شرحي بر سيستم های هيدرولیکی
مقدمه اي بر هيدروليک
هیدرولیک شاخه ای از فیزیک است که با خواص مکانیکی سیالات سر و کار داشته و موارد استفاده این خصوصیات را در علوم مهندسی بررسی می کند. با وجودی که فقط در حدود 50سال از عمر این علم می گذرد ، ولی آن را نمی توان شاخه تازه ای از علوم دانست و در حقیقت پاسکال ، دانشمند فرانسوی در قرن هفدهم اصول و قوانین اساسی این علم را پایه گذاشت.
عدم توانایی در تولید واشرها و تهیه سطوح کاملا پرداخت شده ، شاید دلایل عمده عدم رشد این علم تا قبل از قرن بیستم باشد. با توجه به پیشرفتهای چشمگیری که در طی چند دهه گذشته در ساخت مواد در زمینه ها و روشهای ماشینکاری حاصل شده است ، موارد استفاده از سیالات در کنترل حرکات مختلف روز به روز بیشتر می گردد. مجموعه پیشرفتهای فنون در عصر فضا و کامپیوتر در سالهای اخیر سرعت و کارایی سیستمهای هیدرولیکی را به گونه ای چشمگیر دگرگون ساخته است، ولی مبانی حاکم بر همه دستگاهها و اجزای گوناگون همچنان ثابت است.
سیستم هیدرولیکی با آب، روغن و یا سیالات دیگر کار می کند. در این سیستمها در کنار مایع از هوای فشرده یا برخی گازها و سیالات تراکم پذیر هم می توان استفاده کرد.
کاربرد هيدروليک
نگاهی گذرا بر رشته های مختلف صنعت نمایانگر گستردگی کاربرد هیدرولیک است. به عنوان مثال در کشاورزی، خودروسازی، صنایع هوایی، راه و ساختمان، صنایع شیمیایی، صنایع دفاعی، صنایع چوب، صنایع دریایی، جابجایی مواد، ماشین کاری، معدنکاری، بسته بندی، صنعت نفت، صنعت چاپ، لاستیک سازی، راه آهن، نساجی، صنعت فولاد و حتی منازل و مراکز عمومی کاربرد هیدرولیک دیده می شود.
مثلا در صنایع هوایی خلبان به یاری هیدرولیک، باز و بسته شدن چرخها، سکانهای عمودی، بالابر ها و بالچه ها را مهار می کند.
عملیات ریخته گری تحت فشار یک مرحله ای برای ساخت قطعات سبک از آلومینیوم و منیزیم از نیروی هیدرولیک برای بستن قالبها و تزریق فلز استفاده می کند.
بدنه هواپیما را نیز با پرسهای کششی که با نیروی هیدرولیک کار می کند شکل می دهند .
تاریخچه هیدرولیک
هیدرولیک از کلمه یونانی ” هیدرو” مشتق گردیده است و این کلمه به معنای جریان حرکات مایعات می باشد. در قرون گذشته مقصود از هیدرولیک فقط آب بوده و البته بعدها هیدرولیک مفهوم بیشتری بخود گرفت و معنی و مفهوم آن، بررسی در مورد بهره برداری بیشتر از آب و حرکت دادن چرخهای آب و مهندسی بوده است.
مفهوم هیدرولیک در این قرن دیگر مختص به آب نبوده بلکه دامنه وسیعتری بخود گرفته می باشد، زیرا که آب بعلت خاصیت زنگ زدگی در صنایع نمی تواند بعنوان انرژی انتقال دهنده مورد استفاده قرار گیرد و بعلت آنکه روغن خاصیت زنگ زدگی ندارد، امروزه در صنایع از آن بخصوص برای انتقال انرژی در سیستم کنترل استفاده بسیار می گردد.
فنی که انتقال و تبدیل نیرو راتوسط مایعات انجام دهد “هیدرولیک” نامیده می شود.
قابلیتهای کاربرد هیدرولیک
بسته به شرایط کار دستگاه و نوع دستگاه یا ماشین، سیستم محرک یا کنترل هیدرولیکی به کار رفته برای آنها بایستی با و یزگیهای دستگاه یا ماشین مطابقت داشته باشد. از طرفی گاهی نیز لازم میشود تا ماشین و دستگاه با مشخصات سیستم هیدرولیک تطبیق داده شوند.
هیدرولیک و هیدرواتوماتیک روشهای کاملا جدیدی هستند که با روشهای قـدیمی ماشـین سازی(مهندسی مکانیک) کاملا متفاوت اند.دانستن مزایای اصلی محرک هیـدرولیکی بـراي استفاده از سیستم های هیدرولیک (در ماشـینها و دسـتگاههایی کـه پیـشتر بـرای آنهـا ازمحرکهای غیرهیدرولیکی استفاده شده است) شرط لازم است ولی شـرط کـافی بـرای آن محسوب نمی شود.
انتقال نیرو و حرکت به روشهای مختلف زیر قابل انجام است:
1 – انتقال مکانیکی به کمک اجزای مکانیکی (ماشینی) شناخته شده.
2 – انتقال الکتریکی مثلا با استفاده از خطوط نیروی الکترودینامیکی و الکترومغناطیسی.
3 – انتقال نیوماتیکی با استفاده از هوای فشرده.وجود کمپرسور برای این سیسم ها الزامی می باشد.
4 – انتقال هیدرولیکی به کمک مایعات(آب ، روغن ، گلیسیرین) .
5 – سیستم های مرکب انتقال قدرت و حرکت .
*بررسی سیر تحول صنعتی در داخل و خارج کشور آلمان نشان می دهد که همیشه رابطه تنگاتنگی بین هیدرولیک، نیوماتیک، برق و الکترونیک وجود دارد. مسیر این پیشرفتها به گونه ای است که که پایان آنها قابل پیشبینی نیست و در واقع به سمت سیستم های ترکیبی زیر است:
a – سیستم های نیوماتیکی
b – سیستم های هیدرونیوماتیکی
c – سیستم های الکتروهیدرولیکی
d – سیستم های هیدروالکتریکی
e – سیستم های هیدروالکترونیکی
این سیستم ها پیوسته در حال توسعه اند. بسیاری از مشکلات حاد مربوط به این سیستم ها را می توان با تقسیم کردن وظایف هر قسمت، رفع کرد.
مزایا و معایب هیدرولیک
مزايا
1 – امکان انتقال نیروهای بزرگ و توانهای بالا
2 – امکان تنظیم دقیق و پیوسته سرعت (دور) و باردهی
3 – تنظیم سرعت در خلال کار(همچنین زیر بار) بدون توقف (همچنین در خلال حرکت)
4 – بازه تبدیل دور نامحدود
5 – تغییر ساده جهت حرکت یا دوران
6 – تغییر جهت سریع حرکت
7 – دقت بالا در تغییر جهتها و سرعتها
8 – حرکت آرام و پایدار
9 – حرکت بی ضربه و بی لرزش
10 – تبدیل آسان و ساده حرکتها
11 – حفاظت اضافه بار (برای مثال حفاظت اجزای ماشین های ابزار و ابزارها)
12 – تغییر سرعت سریع امکان پذیر است
13 – مهار آسان حرکت
14 – قطع و وصل وابسته مسیرها امکانپذیر است
15 – امکان ایجاد سیستم کنترل و بازرسی مرکزی برای سیستم های هیدرولیک وجوددارد
16 – انتقال نیرو به نقاط دور
17 – فرآیندهای پیچیده روی نمودار زمانی با آسانی نمایشداده می شود
18 – خودکار (اتوماتیک) کردن ساده سیستم از طریق کنترل ترتیبی
19 – امکان چیدن منظم اجزای سیستم هیدرولیک
20 – وارسی و آزمایش(کنترل) آسان سیستم هیدرولیک
21 – دوام زیاد سیستم های هیدرولیک ونیاز اندک آنها به مراقبت و نگهداری
22 – کاهش حجم و وزن سیستم امکان پذیر است
23 – محدودیت محرکهای مکانیکی (اتلاف اصطکاکی و سایش)
24- قابلیت استاندارد سازی بالا
معايب
1 – حساسیت روغنها به دما
2 – تراکم پذیری روغنها
3 – تغییرات لجزت روغن
4 – اتلاف انرژی در اثر اصطکاک سیال عامل
5 – مشکلات ناشی از آب بندی سیستم هیدرولیک
6 – دقت بالایی که هنگام ساخت قطعات سیستمهای هیدرولیکی باید رعایت شود
7 – حرکتهای نامتوازن ضربه ای (لرزش و نوسان)
8 – خطر در رفتگی اتصالات
9 – پایین آمدن دقت در اثر داغ کردن سیستم.
دیدگاهتان را بنویسید