هیدرولیک

2- عملگر:

وظیفه عملگر تبدیل انرژی سیال به انرژی مکانیکی برای فشار دادن و ایجاد حرکت می باشد. می توان آن را به سیلندر یا جک های هیدرولیکی و موتورهای هیدرولیکی تقسیم کرد. جک هیدرولیک باعث می شود بار به صورت خطی حرکت کند و موتور هیدرولیک باعث حرکت دورانی می شود. روغن جک هیدرولیک که دارای فشار بالایی است عامل حرکت پیستون در داخل جک می باشد.

اجزای یک جک هیدرولیک در شکل نشان داده شده است.

3- شیر کنترل:

در سیستم هیدرولیک از فشار روغن برای کنترل خروجی عملگر، جریان روغن برای کنترل سرعت عملگر و جهت جریان روغن برای کنترل جهت حرکت استفاده می شود. بنابراین، شیر کنترل فشار، شیر کنترل جریان، شیر کنترل جهت اساسی ترین و ضروری ترین شیرها در سیستم هیدرولیک است.

پمپ و شیرهای هیدرولیک در شکل نشان داده شده است.

4- تانک یا مخزن:

روغن هیدرولیک مورد استفاده در سیستم هیدرولیک باید بازچرخانی و مورد استفاده مجدد قرار گیرد، بنابراین از مخزن روغن برای ذخیره روغن هیدرولیک از یک طرف و محلی برای نصب موتور و پمپ از طرف دیگر استفاده می شود.

5- لوازم هیدرولیک:

از لوازم جانبی هیدرولیک برای بهبود عملکرد و افزایش کارایی سیستم هیدرولیک استفاده می شود، مانند فیلتر برای حذف ناخالصی های روغن، خنک کننده روغن برای جلوگیری از افزایش دمای روغن، ذخیره کننده یا انباره فشار و اتصالات شیلنگ.

مزایا و معایب گیربکس هیدرولیک:

راندمان تبدیل انرژی سیستم هیدرولیک: طبق قانون پایستگی انرژی، تبدیل متقابل می تواند اشکال مختلفی داشته باشد، اما در هر تبدیل باید تلفاتی وجود داشته باشد و انرژی از دست رفته به صورت گرما تلف می شود. نرخ استفاده از انرژی سیستم هیدرولیک لزوماً بالا نیست، معمولاً زیر 50٪ یا حتی کمتر، معمولاً حدود 30 تا 40٪ است. مانورپذیری سیستم هیدرولیک: سیستم هیدرولیک به عنوان عامل محرکه سیستم استفاده می شود و ویژگی خاص فشار هیدرولیک آن است که برای ماشین آلاتی که نیاز به خروجی زیاد و دقت موقعیت بالایی دارند، استفاده می شود. بهره وری انرژی سیستم هیدرولیک بد است و اتلاف توان در آن وجود دارد، اما به دلیل یک چنین مزیت هایی صنعت بیشتر و بیشتر از آن استفاده می کند.

مزایای هیدرولیک:

• اندازه کوچک، خروجی بزرگ: فشار هیدرولیک به طور کلی حدود 70 کیلوگرم بر سانتی متر مربع است و همچنین می تواند تا 500 کیلوگرم بر سانتی متر مربع نیز برسد.
• خطر اضافه بار وجود ندارد: یک شیر فشار شکن در سیستم هیدرولیک نصب شده است. هنگامی که فشار از فشار تنظیم شده بیشتر شود، شیر باز می شود و روغن هیدرولیک از طریق شیر فشار شکن به مخزن روغن، جریان می یابد.
• تنظیم خروجی آسان است: تنظیم خروجی دستگاه هیدرولیک ساده است، اگر فشار تنظیم شده شیر کنترل فشار به راحتی قابل دستیابی باشد.
• تنظیم سرعت آسان است: تنظیم سرعت سیستم هیدرولیک ساده است، اگر میزان جریان تنظیم شده شیر کنترل فشار تنظیم شود، می توان به راحتی به آن دست یافت و تغییر سرعت بدون گام و به صورت پیوسته امکان پذیر است.
• حرکت نرم و برگشت آسان: به دلیل تراکم ناپذیری زیاد مایع، روغن هیدرولیک اجازه ورود یا خروج از درایو را ندارد و سرعت بار بلافاصله متوقف می شود. و اینرسی حاصل از حرکت بار توسط روغن هیدرولیک جذب می شود، بنابراین به هیچ وجه نیازی به نصب دستگاه ترمز وجود ندارد. و از آنجایی که مکانیسم محرک مایع ساده است، اینرسی آن کم است، بنابراین حرکت صاف و معکوس آسان است.
• اتوماسیون آسان: تجهیزات هیدرولیک مجهز به شیرهای برقی، قطعات الکتریکی، سنسورها، کنترل کننده های قابل برنامه ریزی و ریزپردازنده ها هستند که می توانند در ماشین های مختلف اتوماتیک مونتاژ شوند.
• ماندگاری بالا: اکثر اجزای تجهیزات هیدرولیک تقریباً در روغن هیدرولیک غوطه ور هستند و بیشتر روغن هیدرولیک حاوی بازدارنده زنگ است، مقاومت آن در برابر زنگ زدگی و مقاومت در برابر سایش خوب است و دوام تجهیزات بالا می باشد. انواع روغن هیدرولیک در بازار وجود دارد. هنگام خرید روغن هیدرولیک باید توجه شود که معمولا هر چه کیفیت روغن هیدرولیک بیشتر شود تا وظایف خود را بهتر انجام بدهد، قیمت روغن هیدرولیک هم بیشتر می شود

مزایای هیدرولیک منجر به کاربرد زیاد آن در صنعت شده است.

معایب هیدرولیک:

• شیلنگ کشی و اتصالات ضعیف باعث نشت روغن هیدرولیک می شود که نه تنها محل کار را آلوده می کند بلکه خطر آتش سوزی نیز ایجاد می کند. با توجه به قیمت روغن هیدرولیک، نشت آن هزینه هایی را به بهره برداران وارد می کند.
• از مشخصات روغن های هیدرولیک ویسکوزیته می باشد. ویسکوزیته روغن هیدرولیک به شدت تحت تأثیر دما قرار می گیرد. هنگامی که دمای روغن افزایش می یابد، ویسکوزیته کاهش می یابد و هنگامی که دمای روغن کاهش می یابد، ویسکوزیته افزایش می یابد. تغییر ویسکوزیته بر جریان تأثیر می گذارد و سرعت عملگر را ناپایدار می کند که به طور مثال در طول یکسال یکسان نیست.
• سیستم هیدرولیک توان مکانیکی خروجی موتور را به توان سیال تبدیل می کند. پس از انجام برخی تنظیمات از طریق شیر، انرژی سیال توسط راننده برای هدایت بار و انجام کار به انرژی مکانیکی تبدیل می شود. از آنجایی که انرژی بارها تبدیل می شود، تلفات آن زیاد است. بهره وری انرژی آن کمتر از ماشین آلات سنتی است.
• انرژی از دست رفته در هنگام تبدیل انرژی به صورت گرما تلف می شود و گرما از طریق روغن هیدرولیک به تجهیزات منتقل می شود و در نتیجه سیستم به صورت غیرعادی گرم می شود.
• سیستم هیدرولیک از بسیاری از شیرهای کنترل، اتصالات و لوله‌ها استفاده می‌کند. برای جلوگیری از نشت روغن هیدرولیک و اتلاف، دقت ماشینکاری قطعات لازم است بالا باشد و همچنین برای رفع نشتی شیلنگ هیدرولیک تکنولوژی شیلنگ کشی و اتصالات حرفه ای نیز لازم است.

مدار هیدرولیک چیست؟

مدار هیدرولیک سیستمی است که اجزای مختلف انتقال سیال را به هم متصل می کند. هدف از چنین سیستمی کنترل جریان سیال از طریق آن یا کنترل فشار سیال است. تجهیزات ماشین آلات هیدرولیک از مدارهای هیدرولیک برای جابجایی اجسام سنگین استفاده می کنند. رویکرد توصیف سیستم های سیال از اجزای مجزا از تجزیه و تحلیل مدار الهام گرفته شده است. اجزای یک مدار هیدرولیک شامل دستگاه‌های غیرفعال مانند شیلنگ‌ها یا خطوط انتقال و وسایل برقی مانند بسته‌های برق یا پمپ‌ها است.

مدار هیدرولیک به صورت شماتیک در شکل نشان داده شده است.

چه نوع مدارهای هیدرولیک وجود دارد؟

مدار وسط باز از یک پمپ برای تامین جریان مداوم سیال استفاده می کند که از طریق کانال وسط باز شیر کنترل به مخزن باز می گردد. به عبارت دیگر، اگر شیر کنترل در موقعیت خنثی یا وسط باشد، بدون پمپاژ روغن با فشار بالا، یک راه بازگشت باز به مخزن ایجاد می کند. هنگامی که شیر کنترل فعال شد (تغییر موقعیت سوپاپ)، روغن را به داخل یا خارج از عملگر و مخزن هدایت می کند. از آنجایی که خروجی پمپ ثابت است، فشار روغن با مقدار مقاومتی که ایجاد می شود بالا و پایین می رود. اگر فشار خیلی زیاد شود، روغن از طریق شیر فشارشکن به مخزن باز می گردد.
مدار بسته مداری است که فشار کافی را به شیر کنترل بدون در نظر گرفتن اینکه هر یک از شیرها کار می کند یا خیر، فراهم می کند. در این نوع مدارها، دبی پمپ هیدرولیک متغیر است و دبی پمپ تا زمانی که هیچکس با شیر کار نکند، کم است. از آنجایی که سوپاپ موقعیت سوپاپ را تغییر می دهد، اسپول شیر نیازی به باز کردن مسیر میانی روغن برگشتی به مخزن ندارد. چندین شیر را می توان به صورت موازی وصل کرد و فشار سیستم برابر با تمام شیرها است.
حلقه باز: در سیستم حلقه باز، پورت مکش پمپ و پورت برگشت روغن موتور هر دو به مخزن روغن هیدرولیک متصل می شوند که یک مدار باز/بسته نیز می باشد. مدار Mid-pass از یک پمپ برای تامین جریان مداوم مایع استفاده می کند. سیال از طریق گذرگاه میانی شیر کنترل به مخزن باز می گردد. در این زمان، شیر کنترل در موقعیت خنثی یا وسط قرار دارد تا یک کانال بازگشت باز برای برگشتن به مخزن فراهم کند و از پمپ شدن سیال و افزایش فشار جلوگیری کند. علاوه بر این، هنگامی که شیر کنترل کار می کند، سیال را به/از محرک و مخزن هدایت می کند. از آنجایی که دبی پمپ ثابت است، با افزایش مقاومت، فشار روغن افزایش می یابد. اگر فشار بیش از حد افزایش یابد، روغن از طریق شیر تخلیه به مخزن باز می گردد. چندین شیر کنترل را می توان به صورت سری به یکدیگر متصل کرد.

منابع

1. McNeil, Ian (1990). An Encyclopedia of the History of Technology. London: Routledge. pp. 961. ISBN978-0-415-14792-7.
2. Hounshell, David A. (1984), From the American System to Mass Production, 1800–1932: The Development of Manufacturing Technology in the United States, Baltimore, Maryland: Johns Hopkins University Press, ISBN 978-0-8018-2975-8, LCCN 83016269, OCLC 1104810110