سیستم هیدرولیک چیست؟
سیستم هیدرولیک را ممکن است همه جا پیدا کنید، از آسانسوری که در محل کار استفاده می‌کنید. تا کامیون کمپرسی که در خیابان می‌بینید. شاید شما مطمئن نیستید که یک سیستم هیدرولیک چیست؟ برخی از سنگین‌ترین تجهیزات موجود در بازار توسط این فناوری قوی به پیش می‌روند. بارهای عظیم را می‌توان با استفاده از هیدرولیک بلند کرد، که همچنین می‌تواند به سرعت حرکت کند. آنها بطور گسترده در تعدادی از برنامه‌ها، از جمله سایت‌های ساختمانی استفاده می‌شوند.
اصول انرژی یکسان بر همه انواع سیستم‌های هیدرولیک و بخش‌های مختلف آنها حاکم است. همه‌چیز، از جرثقیل تا اتومبیل، با حرکت پمپ‌های هیدرولیک، که یک مایع را تحت فشار قرار می‌دهند، تغذیه می‌شوند. ما تمام اطلاعات مورد نیاز شما در مورد سیستم‌های هیدرولیک را در این مقاله پوشش خواهیم داد.
حتما بخوانید:
هیدروموتور (موتور هیدرولیک) چیست؟
انواع محرک‌های صنعتی (هیدرولیک، پنوماتیک، الکترونیک)
یک سیستم هیدرولیک چگونه کار می‌کند؟
برخی از عملیات اساسی و بخش‌های یک سیستم هیدرولیک احتمالاً از قبل برای شما قابل تشخیص است. احتمالاً به تجربه می‌دانید که خرد کردن مواد جامد معمولاً سخت است. فشردن یک جسم جامد، مانند خودکار یا تکه چوب، چیزی برای مواد ایجاد نمی‌کند. آنها فشرده نمی‌شوند. عملکرد مایع نیز به‌همین صورت است. از آنجا که تراکم ناپذیر است، فشار وارد شده به آن باعث فشرده‌شدن آن نمی‌شود. وقتی فشاری وارد نشود، همان فضای قبلی را اشغال می‌کند. یک سرنگ آب را تصور کنید. اگر بخواهید انتهای سرنگ را فشار دهید و در حالیکه با انگشت روی آن را ببندید، نه آب و نه پیستون حرکت نمی‌کنند.
تراکم پذیری:
تراکم ناپذیری نقش بسزایی در عملکرد سیستم‌های هیدرولیک دارد. حتی اگر فشار زیادی به پیستون در همان سرنگ وارد نکنید، باز هم آب را از انتهای کوچک با سرعتی سریع آزاد می‌کند. آب سعی می‌کند هرطور که می‌تواند فرار کند. در این مورد با فشار بالا از طریق یک خروجی بسیار کوچک، همانطور که شما پیستون را فشار می‌دهید. این نرم افزار نشان می‌دهد که چگونه نیرو ممکن است چند برابر شود، که می‌تواند برای تامین انرژی دستگاه‌های پیچیده تر استفاده شود.
لوله‌کشی:
یک سیستم هیدرولیک با لوله کشی ایجاد می‌شود که دارای وزنه یا پیستون در یک طرف برای فشرده‌سازی مایع است، طبق یک طراحی نسبتاً ساده. هنگامی که این وزن بر روی آن فشار می‌آورد، مایع از یک مجرای بسیار نازکتر در انتهای دیگر خارج می‌شود. آب بجای له‌شدن بسرعت از لوله عبور می‌کند و از انتهای باریک خارج می‌شود. این مکانیسم بصورت معکوس نیز عمل می‌کند. اگر یک نیرو برای مدت زمان طولانی‌تری به انتهای باریک اعمال شود، می‌تواند چیزی بسیار سنگین‌تر را در انتهای دیگر حرکت دهد.
کارکرد منطقی سیستم هیدرولیک:
در اواسط دهه 1600، بلز پاسکال، ریاضیدان، فیزیکدان و مخترع فرانسوی این ویژگی‌ها را استاندارد کرد. طبق اصل پاسکال، هر تغییر فشاری که به یک سیال در یک فضای کوچک داده می‌شود، باعث می‌شود که سیال در همه جهات به طور متفاوت حرکت کند. به عبارت دیگر، اگر به یک سر ظرف آب فشار وارد شود، طرف مقابل نیز تحت فشار قرار خواهد گرفت. بر اساس این اصل می‌توان نیرو را افزایش داد و به یک جسم بزرگتر و سنگین‌تر اعمال کرد.
با این سیستم، یک معامله کوچک وجود دارد. معمولاً افزایش سرعت یا قدرت در یک انتها اثر معکوس در سر دیگر ایجاد می‌کند. بعنوان مثال، اگر نیروی کم و سرعت زیاد را به انتهای باریک اعمال کنید. انتهای پهن نیروی زیاد و سرعت کم خواهد داشت. توانایی انتهای باریک شما برای پیمودن یک مسافت معین نیز بر میزان مسافتی که می‌تواند حرکت کند تأثیر می‌گذارد. در بسیاری از سیستم ها، مبادله بین نیرو و فاصله رایج است و هیدرولیک نیز از این قاعده مستثنی نیست.
حتما بخوانید:
تعمیر و نگهداری تجهیزات هیدرولیک
یونیت یا پاور پک هیدرولیک چیست؟ کاربرد آن
ظرفیت سیستم هیدرولیک:
هنگام بلند کردن اجسام بزرگ، تعدد نیرو نقش مهمی ایفا می‌کند. نیرویی که توسط پیستون بزرگتر به سیال وارد می‌شود در انتهای کوچکتر شش برابر نیرو خواهد بود اگر پیستون در سمت پهن‌تر شش برابر اندازه کوچکتر باشد. به عنوان مثال، نیروی 100 پوندی به سمت پایین در انتهای پهن‌تر، نیرویی معادل 600 پوند به سمت بالا در انتهای کوچک ایجاد می‌کند. سیستم‌های هیدرولیک به دلیل این ضرب نیرو می‌توانند نسبتاً کوچک باشند. ماشین‌های بزرگ را می‌توان بدون اشغال فضای زیادی توسط آنها تغذیه کرد.
علاوه بر این، سیستم‌های هیدرولیک انعطاف‌پذیر در انواع مختلفی از پیکربندی‌ها وجود دارند. مایعات را می‌توان در اطراف قطعات دیگر تجهیزات و از طریق کانال‌های فوق العاده کوچک چرخاند. آنها در اندازه‌ها و اشکال مختلفی هستند و حتی می‌توانند به چندین جهت مختلف منحرف شوند و یک پیستون را قادر می‌سازند تا چندین پیستون دیگر را به حرکت درآورد.
ترمز خودروها نمونه‌ای از این موضوع است. دو سیلندر اصلی به هر یک از دو لنت ترمز، یکی برای هر چرخ، توسط پدال ترمز آورده می‌شود. هیدرولیک را می‌توان یافت که تعدادی از قطعات را از طریق سیلندرها، پمپ‌ها، پرس‌ها، بالابرها و موتورها هدایت می‌کند.
اجزای حیاتی سیستم هیدرولیک
چندین جزء حیاتی برای عملکرد صحیح یک سیستم هیدرولیک مورد نیاز است:
مخزن:
معمولاً در سیستم‌های هیدرولیک از مخزن برای ذخیره مایع اضافی و تامین انرژی دستگاه استفاده می‌شود. خنک کردن سیال با اجازه‌دادن به گرمای تولید شده توسط تمام اصطکاک که تجربه می‌کند از دیواره‌های فلزی خارج شود بسیار مهم است. علاوه‌بر این، یک مخزن بدون فشار می‌تواند به هوای محبوس شده اجازه دهد تا از مایع خارج شود و کارایی را بهبود بخشد. از آنجایی که هوا فشرده‌می‌شود، می‌تواند حرکت پیستون‌ها را منحرف کند و کارایی سیستم را کاهش دهد.
سیال:
سیالات هیدرولیک ممکن است متفاوت باشند، هرچند اغلب از روغن‌های ساخته شده از نفت، مواد معدنی یا گیاهان تشکیل شده‌اند. بسته به نحوه استفاده از آنها، مایعات ممکن است کیفیت‌های مختلفی داشته باشند. به عنوان مثال، روغن ترمز به دلیل مکانیزم گرمای بالایی که متحمل می‌شود باید نقطه جوش بالایی داشته باشد. روانکاری، مقاومت در برابر تشعشع و ویسکوزیته از دیگر ویژگی‌ها هستند. بیایید بررسی کنیم که چگونه هیدرولیک به طور معمول در ماشین آلات بزرگ عمل می‌کند:
موتور:
سیستم هیدرولیک به لطف این موتور معمولاً بنزینی می‌تواند کار کند. این باید بتواند قدرت زیادی را در تجهیزات بزرگ فراهم کند.
حتما بخوانید: تعمیر و نگهداری پمپ هیدرولیک رکسروت
پمپ:
جریانی از روغن توسط پمپ روغن هیدرولیک و از طریق شیر به سیلندر هیدرولیک ارسال می‌شود. گالن در دقیقه و پوند بر اینچ مربع دو واحد معمولی هستند که برای اندازه گیری راندمان پمپ (psi) استفاده می‌شوند.
مطلب مرتبط: سیلندر یا جک هیدرولیک چیست؟
سیلندر:
سیلندر با گرفتن سیال پرفشار از سوپاپ‌ها حرکت را تحریک می‌کند.
شیر:
با تنظیم عواملی مانند فشار، جهت و جریان، شیرها به حرکت سیال در سراسر سیستم کمک می‌کنند.
وسایل نقلیه مورد استفاده در سایت‌های ساختمانی ماشین دیگری است که از هیدرولیک استفاده می‌کند. سیستم‌های هیدرولیک قوی می‌توانند بیل مکانیکی، بولدوزر، جرثقیل و حفار را تامین کنند. بعنوان مثال، یک حفار از قوچ‌های هیدرولیک برای به حرکت درآوردن بازوی قدرتمند خود استفاده می‌کند.
حتما بخوانید: محرک هیدرولیک چیست؟ کاربرد آن
پمپاژ مایع به داخل لوله‌های لاغر، قوچ‌ها و در نتیجه بازو را دراز می‌کند. این دارای نیروی محرکه هیدرولیک است که امکان بلند کردن بارهای بسیار سنگین را فراهم می‌کند. هیدرولیک علاوه بر ماشین آلات ساختمانی در طیف گسترده‌ای از دستگاه‌ها مانند آسانسور، موتور و حتی کنترل پرواز نیز استفاده می‌شود.
چه چیزی سیستم‌های هیدرولیک باز را از بسته متمایز می‌کند؟
تکنیک‌های مختلف برای کاهش فشار به پمپ در هیدرولیک به عنوان سیستم‌های باز و بسته شناخته می‌شود. با انجام این کار، می‌توانید زوال انرژی را کاهش دهید. یک سیستم باز دارای یک پمپ است که به طور مداوم در حال کار است و بدون ایجاد فشار، روغن را از طریق لوله‌ها منتقل می‌کند. شیر برگشت و ورودی پمپ هر دو به یک مخزن هیدرولیک متصل هستند. به دلیل باز بودن گذرگاه مرکزی شیر کنترل در حالت خنثی، این سیستم‌ها گاهی اوقات به عنوان سیستم‌های «مرکز باز» شناخته می‌شوند.
سیال هیدرولیک در این حالت مخزن را دوباره پر می‌کند. سیال پمپ قبل از بازگشت به مخزن وارد دستگاه می‌شود. علاوه بر این، مدار ممکن است دارای یک شیر کمکی برای هدایت هر سیال اضافی به مخزن باشد. برای تمیز نگه داشتن مایع، فیلترها معمولاً وجود دارند. سیستم‌های باز اغلب برای کاربردهایی با فشار کم ترجیح داده می‌شوند.
علاوه بر این، آنها اغلب هزینه کمتری دارند و نیاز به نگهداری کمتری دارند. یک هشدار این است که اگر فشار از تنظیمات شیر بیشتر شود، می‌توانند گرمای بیش از حد در سیستم ایجاد کنند. مخزن که باید به اندازه کافی بزرگ باشد تا سیالی که در آن جریان دارد خنک شود، منطقه دیگری برای گرمای اضافی است. پمپ‌های متعدد را می‌توان در سیستم‌های باز برای رساندن نیرو به سیستم‌های مختلف از جمله فرمان و کنترل استفاده کرد.
کارکرد دقیق سیستم بسته
در یک سیستم بسته، ورودی پمپ هیدرولیک بطور مستقیم به شیر برگشت متصل می‌شود. سیال به طور مداوم توسط یک پمپ مرکزی منفرد به گردش در می‌آید. علاوه بر این، یک سوپاپ از خروج روغن از پمپ جلوگیری می‌کند و آن را به یک انباشته هدایت می‌کند که در آن تحت فشار نگه‌داشته می‌شود. روغن تا زمانی که فعال نشود، تحت فشار می‌ماند اما حرکت نمی‌کند. طرف کم فشار روغن خنک و فیلتر شده را از پمپ شارژ دریافت می‌کند. فشار داخل حلقه با این عمل حفظ می‌شود. یک سیستم بسته از یک پمپ برای تامین انرژی سیستم‌های متعدد استفاده می‌کند و اغلب در برنامه‌های موبایل با انتقال هیدرواستاتیک استفاده می‌شود.
این سیستم‌های هیدرولیکی فقط باید مقدار کمی مایع برای تغذیه پمپ شارژ داشته باشند. بنابراین می‌توانند مخازن کوچکتری داشته باشند. برنامه‌های بیشتر تحت فشار بالا را می‌توان توسط یک سیستم باز انجام داد. یک سیستم بسته کمی انعطاف پذیری بیشتری نسبت به سیستم باز دارد.
اما هزینه آن نیز کمی بیشتر است و برای تعمیر نیاز بکار بیشتری دارد. سیستم‌های بسته می‌توانند با سیال کمتر در خطوط هیدرولیک کوچکتر کار کنند. و جهت جریان را می‌توان با استفاده از شیرها تغییر داد. حتی می‌توان با تعویض برخی از قطعات و افزودن مکانی برای رفتن روغن پس از بازگشت، یک سیستم بسته ایجاد کرد.
حتما بخوانید:
انواع پمپ‌های هیدرولیک
انواع پمپ‌های هیدرولیک متعدد هستند. اینها می‌توانند از نظر نحوه حرکت سیال و میزان جابجایی آنها بسیار متفاوت باشند. پمپ‌های جابجایی مثبت که حجم خاصی از سیال را فراهم می‌کنند، در پمپ‌های هیدرولیک تقریباً جهانی هستند. بیش از 10000 psi در کاربردهای پرقدرت برای آنها امکان پذیر است. پمپ‌های جابجایی مثبت برای حرکت سیال به فشار متکی نیستند. پمپ‌های جابجایی غیر مثبت انجام می‌دهند. پمپ‌هایی که غیر مثبت هستند بیشتر در کاربردهای پنوماتیک و کم فشار استفاده می‌شوند. آنها هر دو پمپ محوری و گریز از مرکز هستند.
حتما بخوانید:
- هر دو پمپ جابجایی مثبت با جابجایی ثابت و متغیر در دسترس هستند. جابجایی ثابت به اکثر پمپ‌ها اشاره دارد.
- پمپ در طول هر چرخه پمپ حجم یکسانی از سیال را در حالی که جابجایی ثابت است ارائه می‌دهد.
- با جابجایی متغیر، پمپ می‌تواند حجم‌های مختلف سیال را بسته‌به‌سرعتی که در آن کار می‌کند یا ویژگی‌های ذاتی پمپ تحویل دهد.
- پمپ دنده‌ای برای شرایط سخت مناسب است زیرا مقرون بصرفه است و در برابر آلودگی مایعات مقاوم‌تر است. با اینحال، ممکن است کمتر موثر باشند و سریعتر دچار فرسودگی شوند.
این پمپ‌های دنده‌ای خارجی از دو چرخ دنده با فاصله نزدیک در یک محفظه استفاده می‌کنند. در حالیکه دیگری رانده یا بدون جریان است، یکی دنده محرک یا نیرودار است. سیال در حالیکه در ناحیه بین چرخ دنده‌ها محبوس شده است از داخل محفظه عبور می‌کند. به دلیل عدم توانایی در جهت معکوس به پمپ خروجی هدایت می‌شود.
پمپ دنده داخلی:
پمپ دنده داخلی دارای یک چرخ دنده داخلی در داخل یک چرخ دنده روتور بیرونی است. که بطور بالقوه توسط یک فاصله دهنده هلالی شکل از هم جدا می‌شود. خروج از مرکز یا خروج چرخ دنده از حالت دایره ای، بین چرخ دنده‌ها اتفاق می‌افتد و سیال را حرکت می‌دهد. اسپیسر بین چرخ دنده‌ها قرار می‌گیرد تا یک مهر و موم ایجاد کند. زیرا چرخ دنده داخلی که دندانه‌های کمتری دارد، چرخ دنده بیرونی را می‌چرخاند. مایع مکیده می‌شود، از چرخ دنده‌ها عبور می‌کند، سپس پس از آب بندی آزاد می‌شود.
پمپ‌های پره‌ای در مرحله بعدی قرار می‌گیرند. اینها می‌توانند جابجایی ثابت یا متغیر داشته باشند و می‌توانند نامتعادل یا متعادل باشند. آنها در فشارهای زیر 4000 psi کار می‌کنند و بی صدا هستند.
پمپ پره‌ای نامتعادل:
این پمپ جابجایی ثابت دارای پره‌هایی است که از شکاف‌های شعاعی خارج می‌شوند و روتور برقی دارد. درجه جابجایی بستگی به خروج از مرکز روتور دارد. فاصله بین پره‌ها با چرخش زیاد می‌شود و خلاء ایجاد می‌کند که سیال را به داخل می‌کشد.
پمپ پره‌ای متعادل:
روتور از طریق یک حلقه بادامک بیضی شکل توسط پمپ پره‌ای متعادل حرکت می‌کند که به همین ترتیب دارای جابجایی ثابت است. در هر چرخش از دو ورودی و خروجی استفاده می‌شود.
پمپ پره‌ای با جابجایی متغیر:
خروج از مرکز بین روتور و بدنه امکان تنظیم جابجایی در این نوع پمپ را فراهم می‌کند. حرکت حلقه پوشش بیرونی
حتما بخوانید: صافی و فیلتر هیدرولیک چیست؟
توجه: گروه صنعتی سپیانی در زمینه خط تولید و ساخت سیستم هیدرولیک فعالیتی ندارد.
