سیستم هیدرولیک چگونه کار می کند؟
عملکرد سیستم هیدرولیک به فشار اعمال شده بر سیالات هیدرولیک بستگی دارد که باعث ایجاد توان مورد استفاده برای انجام وظایف مختلف ضروری می‌شود. در سیستم هیدرولیک، نیروی وارد شده به سیال در یک نقطه از طریق اجزای متصل منتقل می‌شود و نقطه دیگری را که برای کار لازم است، فعال می‌کند.
سیالی که ممکن است آب، بنزین یا مایع دیگری باشد در هنگام فشار بر روی هر قسمت از کشتی تأثیر می‌گذارد و قدرتی ایجاد می‌کند که قادر به بلند کردن بارهای سنگین است. این سیستم ها مقرون به صرفه هستند و برای ایجاد حرکت و تکرار فعالیت ها شناخته شده اند. یک سیستم هیدرولیک پویا است و روش کار مستقیم دارد. اصل اساسی که در پشت عملکرد یک سیستم هیدرولیک وجود دارد عمدتاً یکسان است.
اجزای مختلف سیستم هیدرولیک
اجزای مختلف سیستم هیدرولیک مانند شیرهای کنترل، مخزن، آکومولاتور، پمپ هیدرولیک، فیلترها، محرک، لوله ها، لوله ها و شیلنگ ها وجود دارد. هر جزء اهمیت خاص خود را دارد و در عملکرد سیستم هیدرولیک نقش بسزایی دارد.
مخزن
مخزن برای ذخیره سیال در سیستم هیدرولیک استفاده می‌شود. به خوبی به بخش هایی از ماشین آلات متصل است که برای کار نیاز به انتقال نیرو به آنها دارند. بسته به نیاز، مخازن ممکن است کوچک یا بزرگ باشند. در مورد مخزن کوچک از نمودارهای جریان دینامیکی استفاده می‌شود.
پمپ
در حالی که پمپ هیدرولیک برای انتقال مایع هیدرولیک به قسمت های دیگر سیستم استفاده می‌شود، انباشته کننده انرژی ایجاد شده با استفاده از سیالات تحت فشار را انباشته می‌کند. محرک شامل سیلندر، ترمز، موتور هیدرولیک و گیربکس هیدرواستاتیک است. تمام اجزاء به طور مشترک سیستم هیدرولیک را تشکیل می‌دهند و هر یک مطابق با الزامات وظیفه خود را انجام می‌دهند.
سیال
سیال به سیستم اضافه می‌شود و فشار به آن اضافه می‌شود. به عنوان مثال، هنگامی که در یک چهارچرخ ترمز می‌کنید، فشاری که وارد می‌کنید از طریق خطوط ترمز متشکل از مایعات منتقل می‌شود. این مایعات نیرویی ایجاد می‌کنند که به همان اندازه فرستنده به کانکتورها است که با کنترل لاستیک ها سرعت خودرو را کاهش می‌دهد.
به طور کلی، سیال تحت فشار نیرویی ایجاد می‌کند که به طور مکرر به قسمت های مختلف ظرف محتوی منتقل می‌شود که به انجام کارهای تکراری کمک می‌کند. در محل ساخت و ساز که قرار است بارها و بارها مواد بلند شوند، از سیستم هیدرولیک استفاده می‌شود. اپراتور دستگاه از دستان خود برای کار با دستگاه استفاده می‌کند.
عوامل ایجاد فشار در سیستم هیدرولیک
فشار
هنگامی که فشار مورد نیاز به مایع وارد می‌شود، نیرویی کاهش نیافته برای انجام کارهای تکراری چیدن و انداختن مصالح ساختمانی سنگین تولید می‌کند. این روشی است که از سیستم اتصالات هیدرولیک برای انجام وظایف در سایت های ساخت و ساز استفاده می‌شود. فعالیت های مختلفی وجود دارد که در آن سیستم هیدرولیک مورد استفاده قرار می‌گیرد.
کارکرد
اگرچه این سیستم در بخش‌های مختلف به روش‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد، روش اصلی عملکرد آن یکسان است. بنابراین، فرقی نمی‌کند که کدام ماشین باشد، اگر از سیستم هیدرولیک استفاده می‌کند، اصل کار اکثراً یکسان خواهد بود. این سیستمی است که از سوخت تحت فشار برای انجام کارهای سخت استفاده می‌کند که ممکن است ماهیت تکراری داشته باشند یا نباشند.
این سیستم به صورت مستقیم کار می‌کند و از همان روش کار برای انجام کارهای ساده تا پیچیده پیروی می‌کند. سیستم هیدرولیک برای انجام کارهای سنگین و تکراری یک سیستم سخت به بالا است. این نه تنها مقرون به صرفه است، بلکه در زمان نیز صرفه جویی می‌کند و در هنگام کار از دقت قابل توجهی برخوردار است.
سیستم هیدرولیک با تلاش کمی کار می‌کند، مانند تمام کاری که باید انجام دهید فشار دادن ترمز و توقف خودرو با سرعت زیاد است. عالی نیست؟ ماشین شما را می‌توان به راحتی توسط یک ماشین برای سرویس و تنها با فشار دادن یک دکمه برد، یعنی نیرویی که مایع هیدرولیک تولید می‌کند. هنگامی که به درستی استفاده شود، این قدرت می‌تواند به شما کمک کند تا کارهای بزرگ را به موقع و به طور موثر و کارآمد انجام دهید.
اهمیت
سیستم هیدرولیک بدون شک زندگی ما را به شدت متحول کرده و آن را آسان، راحت و سازنده کرده است. فشار کار را کاهش داده و کارهای سنگین را بسیار ساده تر و در زمان صرفه جویی کرده است. در این مقاله به چیستی سیستم هیدرولیک، اجزاء، کاربردها، کاربردها و نحوه انجام وظایف آن پرداخته ایم. امیدواریم اکنون اهمیت سیستم هیدرولیک و نقشی که در زندگی روزمره ما ایفا می‌کند را درک کرده باشید. تقریباً هر بخش در اقتصاد ما را به نحوی تحت پوشش قرار داده است و روش انجام کار را متحول کرده است.
تصور دنیایی بدون هیدرولیک زمانی که فواید آن را دیدید پر از مبارزه به نظر می‌رسد. استفاده صحیح از قدرت سیال تحت فشار می‌تواند به ما در دستیابی به اهداف بزرگ کمک کند. ما باید از این سیستم به طور بهینه استفاده کنیم تا بدون اتلاف منابع، حداکثر سود را از آن ببریم. در دنیای کنونی پر از لوازم دیجیتال، الکترونیک، خودرو و ماشین آلات سنگین، سیستم هیدرولیک به یک موهبت تبدیل شده است. این سیستم با چند برابر کردن قدرت کم، به کاهش تلاش انسان، کار بدنی و صرفه جویی در زمان کمک کرده است. تنها کاری که باید انجام دهید این است که به اطراف نگاه کنید و خواهید دید که چگونه توسط جادوی سیستم هیدرولیک احاطه شده اید.
طبقه بندی سیستم هیدرولیک
براي آنكه به عنوان يك مهندس بتوانيم درك دقيق تري از هيدروليك داشته باشيم و آن را بكار ببريم لازم است يك طبقه بندي كلي از آن در ذهن ايجاد نمائيم. اگرچه ممكن است طبقه بندي انجام شده داراي مرزهاي مشترك فراواني باشد و حتي نتوان مثلا بين هيدروليك سنتي و هيدروليك مدرن مرز مشخصي ايجاد نمود، با اين حال تفكيك و طبقه بندي كلي هيدروليك حداقل در مرحله آموزش لازم به نظر ميرسد.
با اين وجود طراحان، سازندگان و تعمير كاران سیستم های هیدرولیک لازم است همزمان كليه مباحث هيدروليك در اين طبقه بندي را مورد توجه قرار دهند و به آن تسلط كافي داشته باشند. به صورت سنتي انواع پمپها ، عملگرها و شيرهاي كنترل جهت، فشار و دبي در بسياري از سیستم هیدرولیک معمول مورد استفاده قرار ميگيرد. با تركيب مفاهيم اصلي اين المانها و تكنولوژي هاي مدرن ساخت و مفاهيم الكترونيك و كنترل، شاخه هاي جديدي از هيدروليك به وجود آمده است كه امروزه بدون آنها ساخت ماشين آلات و سيستمهاي پيشرفته غير ممكن به نظر ميرسد.
ميتوان مباحث اصلي سیستم هیدرولیک را به صورت زير دسته بندي يا طبقه بندي نمود:
- (Conventional Hydraulics) هيدروليك سنتي شامل المانهاي پايه
- ( Modern Hydraulics) هيدروليك مدرن شامل المانهاي ويژه
- (Proportional and Servo Valves Technology) تكنولوژي شيرهاي پروپورشنال و سروو
- (Hydraulic Cartridge Valves Technology) تكنولوژي شيرهاي هيدروليك كارتريج
- (Mobile Hydraulics) موبايل هيدروليك
- (Hydrostatic Drives – Conventional & Secondary Control) محركهاي هيدروليك هيدروستاتيك
سیستم هیدرولیک ( سنتي، مدرن، پروپورشنال، سروو، كارتريج و . . . )
1- سیستم هیدرولیک سنتي شامل المانهاي پايه
معمولا فراگيري و فعاليت در هيچ يك از بخشهاي بعدي هيدروليك بدون تسلط در بخش هيدروليك سنتي امكانپذير نمي‌باشد. بسياري از مفاهيم اوليه هيدروليك در بخش هيدروليك سنتي ارائه مي‌گردد. هيدروليك سنتي شامل انواع پمپ، سيلندر، هيدروموتور و شيرآلات كنترل فشار، دبي و جهت است و معمولا شاخه هاي ديگر هيدروليك نتيجه پيشرفت و ايجاد تحول در همين قطعات اوليه ميباشد. مثلا شيرهاي پروپورشنال نتيجه تركيب شيرهاي ساده با كنترل الكترونيك و اعمال تكنولوژيهاي جديد بر طرحهاي قديمي است.
شيرهاي مدولار دبي، فشار و كنترل جهت در سیستمهای هیدرولیک سنتي
2- هيدروليك مدرن شامل المانهاي پيشرفته تركيبي
تكنولوژي ساخت بالا به همراه ايده هاي نوين و تركيب آنها با المانهاي قديمي باعث بوجود آمدن شده است كه امروزه آنها را در طبقه هيدروليك مدرن قرار مي‌دهيم. استفاده از اين المانها باعث بالا رفتن راندمان و بهبود عملكرد سيستمهاي قديمي ميشود. براي مثال اگرچه يك پمپ دنده اي ساده نيز مي‌تواند در مدار هيدروليك يك دستگاه پرس عمل نمايد ولي محاسبات مربوط به تلفات توان نشان مي‌دهد كه استفاده از يك پمپ دبي متغيير باعث بالا رفتن راندمان كاري مدار و كاهش تلفات آن مي‌گردد.
پمپ هيدروليك دبي متغيير (واريابل)
در شكل زير يك شير تركيبي چند كاره از شركت Bucher آلمان نشان داده ایم. اين شير همزمان به عنوان شير قفل، كانتربالانس و شير ايمني براي كنترل بارهاي حساس به كار مي‌رود. در سیستم هیدرولیکی مدرن استفاده از شيرهاي تركيبي بسيار متداول است.
3- تكنولوژي شيرهاي پروپورشنال و سروو هيدروليك
شير پروپورشنال ركسروت همراه با فيدبك موقعيت از اسپول جهت كنترل موقعيت سيلندر
اصولا تحريك شيرهاي الكتريكي به دو صورت در بخش Switching يا ON-OFF و يا پيوسته Continiuse انجام ميشود. مباحث هيدروليك ON-OFF در سیستم هيدروليك سنتي مورد بحث قرار ميگيرد. شيرهاي با عملكرد پيوسته (شيرهاي پروپورشنال و سروو) به عنوان بخشي از سیستم هیدرولیک مدرن نتيجه تركيب ماهرانه الكترونيك و كنترل با المانهاي استاندارد هيدروليك است.
4- تكنولوژي شيرهاي هيدروليك كارتريج
شيرهاي كنترل فشار و جهت كارتريج شير فلو كنترل پروپورشنال كارتريج ويكرز
5- موبايل هيدروليك
هيدروليك در بخش موبايل تقريبا نيمي از تمام كاربردهاي سیستم هیدرولیک را شامل ميشود. منظور از موبايل هيدروليك استفاده سنتي در فضاي محدود و فشرده و تركيب آنها با الكترونيك و كنترل هوشمند در ماشين آلاتي مانند انواع تراكتور، لودر، جرثقيل، كمباين، غلتك و ليفتر است. در موبايل هيدروليك پايه بسياري از مطالب برگرفته از سنتي است ولي عناصر بكار گرفته شده در آن معمولا خاص و ويژه ميباشد.
گاهي بعضي از المانهاي موبايل هيدروليك در سیستم هیدرولیک سنتي نيز استفاده ميشود. براي مثال شيرهاي 3/6 ( شامل 6 پورت و 3 موضع سوئيچي ) كه معمولا در سیستم موبايل هيدروليك استفاده ميشود، گاهي در سيستمهاي سنتي نيز بكار مي‌رود.
شير خاص هيدروليك
6- سیستم هیدرولیک هيدروستاتيك
استفاده از Closed Circuit در سيستم انتقال قدرت
مقایسه سیستم هیدرولیک و پنوماتیک و الکتریکی
در جدول زیر تفاوت سیستم هیدرولیک و پنوماتیک و الکتریک و مکانیکی را بررسی کرده ایم که شما از آن می‌توانید استفاده کنید.
| الکتریکی | مکانیکی | پنوماتیک | هیدرولیک | |
| توزیع یا انتقال | سیم ها و کابل ها | چرخ ها، محورها، چرخدنده ها،بادامک ها، گوه ها،پیچ ها، تسمه ها و غیره | لوله و شلنگ | لوله ها و شلنگ ها |
| کنترل | سوئیچ ها، ترانسفورمرها، تنظیم کننده ها، رله ها و غیره | فرم اجزاء کنترلی به فضا، وزن، اندازه، شکل و غیره بستگی دارد. | شیرهای کنترل فشار، کنترل جریان و کنترل جهت | شیرهای کنترل فشار، کنترل جریان و کنترل جهت |
| عملگر | سلونوئیدها و موتورها | چرخ ها، پیستون ها، اهرم ها، چرخدنده ها و غیره | سیلندرها و موتورهای پنوماتیکی | سیلندرها و موتورهای هیدرولیکی |
| ذخیره انرژی | باطری ها | چرخ های طیار | کمپرسور | انباره ها و مخازن ذخیره روغن |
| وسایل ایمنی | فیوزها و مدارهای ترمزی | مقاومت قطعات، قفل های ایمنی | شیرهای اطمینان، سوئیچهای فشاری و فیوزهای پنوماتیکی | شیرهای اطمینان، سوئیچهای فشاری و فیوزهای هیدرولیکی |
جمع بندی مطالب
در این مقاله تمام ابعاد و اجزای یک سیستم هیدرولیکی مورد کنکاش قرار گرفت، نمونه مثال هایی از سیستم هیدرولیک در صنعت برای شما تشریح داده شد تا اگر شما هم از در این حوزه هستید با دید باز و شناخت کافی در این مسیر قدم بگذارید.