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標(biāo)題: 轉(zhuǎn)載一篇對(duì)水-乙二醇液壓液分析特性及應(yīng)用較深的文章 [打印本頁(yè)]
作者: 魚(yú)化龍 時(shí)間: 2013-9-24 14:34
標(biāo)題: 轉(zhuǎn)載一篇對(duì)水-乙二醇液壓液分析特性及應(yīng)用較深的文章
水-乙二醇液壓液的特性及其應(yīng)用
(鄭金傳1, 董春紅)
(1.北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所, 北京德外教場(chǎng)口一號(hào) 本文章轉(zhuǎn)自《液壓與氣動(dòng)》雜志)
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在高溫,、易燃環(huán)境下, 為防止礦物液壓油外泄引起火災(zāi), 需要使用難燃液壓介質(zhì),。不會(huì)燃燒的水-乙二醇液壓液是一種比較理想的難燃液壓介質(zhì), 已在礦產(chǎn)、冶金和鑄,、鍛等要求防火的液壓系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用,。水-乙二醇就是乙二醇的水溶液, 市場(chǎng)上買(mǎi)到的這類(lèi)液的水含量一般在40%~ 50% 之間。液壓系統(tǒng)中使用的水-乙二醇, 除水和乙二醇外, 還添加了高分子聚醚和具有抗磨,、防銹,、防腐、消泡等功能的各種添加劑,。目前國(guó)內(nèi)使用的水-乙二醇液壓液主要有兩類(lèi), 一類(lèi)全部國(guó)產(chǎn), 另一類(lèi)關(guān)鍵成份進(jìn)口, 然后在國(guó)內(nèi)配制,。常用的N 46 水-乙二醇液壓液, 含水量為45% , 密度為1072kgöm 3, 呈紅色或淡黃色,。通常, 只要對(duì)系統(tǒng)稍加改造,使用普通礦物油的液壓系統(tǒng), 包括常規(guī)元件液壓系統(tǒng)、比例或伺服元件液壓系統(tǒng)都可以改用水-乙二醇液壓
液,。
1.水-乙二醇液壓液的主要性能
與液壓系統(tǒng)關(guān)系密切的水-乙二醇特性主要有如下4 個(gè)方面:
1-1 水-乙二醇液壓液的黏度
水-乙二醇液壓液的黏度隨溫度的升高而降低, 實(shí)測(cè)某N 46 水-乙二醇液壓液20℃時(shí)的運(yùn)動(dòng)黏度約80mm 2ös, 40℃時(shí)約43mm 2ös , 50℃時(shí)約31mm 2ö s,。黏度指數(shù)為161。黏度隨含水量的降低而增加, 變化比較敏感, 水分蒸發(fā)或外界水分進(jìn)入都會(huì)改變?nèi)芤旱酿ざ�,。黏度還與所含異物有關(guān), 常見(jiàn)的情況是, 在更換液壓元件或?qū)υ拖到y(tǒng)改造成水-乙二醇系統(tǒng)時(shí), 混入液壓油, 此時(shí)黏度會(huì)大大升高, 甚至有堵塞系統(tǒng)中過(guò)濾器的危險(xiǎn),。通常, 含油量不大于011% , 極限情況時(shí)也不大于3%。此外, 水-乙二醇液壓液是一種非牛頓液體, 黏度與運(yùn)動(dòng)的剪切速度有關(guān),。在標(biāo)稱黏度相等時(shí), 水2乙二醇液壓液的動(dòng)壓黏度, 明顯低于礦物油的動(dòng)壓黏度,。
1-2 水-乙二醇液壓液的腐蝕性
水-乙二醇液壓液呈堿性, 實(shí)測(cè)某N 46 水-乙二醇液壓液的pH 值約915。合格的水-乙二醇液壓液含有液相防腐劑, 對(duì)浸泡其中的鋼鐵類(lèi)金屬材料,、銅或黃銅材料(青銅除外) , 不產(chǎn)生腐蝕作用,。一般的液壓閥、液壓泵等均可直接使用, 但訂貨時(shí)需要特別聲明, 以便廠家作相應(yīng)的調(diào)整, 因?yàn)橛行┮簤河貌牧蠒?huì)與水-乙二醇液壓液發(fā)生化學(xué)反應(yīng),。如聚氨酯材料的密封圈, 水-乙二醇液壓液會(huì)使其軟化變形, 破壞其密封性能, 不能使用,。目前使用性能較好的密封材料是氟橡膠, 其次是丁腈橡膠。金屬材料如鋅,、鎘,、鉛和未經(jīng)陽(yáng)極處理的鋁等均會(huì)與水-乙二醇液壓液發(fā)生化學(xué)反應(yīng), 產(chǎn)生異物污染液壓系統(tǒng)。其他如有機(jī)玻璃材料的液位計(jì),、一般的工業(yè)用漆等均不適用于以水-乙二醇液壓液作介質(zhì)的系統(tǒng)。
1-3 水-乙二醇液壓液的揮發(fā)性
水-乙二醇液壓液在敞開(kāi)的環(huán)境中會(huì)慢慢地?fù)]發(fā),溶液中的水分也會(huì)蒸發(fā), 此水溶液也會(huì)吸收空氣中的水分或其他氣體成分, 使性質(zhì)發(fā)生改變, 嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致不能使用,。合格的水-乙二醇液壓液含有氣相防腐劑,可保護(hù)封閉油箱內(nèi)介質(zhì)上方的碳鋼類(lèi)材料不被氧化,。實(shí)際使用發(fā)現(xiàn), 若油箱敞開(kāi)過(guò)久, 水-乙二醇液壓液中的氣相防腐劑揮發(fā)損失, 油箱內(nèi)不浸沒(méi)在介質(zhì)中的碳鋼類(lèi)金屬表面會(huì)發(fā)生嚴(yán)重銹蝕。為保護(hù)氣相防腐劑, 水-乙二醇液壓液系統(tǒng)通常做密閉處理, 這一點(diǎn)與使用普通液壓油系統(tǒng)有很大的不同,。此外, 在裝拆維修或其他原因產(chǎn)生泄漏時(shí), 應(yīng)及時(shí)解決問(wèn)題, 外表留下的殘液要盡快擦拭干凈, 否則會(huì)引起銹蝕,。
1-4 水-乙二醇液壓液的潤(rùn)滑性
與相同黏度的礦物油相比, 水-乙二醇對(duì)運(yùn)動(dòng)摩擦副的潤(rùn)滑性能稍差, 不能在金屬表面生成牢固的極壓潤(rùn)滑膜。這一點(diǎn)對(duì)于流體動(dòng)力潤(rùn)滑摩擦副影響較小, 但對(duì)重載的滾動(dòng)軸承影響較大,。尤其是滾針軸承, 水-乙二醇液壓液在該類(lèi)軸承中形成的油膜極易破壞, 導(dǎo)致軸承碎裂,。通常, 滑動(dòng)軸承支承時(shí)的葉片泵仍可按額定參數(shù)使用, 但滾動(dòng)軸承支承的齒輪泵和軸向柱塞泵, 一般只能按50% 額定壓力工作。閥配流的三柱塞泵, 因無(wú)重載滾動(dòng)軸承, 即使使用水-乙二醇液壓液, 也仍能輸出45M Pa 的工作壓力,。
2.水-乙二醇液壓液的應(yīng)用
由于水-乙二醇液壓液與礦物液壓油的不同特性,除了系統(tǒng)選用的元件和輔件, 在訂貨時(shí)需向廠家特別聲明外, 系統(tǒng)在設(shè)計(jì)使用時(shí)往往還要作些特殊和處理,。
2-1 液壓泵的使用
常用的葉片泵、齒輪泵,、柱塞泵均可以使用水-乙二醇液壓液作介質(zhì),。考慮到目前的技術(shù)水平, 普通葉片泵和齒輪泵的工作壓力以不高于7M Pa 為宜, 高壓齒輪泵和柱塞泵可用至16M Pa,。水-乙二醇液壓液的飽和氣壓較低, 容易產(chǎn)生氣蝕,。為防止氣蝕, 常用的措施有: (1) 加大泵的吸油管直徑, 一般要比使用相同流量礦物油時(shí)的管徑大10%~ 15%,。(2) 降低泵的轉(zhuǎn)速, 必要時(shí)甚至要更換電動(dòng)機(jī)。(3) 改變泵的安裝位置,。如果油箱不大, 建議油箱上置, 將泵放在油箱的下面; 如果油箱很大, 可將泵放在油箱的旁邊,。
2-2 過(guò)濾器的使用
水-乙二醇液壓液對(duì)過(guò)濾器無(wú)特殊要求, 但鍍鋅零件, 應(yīng)改為磷化處理。在液壓泵的吸油口,、出油口以及系統(tǒng)回油管中, 均可以安裝過(guò)濾器,。過(guò)濾器的過(guò)濾精度與使用礦物油時(shí)相當(dāng), 甚至可以用精度達(dá)3 Lm 的精密過(guò)濾器。但考慮到水-乙二醇液壓液的密度比普通礦物液壓油大(超過(guò)1) 以及使用中可能被油液污染的實(shí)際危險(xiǎn), 過(guò)濾器的容量應(yīng)是泵流量的3~ 5 倍, 比使用礦物油時(shí)的容量稍大些,。
2-3 油箱的體積
水-乙二醇液壓液的油箱容量與普通礦物油的油箱容量相當(dāng),。由于水-乙二醇液壓液的消泡性能稍差,所以要求油箱體積至少取泵每分鐘最大輸液量的3~5 倍以上, 地面系統(tǒng)一般以大于10 倍為宜。
2-4 油箱材料及內(nèi)壁處理
目前水-乙二醇液壓液的油箱材料主要有兩類(lèi), 第一類(lèi)是油箱常用的普通碳鋼材料,。由于一般油箱用的防銹涂料均不耐水-乙二醇, 因此焊接,、除銹、磷化,、清潔等處理后直接使用, 即所謂的“裸體”油箱,。這種油箱制造工藝簡(jiǎn)單, 但如果油箱的密閉性做的不好, 在液面附近, 有時(shí)水-乙二醇液壓液浸泡、有時(shí)又露在空氣中的部分很容易產(chǎn)生銹蝕,。國(guó)外有資料介紹, 用環(huán)氧樹(shù)脂作油箱內(nèi)壁涂料, 但國(guó)內(nèi)尚未見(jiàn)到此類(lèi)處理的報(bào)道,。第二類(lèi)油箱材料是不銹鋼, 常用的有1Cr18 或1Cr13等型號(hào), 做成全不銹鋼油箱, 可解決防腐問(wèn)題, 但設(shè)備成本較高。
2-5 油箱的密閉結(jié)構(gòu)
雖然像普通油箱那樣, 由空氣濾清器與大氣相連的油箱也用于以水-乙二醇液壓液為介質(zhì)的系統(tǒng), 但為了盡量減少與大氣的交換, 水-乙二醇液壓油箱通常設(shè)計(jì)成密閉結(jié)構(gòu),。這種結(jié)構(gòu)油箱內(nèi)部的氣壓往往略高于油箱外部的大氣壓力, 又稱加壓油箱,。普通油箱上常用的空氣濾清器被一個(gè)雙向的低壓限壓閥代替。由于油箱內(nèi)外存在壓力差, 為提高油箱的耐壓能力, 油箱可以設(shè)計(jì)成圓形,。另外, 油箱內(nèi)的水-乙二醇液壓液不能加得太滿, 要留出足夠的空間, 以減少由于油箱內(nèi)介質(zhì)體積變化而引起的油箱內(nèi)壓力的太大波動(dòng),。留出空間的大小要視系統(tǒng)而定, 如果系統(tǒng)包含單出桿液壓缸、蓄能器這類(lèi)工作時(shí)會(huì)引起油箱內(nèi)介質(zhì)體積變化的元件, 留
出的空間要大些,。
2-6 油箱消泡
水-乙二醇液壓液的消泡性能不如普通礦物油,。在同樣的條件下, 氣體在水-乙二醇液壓液中的逸出時(shí)間要比在普通礦物油中長(zhǎng)。有實(shí)驗(yàn)顯示, 在相同的條件下, 礦物油消泡時(shí)間只需4~ 8 分, 而水-乙二醇液壓液的消泡時(shí)間需要14~ 35 分,。為了便于消泡, 水-乙二醇液壓液的油箱通常設(shè)計(jì)成兩室, 用開(kāi)窗帶濾網(wǎng)的傾斜鋼板隔開(kāi), 并加大油箱內(nèi)介質(zhì)與空氣的接觸面積,。
2-7 油箱的溫度控制
水-乙二醇液壓液的工作溫度范圍不如普通液壓油寬。N 46 水-乙二醇的使用界限溫度是- 20℃~ +85℃, 最佳溫度范圍是+ 40℃~ + 50℃, 對(duì)使用溫度的控制精度要求較高,。雖然水-乙二醇的導(dǎo)熱性能比礦物液壓油好, 但通常還要加大冷卻裝置的功率,。水-乙二醇液壓液油箱一般不采用加熱裝置, 因?yàn)榧訜釙r(shí), 有可能使內(nèi)部的高分子添加劑變質(zhì)。當(dāng)外界溫度很低, 如-5℃~ 10℃時(shí), 可以加熱, 但要嚴(yán)格限制加熱功率密度,一般不應(yīng)大于017W ö cm 2,。此外, 加熱時(shí)液體表面溫度不應(yīng)超過(guò)60 ℃,。
3 從礦物油系統(tǒng)改造成水-乙二醇液壓液系統(tǒng)時(shí)的注意事項(xiàng)
除了上面提到的需對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行的改造外, 從礦物油系統(tǒng)改造成水-乙二醇液壓液新系統(tǒng)時(shí)應(yīng)特別注意如下幾個(gè)步驟:
(1) 徹底放空設(shè)備中的礦物油, 包括油箱、管道、液壓元件,、輔件等中的液壓油, 必要時(shí), 可逐個(gè)拆下清洗,。
(2) 徹底清除油箱內(nèi)壁上的油漆, 一般可采用化學(xué)溶劑或噴沙等辦法。油漆清除后, 油箱應(yīng)重新磷化,。
(3) 用1~ 2 倍軟水或蒸餾水稀釋水2乙二醇液壓液, 用稀釋后的溶液對(duì)系統(tǒng)采用低壓,、大流量方式循環(huán)沖洗2~ 4 小時(shí)。然后將清洗液排放干凈,。
(4) 更換或清洗系統(tǒng)中的過(guò)濾器濾芯, 清除油箱內(nèi)剩留的雜物或油污,。
(5) 裝入合格的水-乙二醇液壓液。如發(fā)現(xiàn)介質(zhì)表面有油污或泡沫, 應(yīng)設(shè)法撇去,。
4 水-乙二醇液壓液系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)
除了常規(guī)的液壓系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù), 如保持外觀整潔,、定期檢查介質(zhì)清潔度外, 水-乙二醇液壓液系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中還應(yīng)特別注意如下兩點(diǎn):
4-1 黏度檢測(cè)
水-乙二醇液壓液的黏度要定期檢測(cè), 以保證系統(tǒng)處于最佳潤(rùn)滑狀態(tài)。在運(yùn)行初期, 可每個(gè)月甚至每周檢測(cè)一次, 以后可每半年檢測(cè)一次,。如發(fā)現(xiàn)黏度高于原指標(biāo)的20% , 很可能是介質(zhì)中的水分蒸發(fā), 應(yīng)及時(shí)添加軟水或去離子水,。如發(fā)現(xiàn)黏度低于原指標(biāo), 很可能是外面的水進(jìn)入了系統(tǒng), 常見(jiàn)的情況是冷卻器內(nèi)部漏水, 應(yīng)迅速查明原因, 及時(shí)處理。
4-2 pH 值檢測(cè)
水-乙二醇液壓液的pH 值也要定期檢測(cè), 通常隨黏度檢測(cè)同時(shí)進(jìn)行,。水-乙二醇液壓液具有較穩(wěn)定的化學(xué)特性, 出廠時(shí)的pH 值一般控制在815~ 1015 之間,正常使用時(shí)pH 值不會(huì)發(fā)生明顯變化,。如果pH 值低于8 時(shí), 應(yīng)及時(shí)添加新液或?qū)S锰砑觿┥踔粮鼡Q新液。如果高于1015, 往往是介質(zhì)受了污染, 要查明原因并及時(shí)更換,。
5 結(jié)論
雖然水-乙二醇液壓液的使用性能, 目前有些方面還不如普通的礦物液壓油, 但它使用中無(wú)毒,、價(jià)格適中、使用壽命長(zhǎng),、系統(tǒng)不必做太大的改動(dòng)就能方便地使用, 不失為一種實(shí)用的難燃液壓介質(zhì),。它的難燃性能優(yōu)于乳化液, 與磷酸酯相似, 面價(jià)格大大低于磷酸酯。正確地維護(hù)保養(yǎng), 水-乙二醇液壓液系統(tǒng)也可以像普通礦物油系統(tǒng)一樣, 長(zhǎng)期,、可靠地工作,。高溫易燃環(huán)境中的液壓系統(tǒng), 可把水2乙二醇液壓液作為首選的介質(zhì)�,!�
作者: xlf63 時(shí)間: 2013-9-24 14:45
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, g# X* \* v5 r, p向作者問(wèn)個(gè)好,。N久不見(jiàn)了,不知還在所里否,。
作者: mfka 時(shí)間: 2013-9-24 15:21
水-乙二醇混合可作制冷設(shè)備的冷媒用,。
作者: 希傲 時(shí)間: 2013-9-24 16:46
大致了解了,感謝分享,。
作者: pzfs1016 時(shí)間: 2013-9-26 22:46
講解的很透徹,,學(xué)習(xí)了!
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