صفر تا صد سیستم های هیدرولیکی و اجزای آنها

سیستم هیدرولیک روشی برای انتقال و کنترل نیرو با استفاده از روغن یا سایر سیالات تحت فشار است. این سیستم بر اساس قانون پاسکال کار می کند و فشار را به طور یکنواخت منتقل می کند، به همین دلیل می تواند با نیروی ورودی کم، قدرت و نیروی خروجی بسیار زیادی تولید کند. مخزن روغن، پمپ، شیرهای کنترلی، سیلندر و فیلترها اجزای اصلی سیستم هیدرولیکی هستند. با وجود شباهت زیاد در طراحی، مهم ترین تفاوت هیدرولیک و پنوماتیک به سیال انتقال نیرو مربوط می شود، هیدرولیک از روغن و پنوماتیک از هوای فشرده استفاده می کند.

سیستم هیدرولیکی چیست؟

سیستم هیدرولیک یک فناوری انتقال قدرت از طریق یک سیال محبوس در شیلنگ است که براساس اصل پاسکال کار می کند. در این سیستم، پمپ قدرتمندی روغن را تحت فشار قرار داده و این انرژی بالای سیال توسط شیرهای کنترل به سیلندرها منتقل می شود.

در سیلندر فشار سیال به حرکت مکانیکی خطی تبدیل شده و کارهای عظیمی مانند بلند کردن جرثقیل ها یا حفاری با بیل های مکانیکی و… با دقت بالا انجام می شوند. انتخاب روغن مناسب و رعایت استاندارد روغن هیدرولیک نقش مهمی در افزایش راندمان، کاهش استهلاک قطعات و افزایش عمر سیستم ایفا می کند.

نحوه کار سیستم هیدرولیک

سیستم هیدرولیک بر پایه قانون پاسکال کار می کند، یعنی فشار وارد شده به یک سیال محبوس، بدون کاهش به تمام نقاط منتقل می شود. به همین دلیل، نیروی کم در پیستون کوچک می تواند در پیستون بزرگ به نیروی بسیار بیشتری تبدیل شود. در این سیستم، پمپ روغن را از مخزن مکش کرده و با فشار به مدار ارسال می کند.

سپس روغن پس از عبور از شیرهای کنترلی وارد سیلندر شده و با حرکت دادن پیستون، نیروی لازم را ایجاد می کند. در پایان نیز روغن از مسیر برگشت به مخزن بازمی گردد تا چرخه دوباره تکرار شود. نحوه کار سیستم هیدرولیک نقش مهمی در عملکرد تجهیزات صنعتی مانند ساخت تبخیر کننده فیلم نازک دارد، زیرا انتقال دقیق و یکنواخت نیرو، کنترل حرکت قطعات و تنظیم فشار را در این تجهیزات امکان پذیر می کند.

اجزای اصلی سیستم هیدرولیک چیست؟

سیستم هیدرولیکی غیرمتمرکز است و ممکن است فاصله عملگر تا پمپ چندین صد متر باشد، اما شیلنگ های انتقال تمام این سیستم را یکپارچه می کنند. اجزای اصلی سیستم هیدرولیک، شامل موارد زیر است:

• پمپ هیدرولیک

• مخزن هیدرولیک

• شیرهای هیدرولیکی

• سیلندر هیدرولیک

• فیلتر هیدرولیک

1. پمپ هیدرولیک

پمپ سیستم هیدرولیک انرژی مکانیکی موتور را به انرژی هیدرولیکی تبدیل کرده و با ایجاد جریان روغن، امکان تولید فشار در مدار را فراهم می کند. پمپ های هیدرولیک در سه نوع دنده ای، پره ای و پیستونی تولید می شوند. پمپ دنده ای برای سیستم های کم فشار، پمپ پره ای برای فشار متوسط و عملکرد کم صدا، و پمپ پیستونی برای ماشین آلات سنگین و کاربردهای پرفشار مناسب است.

2. مخزن هیدرولیک

مخزن سیستم هیدرولیک محل ذخیره روغن بازگشتی است، اما وظایف مهم تری مانند خنک کردن روغن، ته نشین شدن آلودگی ها و خارج کردن هوای محبوس از سیال را نیز بر عهده دارد. برای عملکرد بهینه سیستم هیدرولیک، ظرفیت مخزن ۳ تا ۵ برابر دبی پمپ هیدرولیک در نظر گرفته می شود.

3. شیرهای هیدرولیکی

شیرهای هیدرولیکی وظیفه کنترل جهت، فشار و جریان روغن در سیستم هیدرولیک را بر عهده دارند. انتخاب صحیح این شیرها تاثیر مستقیمی بر دقت عملکرد، ایمنی و راندمان این سیستم دارد. این تجهیزات با تحریک دستی یا الکتریکی، مسیر حرکت روغن را کنترل می کنند و در انواع مختلفی مانند شیرهای کنترل جهت، اطمینان، کاهنده فشار و متعادل کننده تولید می شوند.

4. سیلندر هیدرولیک

سیلندر هیدرولیکی یکی از مهم ترین عملگرها در سیستم هیدرولیک است که انرژی سیال تحت فشار را به نیروی مکانیکی و حرکت رفت وبرگشتی تبدیل می کند. بدنه اصلی این قطعه از لوله فولادی بدون درز ساخته می شود و اجزایی مانند پیستون، میله پیستون و آب بندها درون آن قرار دارند. سیلندرهای هیدرولیکی در دو نوع یک طرفه و دوطرفه تولید می شوند و با توجه به نوع سیستم هیدرولیک و شرایط کاری، در کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار می گیرند.

5. فیلتر هیدرولیک

فیلتر یکی از اجزای مهم سیستم هیدرولیک است که با حذف ذرات آلاینده، گردوغبار و رطوبت از روغن، از آسیب دیدن قطعات جلوگیری می کند. از آنجا که بخش زیادی از خرابی های سیستم هیدرولیک ناشی از آلودگی روغن است، استفاده از فیلتر مناسب و تعویض به موقع آن نقش مهمی در افزایش عمر و عملکرد سیستم دارد. فیلترهای هیدرولیک در انواع مکش، فشار و برگشت روغن تولید می شوند.

انواع سیستم های هیدرولیک

انواع سیستم های هیدرولیکی را با توجه به نوع سیکل گردش روغن در مدل های مدار باز و یا مدار بسته طبقه بندی می کنند. بر این اساس انواع سیستم هیدرولیکی به قرار زیر هستند:

• سیستم هیدرولیک مدار باز

• سیستم هیدرولیک مداربسته

1. سیستم هیدرولیک مدار باز

در سیستم هیدرولیک مدار باز، روغن پس از خروج از مخزن و انجام کار، با فشار کم دوباره به مخزن بازمی گردد. این طراحی باعث خنک شدن روغن، ته نشین شدن آلودگی ها و تامین مداوم روغن تمیز برای پمپ می شود. این سیستم در تجهیزاتی مانند پرس های صنعتی، جک های هیدرولیکی و ماشین های تزریق پلاستیک کاربرد گسترده ای دارد.

2. سیستم هیدرولیک مداربسته

در سیستم هیدرولیک مدار بسته، روغن به صورت پیوسته بین پمپ و عملگر گردش می کند و تنها از یک مخزن کوچک برای جبران نشتی استفاده می شود. این نوع سیستم هیدرولیک با امکان تغییر جهت جریان روغن، برای تجهیزات متحرک و ماشین آلاتی مانند غلتک ها، میکسرها و ماشین آلات راه سازی کاربرد دارد.

مزایا و معایب سیستم های هیدرولیک چیست؟

سیستم های هیدرولیکی راهکار نهایی برای تولید قدرت بالا و انجام کارهای سنگین و غیرممکن هستند.

مزایای سیستم هیدرولیک، عبارتند از:

• توانایی تولید نیروی عظیم در ابعادی کوچک

• قابلیت کنترل دقیق و تولید حرکت های مکانیکی نرم

• توانایی نگه داشتن توان در حالت سکون

• قابلیت انتقال توان به نقاط دور

• توانایی عالی برای جذب بارهای ضربه و یا شوک های مکانیکی

از معایب سیستم هیدرولیک، می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• افت حرارتی زیاد در شیرها و کاهش قابل توجه راندمان در سرعت های بالا

• حساس به آلودگی و نیاز دائمی به سرویس فیلتراسیون

• احتمال نشت روغن و آلودگی های زیست محیطی

• عملکرد نسبتا پر سروصدا

جمع بندی

به طور کلی دو نوع سیستم هیدرولیکی (مدار باز و بسته) داریم. شیرهای کنترلی، سیلندر، فیلترها، پمپ و مخزن روغن اجزای اصلی سیستم هیدرولیک را تشکیل می دهند. سیستم هیدرولیک زنجیره ای یکپارچه از تبدیل و کنترل انرژی است که با عملکرد پمپ آغاز شده و با بازگشت روغن به داخل مخزن پایان می یابد.

برای انتقال قدرت بالا و انجام کارهای بسیار سنگین از این سیستم ها استفاده می کنند. رسیدن به حداکثر توان با بهترین راندمان و همچنین تامین شرایط ایمن هدف نهایی طراحی و استفاده بهینه از سیستم هیدرولیکی است.

سوالات متداول

کاربرد سیستم های هیدرولیک در صنعت چیست؟

در صنعت اگر به تولید نیروی بسیار زیاد و کنترل دقیق در ابعاد فشرده نیاز داشته باشید، استفاده از سیستم هیدرولیک بهترین پیشنهاد است.