یکی از انواع سیستم‌های انتقال قدرت، سیستم هیدرولیک است که نیروی اولیه اندک را به نیروی خروجی شدید تبدیل می‌کند. برای کنترل انتقال قدرت و جابه‌جایی اجسام سنگین به نیروی زیادی نیاز است که با روش‌های معمولی تامین کردن آن غیرممکن خواهد بود. در واقع هیدرولیک Hydraulic علمی است که از نیروی تولید شده مایعات تحت فشار برای انجام کار استفاده می‌کند. به زبان ساده‌تر و کلی‌تر هیدرولیک به معنای انجام کار توسط مایعات تحت فشار است. یعنی می‌توان گفت، اصلی‌ترین مبنای علم هیدرولیک قانون عدم تراکم‌پذیری مایعات است.
از موارد کاربرد علم هیدرولیک می‌توان به پرس هیدرولیک، ماشین‌های تراش و فرز، عملکرد جک‌ها و بالابرها، سیستم ترمز خودرو و سیستم فرمان خودرو اشاره کرد.
امروزه برای انتقال و جابه‌جایی نیرو از هیدرولیک به عنوان قدرتمندترین سیستم استفاده می‌شود و در مواردی که به نیرو و توان زیادی برای انجام کارها نیاز باشد از سیستم هیدرولیک کمک گرفته می‌شود. در این مقاله از مجموعه هیدرولیک نادری به بررسی جریان سیال در سیستم‌های هیدرولیک پرداخته‌ایم.
از پارامترها و اصول موثر بر جریان در سیستم‌های هیدرولیک به گزینه‌های زیر می‌توان اشاره کرد:
- وزن مخصوص
- چگالی
- وزن
- فشار
- نیرو
- ارتفاع ستون سیال
- فشار نظیر ارتفاع ستون سیال
- لزجت
- مدول بالک (B)
- جریان آرام و مغشوش
- معادله پیوستگی
- معادله برنولی
- بقاء انرژی
کنترل سرعت سیلندر هیدرولیکی
کنترل سرعت سیلندر هیدرولیکی شامل گزینه‌های زیر می‌شود:
- کنترل سرعت با ارسال بخشی از جریان به مخزن
- کنترل سرعت با کنترل جریان خروجی
- کنترل سرعت با کنترل جریان ورودی
یکی از اجزای جریان سیال در سیستم‌های هیدرولیک، عملگرها است. در سیستم هیدرولیکی برای تبدیل قدرت سیال تحت فشار به قدرت مکانیکی از عملگرها استفاده می‌شود. میزان قدرت به وجود آمده به افت فشار به عملگر، نرخ جریان و راندمان کلی آن بستگی دارد.بزرگترین مزیت سیستم هیدرولیکی نسبت به سیستم مکانیکی شامل دو گزینه زیر می‌شود:
- انعطاف‌پذیری اجزاء قدرت (شیلنگ و لوله‌ها)
- تبدیل مستقیم قدرت سیال به حرکت‌های دورانی و خطی
انواع عملگرهای هیدرولیکی در جریان سیال در سیستم‌های هیدرولیک
عملگرهای سیستم هیدرولیک در سه نوع زیر وجود دارند:
- عملگرهای دورانی با حوزه چرخش محدود (شبه دورانی)
- عملگرهای دورانی با حوزه چرخش مداوم یا موتورهای هیدرولیکی
- عملگرهای خطی (سیلندر)
برای اعمال نیروی خطی، جا‌به‌جا کردن بار و نگهداشتن آن در سیلندرهای هیدرولیکی از عملگرهای خطی در جریان سیال در سیستم‌های هیدرولیک استفاده می‌شود و برای انتخاب سیلندرهای هیدرولیکی باید فاکتورهای زیر را در نظر بگیرید:
- نیروی شتاب‌دهنده و کاهنده سرعت
- روش نصب
- تعداد سیکل در واحد زمان
- وضعیت بار
- دمای کاری
- نیروی موردنیاز
- ساختمان داخلی
- کاربرد سیلندر
میله پیستون در سیلندر هیدرولیکی مانند ستون زیر بار فشاری قرار دارد. بنابراین، میله باید از قطر کافی برای جلوگیری از کمانش برخوردار باشد. از تئوری اویلر برای محاسبه قطر مناسب میله پیستون در رابطه با کمانش استفاده می‌شود. طول میله پیستون و طریقه اتصال آن به بار برای به کار گرفتن این تئوری باید در نظر گرفته شود.سازندگان سیلندرها راهنمای‌های لازم در این باره را در کاتالوگ‌های خود به ازای هر کورس فشاری (برای نیروهای فشاری) قطر میله پیستون را مشخص کرده‌اند.
سیستم
سرعت‌های حداکثر سیلندر در جریان سیال در سیستم‌های هیدرولیک
حداکثر سرعت میله پیستون به دو عامل زیر بستگی دارد:
- مقاومت سیلندر در مقابل بارهای ضربه‌ای ناشی از توقف پیستون
- میزان جریان ورودی به سیلندر و خروجی از آن
برای این که از خرابی سریع آب‌بندهای الاستومری جلوگیری شود حداکثر دمای کاری از 80 درجه سانتی‌گراد نباید تجاوز کند. در برخی مواقع برای این که از نفوذ گرمای خارجی به داخل سیلندر جلوگیری شود، نصب سپر حرارتی ضروری است. محدوده مجاز دمای کاری را به جای آب‌بندهای الاستومری می‌توان افزایش داد. در دمای بالای ۵۰ درجه سانتی‌گراد روغن‌های معدنی خراب می‌شوند. در دماهای پایین این مشکل هم وجود دارد.
در جریان سیال در سیستم‌های هیدرولیک از عوامل موثر در عمر قطعات سیستم هیدرولیک و بالا بردن بازدهی است. مخزن محلی است که ذرات فلزی، آب و لجن در آن ته‌نشین می‌شوند و حباب‌های هوا می‌توانند از طرف سطح از روغن جدا شوند. مخزن تنها به عنوان فضای نگهدارنده سیال هیدرولیک نبوده و برای تامین شرایط موردنیاز آن مکان اصلی محسوب می‌شود.
پیشنهاد هیدورلیک نادری: خرید و قیمت یونیت هیدرولیک
سیالات هیدرولیک
از ابتدای قرن بیستم روغن معدنی در دسترس بوده است؛ ولی از سال 1940 برای بهبود بخشیدن خواص فیزیکی و شیمیایی روغن‌های هیدرولیکی مواد افزودنی به آن‌ها اضافه می‌شود. این روغن به شدت قابل اشتعال است و احتمال جدی خطر در هنگام کاربرد در درجه حرارت بالا وجود دارد. از خواص سیال هیدرولیک به گزینه‌های زیر می‌توان اشاره کرد:
- روغنکاری
- انبساط‌حرارتی
- تراکم‌پذیری
- نقطه‌ریزش
- مشخصه ایجاد کف
- پایداری برش
- مشخصات لزجت_فشار
- شاخص لزجت
- لزجت
- چگالی نسبی یا وزن مخصوص (حدود 0.9)
از انواع سیالات هیدرولیک می‌توان موارد زیر را نام برد:
- فسفات استر
- سیالات آب گلیکول
- محلول شیری آب در روغن
- محلول شیری روغن در آب
- روغن معدنی
انواع لوله‌ها و اتصالات هدایت‌کننده در جریان سیال در سیستم‌های هیدرولیک می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- شیلنگ‌های انعطاف‌پذیر
- لوله‌های پلاستیکی
- لوله‌های نیمه صلب
- لوله‌های صلب فولادی
سیال آلوده بدترین دشمن قطعات پیشرفته و دقیق هیدرولیکی است. به همین دلیل از صافی‌ها و فیلترها استفاده می‌شود.
عوامل ایجاد آلودگی در جریان سیال در سیستم‌های هیدرولیک
از عوامل ایجاد آلودگی در جریان سیال در سیستم‌های هیدرولیک به گزینه‌های زیر می‌توان اشاره کرد:
- آلودگی ناشی از عوامل خارجی سیستم هیدرولیک
- ایجاد آلودگی هنگام عملکرد دستگاه به دلیل ورود آب به داخل مخزن هیدرولیک
- ایجاد جرم در لوله‌ها
- تولید گاز در مخزن
- ذرات آب‌بندهای سائیده شده مستعمل
- ذرات فلزی قطعات سائیده شده
- اکسید شدن روغن
- ذرات جوش و جرم‌های داخل اجزاء
- ذرات مواد آب‌بندی
- ذرات درپوش لوله‌ها
- تراشه رزروه لوله‌ها
- نگهداری و مونتاژ اجزاء در اثر ورود ذرات فلزی
- ایجاد آلودگی هنگام ساخت
در جریان سیال در سیستم‌های هیدرولیک برای جدا‌کردن ذرات درشت‌تر از فیلتر استفاده می‌شود. از صفحات فلزی در داخل ساختمان صافی به اندازه حد اکثر ۰/۰۰۵۹ اينچ (حدودا ۱۵۰ ميکرون) استفاده می‌شود. فیلتر وسیله‌ای است که ذرات میکرونی غیرمحلول در سیال را جدا می‌کند. ذرات به اندازه یک میکرون بر روی سیستم هیدرولیک اثر مخربی دارند. تفاوت‌های زیادی بین فیلترهای قابل نصب در خط برگشت به مخزن و نصب بر روی خط خروجی پمپ وجود دارد. در خط برگشت از فیلترهای ۲۵ تا ۳۵ میکرونی استفاده می‌شود. در سیستم‌های بسیار حساس که از سیستم‌های سرو استفاده می‌کنند از انواع فیلترهای 10 میکرونی استفاده خواهد شد.
ساده‌ترین و ارزان‌ترین سیال هیدرولیک در جریان سیال در سیستم‌های هیدرولیک
آب، ساده‌ترین و ارزان‌ترین سیال هیدرولیک است. معایب عمده‌ای که در این سیال وجود دارد، باعث شده است استفاده صحیح از آن کاهش پیدا کند.
- در سطوح اجزای فلزی زنگ‌زدگی و خوردگی ایجاد می‌کند.
- روانکاری اجزای متحرک پمپ هیدرولیک به خوبی انجام نخواهد شد که این باعث زود خراب شدن آن‌ها می‌شود.
- گرانروی آب کم است و باعث ایجاد مشکل در اجزای سیستم هیدرولیک آبی می‌شود.
سیستم‌های هیدرولیک خطی بزرگی که به صورت مخرنی کار می کنند از آب به عنوان سیال استفاده می‌نمایند. در این سیستم‌ها از گلیسیرین با مواد ضدخوردگی برای جلوگیری از خوردگی و زنگ‌زدگی استفاده می‌شود. اجزای اصلی سیستم از فلزاتی مانند فولادهای کروم نیکل که در برابر خوردگی مقاوم ساخته شده‌اند.
سیستم هیدرولیک یکی از انواع سیستم‌های انتقال قدرت است که از نیروی تولید شده مایعات تحت فشار برای انجام کار استفاده می‌کند. سیستم فرمان خودرو، سیستم ترمز خودرو، ماشین‌های تراش و فرز، بالابرها و عملکرد جک‌ها از موارد کاربرد علم هیدرولیک محسوب می‌شوند. از پارامترها و اصول موثر بر جریان سیال سیستم‌های هیدرولیک می‌توان به وزن مخصوص، چگالی، وزن، فشار، لزجت، فشار نظیر ارتفاع ستون سیال اشاره کرد. در جریان سیال در سیستم‌های هیدرولیک از دو سیال آب و روغن استفاده می‌شود. از عملگرهای سیستم هیدرولیک می‌توان به عملگرهای خطی (سیلندر)، عملگرهای دورانی با چرخش مداوم (موتورهای هیدرولیکی) و عملگرهای دورانی با حوزه چرخش محدود (شبه دورانی) اشاره کرد.
ارزان‌ترین و ساده‌ترین سیال هیدرولیک آب است که در سیستم‌های هیدرولیک خطی بزرگ که از مخزن استفاده می‌کنند، کاربرد دارد. از عوامل ایجاد آلودگی در جریان سیال سیستم‌های هیدرولیک می‌توان به تولید گاز در مخزن، ایجاد جرم در لوله‌ها، تولید گاز در مخزن و اکسید‌شدن روغن اشاره کرد. برای خرید بهترین محصولات هیدرولیک و پنوماتیک کافی است با هیدرولیک نادری ارتباط بگیرید.