 MPa under last; efter att ha bytt samma pump mot VG46-olja kan den återställas till 18–20 MPa. Komponenter såsom servopropotionalventiler, som är extremt känslomativa för små spalter, upplever allvarlig läckage i nolläge och drift vid byte till ett medium med låg viskositet, vilket gör det svårt att stabilisera positionsreglerloopen.
Utifrån de synpunkter jag har presenterat är hydraulmotorer fortfarande mer kompatibla med hydraulolja.
Det bör dock noteras att det finns vattenbaserade hydraulvätskor (HFA/HFB/HFC, till exempel vattenetylenglykol) inom industrin, liksom pumpar/ventiler/tätningar och materialsystem som specifikt är utformade för dessa (rostfritt stål/nickelplätering, keramik, EPDM/PTFE osv.). Men detta hör till specialiserad systemteknik, och det räcker inte med att enkelt ersätta det befintliga oljesystemet med vatten.