سیستم هیدرولیک چگونه کار می کند؟ راهنمای کامل

چگونه یک سیستم هیدرولیک کار می کند: پاسخ کوتاه

یک سیستم هیدرولیک با استفاده از مایع تحت فشار - تقریباً همیشه روغن - برای انتقال نیرو از یک نقطه به نقطه دیگر کار می کند. هنگامی که یک پمپ سیال را تحت فشار قرار می دهد، این فشار در تمام جهات در سراسر یک مدار بسته به طور یکسان عمل می کند. عملگرهایی مانند سیلندرها یا موتورها فشار سیال را دوباره به نیروی یا حرکت مکانیکی تبدیل می کنند. نتیجه سیستمی است که با استفاده از اجزای نسبتا فشرده قادر به جابجایی بارهای عظیم با کنترل دقیق است.

این اصل بر اساس قانون پاسکال است که بیان می کند فشار اعمال شده به یک سیال محدود بدون کاهش در همه جهات منتقل می شود. نیروی عادلانه 100 نیوتن روی 1 سانتی متر مربع اعمال می شود فشاری برابر با 10 مگاپاسکال ایجاد می کند - و همان فشاری که روی یک صفحه سیلندر 100 سانتی متر مربعی اعمال می شود، 100000 نیوتن نیروی خروجی ایجاد می کند. این ضرب نیرو دقیقاً به همین دلیل است که هیدرولیک بر صنایع سنگین، تجهیزات ساختمانی، هوافضا و تولید تسلط دارد.

هر سیستم هیدرولیک، از یک پرس کارگاهی ساده گرفته تا یک مکانیزم ارابه فرود هواپیما پیچیده، دارای ساختار اساسی یکسانی است: منبع نیرو، پمپ، مخزن سیال، شیرهای کنترل، محرک ها و مسیر برگشت. درک هر عنصر توضیح می دهد که چرا سیستم های هیدرولیک تا این حد قابل اعتماد هستند و چرا زمانی که چگالی نیروی بالا و قابلیت کنترل هر دو مورد نیاز است، راه حل ترجیحی باقی می مانند.

نقش واحد برق هیدرولیک

را واحد برق هیدرولیک (HPU) قلب هر سیستم هیدرولیکی است. این یک مجموعه مستقل است که سیال هیدرولیک تحت فشار را به بقیه مدار تولید، شرایط و تامین می کند. یک واحد برق هیدرولیک استاندارد ترکیبی از یک مخزن سیال، یک موتور الکتریکی یا موتور احتراق، یک پمپ هیدرولیک، یک شیر فشار شکن، یک فیلتر و ابزار دقیق است که همه روی یک صفحه پایه یا قاب نصب شده‌اند.

هنگامی که موتور پمپ را به حرکت در می آورد، سیال از مخزن خارج می شود و قبل از ارسال به خط تغذیه سیستم تحت فشار قرار می گیرد. شیر تسکین به عنوان یک سقف ایمنی عمل می کند و از تجاوز فشار از سطح طراحی سیستم جلوگیری می کند - معمولاً بین 150 بار (2175 psi) و 350 بار (5075 psi) برای HPU های صنعتی، اگرچه واحدهای تخصصی می توانند به 700 بار یا بیشتر برسند. اگر تقاضای محرک کاهش یابد، یک پمپ جبران شده با فشار خروجی خود را به طور خودکار کاهش می دهد و باعث صرفه جویی در مصرف انرژی و کاهش تولید گرما می شود.

را reservoir in a Hydraulic Power Unit serves more than simple storage. It allows entrained air to separate from the fluid, dissipates heat, and provides a gravity-assisted return flow. Reservoir volume is typically sized at دو تا سه برابر دبی پمپ در دقیقه - بنابراین یک پمپ 20 لیتری در دقیقه با یک مخزن 40 تا 60 لیتری به عنوان خط پایه جفت می شود. بارهای حرارتی بزرگتر یا کاربردهای چرخه کاری بالا این نسبت را بالاتر می برد.

واحدهای برق هیدرولیک مدرن به طور فزاینده ای از موتورهای با سرعت متغیر (VSD) استفاده می کنند. با تطبیق سرعت موتور با تقاضای واقعی سیستم، یک HPU مجهز به VSD می تواند مصرف انرژی را کاهش دهد 30 تا 60 درصد در مقایسه با یک واحد سرعت ثابت که با فشار ثابت کار می کند. برای تأسیساتی که سیستم‌های هیدرولیک را با نوبت‌های متعدد در روز اجرا می‌کنند، این امر به صرفه‌جویی قابل توجهی در هزینه‌های عملیاتی در طول عمر دستگاه تبدیل می‌شود.

اجزای کلیدی موجود در داخل یک واحد برق هیدرولیک

• مخزن: مایع را ذخیره می کند، اجازه جداسازی هوا را می دهد و به مدیریت حرارتی کمک می کند.
• پمپ: انرژی مکانیکی را به جریان و فشار سیال تبدیل می کند - انواع دنده، پره یا پیستون بسته به نیاز فشار و جریان.
• محرک اصلی: موتور الکتریکی یا موتوری که محور پمپ را به حرکت در می آورد.
• شیر کاهش فشار: هنگامی که فشار سیستم از نقطه تنظیم شده فراتر رفت، برای منحرف کردن جریان اضافی به مخزن باز می شود.
• مونتاژ فیلتر: آلودگی ذرات را از بین می برد که معمولاً 10 تا 25 میکرون برای وظایف صنعتی استاندارد ارزیابی می شود.
• مبدل حرارتی (اختیاری): واحد هوا خنک یا آب خنک که دمای سیال را در محدوده کاری توصیه شده، معمولاً 40 تا 60 درجه سانتیگراد نگه می دارد.
• ابزار دقیق: گیج های فشار، سنسورهای دما، نشانگرهای سطح و نشانگرهای فشار تفاضلی فیلتر به اپراتورها دید در زمان واقعی را می دهند.

قانون پاسکال: فیزیک پشت هر سیستم هیدرولیک

بلز پاسکال اصل خود را در قرن هفدهم فرموله کرد و فیزیک پایه هر سیستم هیدرولیک در حال کار امروز باقی مانده است. این قانون می گوید: فشار اعمال شده در هر نقطه از یک سیال غیر قابل تراکم محدود به طور مساوی و بدون کاهش در هر جهت در سراسر سیال منتقل می شود.

از نظر عملی، این بدان معنی است که یک پمپ و موتور کوچک می تواند فشار خط کافی برای به حرکت درآوردن یک سیلندر با سطح صفحه صدها برابر بزرگتر ایجاد کند. یک مثال اساسی را در نظر بگیرید: یک پمپ سیال را در 200 بار (20 مگاپاسکال) تحویل می دهد. سیلندر با قطر سوراخ 100 میلی متر دارای مساحت پیستون تقریباً 78.5 سانتی متر مربع است. نیروی خروجی برابر است با فشار ضرب در مساحت - 20 مگاپاسکال × 78.5 سانتی‌متر مربع = 157000 نیوتن، یا تقریباً 16 تن نیروی فشار . این سیلندر ممکن است تنها 15 کیلوگرم وزن داشته باشد و در فضایی کوچکتر از یک چمدان دستی قرار گیرد.

این نسبت نیرو به اندازه با جایگزین های پنوماتیکی یا الکترومکانیکی در بارهای معادل بی همتا است. یک محرک خطی الکتریکی با رتبه مشابه به مجموعه موتور-گیربکس بسیار سنگین تر و بزرگتر نیاز دارد. سیلندرهای پنوماتیکی که در فشار هوای معمولی کارگاه (6 تا 8 بار) کار می‌کنند، برای دستیابی به نیروی خروجی یکسان، به قطر سوراخ‌های چند برابر بزرگ‌تر نیاز دارند. مزیت تراکم هیدرولیک به این دلیل است که چرا بیل مکانیکی، ماشین‌های قالب‌گیری تزریقی، کنترل‌های پرواز هواپیما، و پرس‌های هیدرولیک، همگی چندین دهه پس از اینکه جایگزین‌های الکتریکی برای کارهای سبک‌تر قابل اجرا شدند، با نیروی هیدرولیکی باقی می‌مانند.

انواع پمپ های هیدرولیک و نحوه تولید فشار

را pump is the only active energy-conversion component in a hydraulic circuit. Its job is straightforward: create flow. Pressure only develops when that flow encounters resistance — from actuator loads, valve restrictions, or line friction. Understanding pump types clarifies a lot about system performance and design choices.

پمپ های دنده ای

پمپ های دنده ای خارجی ساده ترین و مقرون به صرفه ترین پمپ های هیدرولیک هستند. دو چرخ دنده مشبک در داخل یک محفظه با تحمل نزدیک می چرخند. مایع فضای بین دندانه‌های چرخ دنده را در سمت ورودی پر می‌کند، در اطراف محیط محفظه حمل می‌شود و در سمت خروجی با فشار دادن دوباره دندان‌ها به بیرون فشرده می‌شود. پمپ های دنده ای دستگاه هایی با جابجایی ثابت هستند - بدون توجه به فشار، حجم یکسانی را در هر دور حرکت می کنند. آنها تا حدودی قابل اعتماد عمل می کنند 250 بار و به طور گسترده در ماشین آلات کشاورزی، جداکننده های چوب و تجهیزات متحرک که در آن هزینه و سادگی بیشترین اهمیت را دارد استفاده می شود.

پمپ های پره ای

پمپ های پره ای از پره های فنری یا فشاری استفاده می کنند که در روتور چرخان به داخل و خارج می شوند. همانطور که روتور داخل یک حلقه بادامک غیرعادی می چرخد، محفظه های بین پره ها در سمت ورودی منبسط می شوند (کشش در سیال) و در سمت خروجی منقبض می شوند (سیال خارج می شود). پمپ‌های پره‌ای جریان روان‌تر و کم‌صداتری نسبت به پمپ‌های دنده‌ای دارند و در ماشین‌ابزارها و پرس‌های صنعتی که در تا 175 بار .

پمپ های پیستونی

پمپ های پیستونی محوری و شعاعی، موتورهای با کارایی بالا در هیدرولیک های صنعتی و متحرک هستند. پیستون‌های متعددی که در اطراف یک محور مرکزی قرار گرفته‌اند، در حین چرخش شفت، سیال را به داخل می‌کشند و در حرکت رو به جلو بیرون می‌آورند. پمپ‌های پیستونی محوری با جابجایی متغیر می‌توانند خروجی خود را با تغییر زاویه صفحه swash تنظیم کنند و برای مدارهای حسگر بار و فشار جبران‌شده ایده‌آل شوند. آنها به طور قابل اعتماد در 350-500 بار و بازده حجمی بالای 95 درصد را ارائه می دهد. آنها انتخاب استاندارد برای بیل‌های مکانیکی، ماشین‌های قالب‌گیری تزریقی و تاسیسات واحد برق هیدرولیک هستند که نیاز به کنترل دقیق دارند.

شیرهای هیدرولیک: کنترل جهت، فشار و جریان

سوپاپ ها بر آنچه بین واحد برق هیدرولیک و محرک ها اتفاق می افتد، نظارت می کنند. آنها تعیین می کنند که کدام محرک جریان را با چه فشاری و با چه سرعتی دریافت می کند. بدون سوپاپ، یک سیستم هیدرولیک قابلیت کنترل ندارد - فقط نیروی خام و هدایت نشده.

شیرهای کنترل جهت

شیرهای کنترل جهت (DCV) سیال تحت فشار را به درگاه مورد نظر سیلندر یا موتور هدایت می کنند. شیر جهتی 4/3 - چهار پورت، سه موقعیت - رایج ترین نوع در هیدرولیک صنعتی است. در موقعیت مرکزی خود (خنثی)، بسته به پیکربندی مرکز انتخاب شده، جریان را می توان مسدود کرد، به سمت مخزن هدایت کرد، یا اجازه داد شناور شود. DCV های برقی برقی روشن می شوند 15-50 میلی ثانیه ، آنها را برای چرخه های خودکار سریع و تکرارپذیر مناسب می کند. DCV های متناسب موقعیت قرقره را به طور مداوم تعدیل می کنند و به جای روشن/خاموش ناگهانی، کنترل سرعت را امکان پذیر می کنند.

شیرهای کنترل فشار

شیرهای کمکی حداکثر سقف فشار سیستم را تنظیم می کنند. شیرهای کاهنده فشار ثابت و کمتری را در مدار ثانویه حفظ می کنند. دریچه‌های ترتیبی، محرک دوم را تنها پس از رسیدن مدار اول به فشار تنظیم شده راه‌اندازی می‌کنند - برای بستن و تشکیل توالی‌ها مفید است. دریچه‌های ضد تعادل با نیاز به حداقل فشار پیلوت قبل از اینکه محرک را پایین بیاورند، بار را در موقعیت خود نگه می‌دارند و از فرود کنترل‌نشده تحت نیروی گرانش جلوگیری می‌کنند.

شیرهای کنترل جریان

شیرهای کنترل جریان جریان سیال را برای تنظیم سرعت محرک محدود می کنند. یک شیر سوزنی ساده یک روزنه قابل تنظیم ایجاد می کند. کنترل‌های جریان جبران‌شده با فشار، نرخ جریان ثابت را بدون توجه به تغییرات بار حفظ می‌کنند - اگر بار افزایش یابد و فشار سیستم افزایش یابد، جبران‌کننده به‌طور خودکار تنظیم می‌شود تا جریان (و در نتیجه سرعت محرک) ثابت بماند. این در کاربردهایی مانند محورهای تغذیه پرس یا درایوهای نوار نقاله که سرعت ثابت بدون توجه به نوسان بار اهمیت دارد، بسیار مهم است.

محرک های هیدرولیک: تبدیل فشار سیال به کار

عملگرها جایی هستند که انرژی هیدرولیک به کار مکانیکی مفید تبدیل می شود. دو دسته اصلی اکثریت قریب به اتفاق کاربردها را پوشش می دهند: محرک های خطی (سیلندر) و محرک های دوار (موتورهای هیدرولیک).

سیلندرهای هیدرولیک

یک سیلندر هیدرولیک فشار سیال را به نیرو و حرکت خطی تبدیل می کند. سیال تحت فشار وارد انتهای کلاهک می شود و پیستون را فشار می دهد و میله را گسترش می دهد. برای جمع شدن، مایع وارد انتهای میله می شود. از آنجا که میله بخشی از ناحیه انتهای میله را اشغال می کند، نیروی کشش همیشه از نیروی پسرفت فراتر می رود در فشار یکسان - یک ملاحظات طراحی که باید در کاربردهای بستن، شکل‌دهی و بلند کردن در نظر گرفته شود.

انواع سیلندرها عبارتند از: سیلندرهای میله ای (به راحتی در سرویس، به طور گسترده در اندازه های مته استاندارد از 25 میلی متر تا 200 میلی متر در دسترس هستند)، سیلندرهای جوشی (فشار جمع و جور، درجه فشار بالاتر)، و سیلندرهای تلسکوپی (چند مرحله تو در تو برای سکته طولانی در طول فروریخته کوتاه، رایج در کامیون های کمپرسی). سیلندرهای سنگین مورد استفاده در پرس های هیدرولیک به طور معمول دسته می شوند نیروهای بیش از 500 تن .

موتورهای هیدرولیک

موتورهای هیدرولیک جریان و فشار سیال را به حرکت دورانی پیوسته تبدیل می کنند. موتورهای دنده، موتورهای پره و موتورهای پیستونی مشابه پمپ های خود را در طراحی منعکس می کنند اما در تبدیل انرژی معکوس عمل می کنند. موتورهای پیستونی شعاعی با گشتاور بالا و سرعت کم در محرک‌های چرخ، وینچ‌ها و درایوهای نوار نقاله استفاده می‌شوند که در آن اتصال مستقیم به بار باعث حذف گیربکس‌ها می‌شود. یک موتور چرخ در یک کامیون حمل و نقل معدن بزرگ ممکن است مفید باشد بیش از 10000 نیوتن متر گشتاور از بسته ای که درون خود توپی چرخ قرار می گیرد.

سیال هیدرولیک: چرا بیشتر از آن چیزی که مردم تصور می کنند اهمیت دارد

سیال هیدرولیک صرفاً وسیله ای نیست که فشار را حمل می کند - به طور همزمان روان کننده هر پمپ، شیر و محرک در مدار است. انتخاب آن به طور مستقیم بر کارایی سیستم، عمر قطعات و خطر خرابی تأثیر می گذارد. استفاده از سیال نامناسب، یا اجازه دادن به یک سیال خوب تجزیه شود، یکی از دلایل اصلی خرابی سیستم هیدرولیک در این زمینه است.

سیالات مبتنی بر روغن معدنی (درجات ISO VG 46 و ISO VG 68 رایج ترین هستند) در اکثر سیستم های هیدرولیک صنعتی و متحرک استفاده می شود. آنها روانکاری عالی، پایداری حرارتی خوب و در دسترس بودن تجاری گسترده را ارائه می دهند. ISO VG 46 انتخاب پیش فرض برای اکثر تاسیسات HPU صنعتی است که بین 20 تا 50 درجه سانتیگراد محیط کار می کنند.

در کاربردهای نزدیک شعله های آتش، سطوح داغ، یا در محیط هایی که خطر آتش سوزی یک نگرانی نظارتی است - کارخانه های فولاد، ریخته گری، استخراج زیرزمینی - سیالات مقاوم در برابر آتش الزامی هستند. گزینه ها شامل مخلوط آب-گلیکول (HFC)، استرهای فسفات (HFD) و مایعات زیست تخریب پذیر مبتنی بر سبزیجات است. هر کدام دارای الزامات سازگاری خاصی برای مهر و موم، پوشش و فلزات هستند. به عنوان مثال، سیالات استر فسفات، به مهر و موم های پلی اورتان حمله می کنند و هنگام تعویض روغن معدنی، نیاز به شستشوی کامل سیستم و تعویض آب بندی دارند.

آلودگی سیال باعث حدود 70 تا 80 درصد خرابی های سیستم هیدرولیک می شود. آلودگی ذرات - بقایای سایش فلز، خاک بلعیده شده، شن و ماسه ریخته گری - به عنوان یک ماده ساینده در فاصله پمپ و شیر اندازه گیری شده در میکرون عمل می کند. کدهای پاکیزگی ISO (ISO 4406) سطوح آلودگی را بر اساس تعداد ذرات در میلی لیتر در سه محدوده اندازه طبقه بندی می کنند. اکثر تولید کنندگان پمپ پیستونی به تمیزی سیال نیاز دارند ISO 16/14/11 یا بهتر برای حفظ اعتبار گارانتی دستیابی و حفظ آن سطح نیازمند فیلترهای خط برگشت با راندمان بالا، فیلترهای تنفسی در نقاط پرکننده مخزن و برنامه‌های منظم نمونه‌برداری روغن است.

چگونه یک مدار هیدرولیک کامل گام به گام کار می کند

ردیابی سیال از طریق یک مدار کار کامل باعث می شود تا تعامل بین تمام اجزا روشن شود. در زیر یک سیستم هیدرولیک صنعتی معمولی در مرکز باز که توسط یک واحد برق هیدرولیک که یک سیلندر دو اثر را هدایت می کند، تغذیه می شود.

1. سیال در حالت استراحت در مخزن. را HPU motor is off. Fluid sits in the tank at atmospheric pressure, conditioned and filtered from the previous cycle.
2. موتور روشن می شود، پمپ سیال را می کشد. را electric motor drives the pump shaft. The pump creates a low-pressure zone at its inlet, drawing fluid through the suction strainer and into the pump housing.
3. پمپ خط تغذیه را تحت فشار قرار می دهد. را pump displaces fluid into the pressure line. Because the directional valve is in its neutral (center) position, flow circulates back to tank through the unloaded center passage at low pressure — minimizing energy consumption during standby.
4. اپراتور یا سیستم کنترل به شیر جهت سیگنال می دهد. یک شیر برقی قرقره سوپاپ را جابجا می کند و خط تغذیه پمپ را به درگاه انتهایی سیلندر وصل می کند و پورت انتهای میله را به خط برگشت متصل می کند.
5. سیلندر تحت بار گسترش می یابد. سیال تحت فشار وارد انتهای کلاهک می شود و نیرویی را روی صفحه پیستون ایجاد می کند. سیلندر امتداد می یابد و سیال را از انتهای میله از طریق دریچه و به خط برگشت جابجا می کند.
6. فشار سیستم برای رسیدن به مقاومت بار افزایش می یابد. اگر بار سنگین باشد، فشار سیستم تا زمانی که تعادل نیرو برآورده شود بالا می رود. اگر تقاضا از نقطه تنظیم شیر تسکین بیشتر شود، شیر تخلیه باز می شود و جریان اضافی را به مخزن هدایت می کند و از فشار بیش از حد جلوگیری می کند.
7. مایع برگشتی از فیلتر و مبدل حرارتی عبور می کند. سیال برگشتی از محرک از فیلتر خط برگشت عبور می کند و آلودگی به دست آمده در طول چرخه کار را از بین می برد. اگر مبدل حرارتی نصب شده باشد، دمای سیال در اینجا مدیریت می شود.
8. سیال به مخزن باز می گردد، چرخه تکرار می شود. سیال شرطی شده دوباره وارد مخزن می شود، هوا جدا می شود و سیال برای تقاضای بعدی آماده است.

سیستم‌های هیدرولیک مرکز باز در مقابل سیستم‌های هیدرولیک مرکز بسته

را terms open-center and closed-center describe what happens to flow when all directional valves are in their neutral (unactuated) position. This distinction has significant consequences for system efficiency, response, and design complexity.

سیستم های مرکز باز

در یک سیستم با مرکز باز، جریان پمپ زمانی که هیچ محرکی در کار نیست از طریق گذرگاه‌های مرکزی باز شیرهای جهت به مخزن باز می‌گردد. پمپ در حالت آماده به کار با فشار کم کار می کند و تولید گرما و سایش پمپ را کاهش می دهد. پمپ های دنده ای با جابجایی ثابت برای مدارهای مرکز باز مناسب هستند. این معماری غالب در تراکتورهای کشاورزی، لیفتراک ها و تجهیزات سیار ساده تر است.

سیستم های مرکز بسته

در یک سیستم مرکز بسته، تمام پورت های شیر در موقعیت خنثی مسدود می شوند. پمپ باید دارای جابجایی متغیر باشد (یا از یک انباشته کننده استفاده کند) تا با فشار کامل در برابر پورت های مسدود شده، از هدر نرود. پمپ‌های پیستونی متغیر جبران‌شده با فشار، جفت‌های استاندارد هستند - هنگامی که نیازی به محرک وجود ندارد، آنها به جریان نزدیک به صفر می‌رسند و فشار تنظیم‌شده را با حداقل هزینه انرژی حفظ می‌کنند. سیستم‌های مرکز بسته از چندین محرک مستقل پشتیبانی می‌کنند که به طور همزمان در فشارهای مختلف کار می‌کنند و آنها را به استانداردی در ماشین‌های صنعتی پیچیده، سیستم‌های تست سروو هیدرولیک و طرح‌های پیشرفته واحد قدرت هیدرولیک برای اتوماسیون تولید تبدیل می‌کند.

کاربردهای دنیای واقعی که به سیستم های هیدرولیک بستگی دارد

را diversity of hydraulic applications reflects the technology's unique combination of high force density, controllability, and reliability in harsh environments.

تجهیزات ساختمانی و خاکبرداری

یک بیل مکانیکی 30 تنی ممکن است دارای پنج یا چند مدار هیدرولیک به طور مستقل کنترل شوند - بوم، بازو، سطل، چرخش و سفر - که همگی توسط یک یا دو HPU تامین می شوند که جریان های ترکیبی را تولید می کنند. بیش از 400 لیتر در دقیقه در 350 بار . سیستم هیدرولیک اپراتورها را قادر می‌سازد تا به طور همزمان ساختار فوقانی را بچرخانند در حالی که بوم را پایین می‌آورند و سطل را پیچ می‌دهند - یک حرکت هماهنگ سه محوره که با اتصالات مکانیکی تقریبا غیرممکن است. بولدوزرهای خزنده، لودرهای چرخدار، موتور گریدرها و سنگ شکن های هیدرولیک همگی به اصول هیدرولیکی اصلی یکسانی بستگی دارند.

پرس های صنعتی و ماشین های قالب گیری

پرس های مهر زنی فلزی، چکش های آهنگری، پرس های کشش عمیق و پرس های قالب گیری فشرده سازی لاستیکی همگی برای تولید نیروی اولیه خود به سیستم های هیدرولیک متکی هستند. ممکن است یک پرس آهنگری هیدرولیک بزرگ ایجاد شود 80000 کیلونیوتن (8000 تن) نیروی تشکیل دهنده واحد برق هیدرولیک برای چنین پرس یک نصب اساسی است - اغلب مجموعه های پمپ های متعدد با قدرت موتور ترکیبی بیش از 1000 کیلو وات - با این حال سرعت و نیروی حرکت پرس را می توان با دقت در سطح میلی متر از طریق مدارهای شیر متناسب با سروو کنترل کرد.

ماشین های قالب گیری تزریقی

ماشین‌های قالب‌گیری تزریقی هیدرولیک معمولی از یک HPU مرکزی برای تامین انرژی گیره، تزریق، چرخش پیچ و توالی‌های بیرون‌کشی استفاده می‌کنند. یک دستگاه نیروی گیره 1000 تنی به یک سیستم هیدرولیک نیاز دارد که بتواند این نیرو را به طور مکرر در زمان های چرخه کوتاه 10 تا 15 ثانیه ایجاد کند. HPU های پمپ با جابجایی متغیر با محورهای تزریق دریچه سروو ترکیبی از نیروی گیره بالا و مشخصات سرعت تزریق دقیق را ارائه می دهند که کیفیت قطعات پلاستیکی مدرن نیاز دارد.

سیستم های هوافضا و هواپیما

هواپیماهای تجاری از سیستم های هیدرولیک استفاده می کنند 3000–5000 psi (207–345 bar) برای به حرکت درآوردن سطوح کنترل پرواز، ارابه فرود، ترمز چرخ ها و معکوس کننده های رانش. یک بوئینگ 737 دارای سه سیستم هیدرولیک مستقل با ظرفیت سیال ترکیبی تقریباً 90 لیتر است. معماری افزونگی تضمین می کند که هیچ نقصی نمی تواند هواپیما را از قدرت هیدرولیک به سطوح بحرانی محروم کند. HPU های هواپیما (که در هوانوردی بسته های قدرت هیدرولیک نامیده می شوند) از پمپ های موتور محور، پمپ های موتور الکتریکی و توربین های هوای رم به عنوان منابع پشتیبان استفاده می کنند.

کاربردهای دریایی و دریایی

جلوگیری از فوران زیر دریا (BOPs) در چاه‌های نفت و گاز از باتری‌های هیدرولیکی از پیش شارژ شده برای بستن عناصر آب‌بندی عظیم قوچ و حلقوی در مواقع اضطراری استفاده می‌کند. سیستم‌های هیدرولیک در جرثقیل‌های دریایی، وینچ‌های لنگر، و کشنده‌های لوله‌گذاری در پاشش نمک، ارتعاش و دمای شدید عمل می‌کنند که به سرعت جایگزین‌های الکتریکی را تخریب می‌کنند. ماهیت خود روان کننده سیال هیدرولیک و تحمل اجزای هیدرولیک در برابر بارهای ضربه ای، هیدرولیک را به تنها گزینه عملی در این محیط ها تبدیل کرده است.

خطاهای رایج سیستم هیدرولیک و نحوه تشخیص آنها

حتی سیستم های هیدرولیک که به خوبی نگهداری می شوند نیز دچار ایراد می شوند. دانستن اینکه کدام علائم به کدام علت ریشه ای اشاره دارد، زمان عیب یابی را به طور چشمگیری کوتاه می کند.

عملکرد آهسته یا ضعیف محرک

اگر سیلندر به آرامی گسترش می یابد یا موتور زیر سرعت نامی کار می کند، ابتدا جریان و فشار خروجی پمپ را بررسی کنید. یک پمپ دنده فرسوده ممکن است از دست بدهد 15 تا 25 درصد از جریان نامی آن از طریق نشت داخلی قبل از اینکه اپراتور متوجه علائم واضح شود. خوانش گیج فشار پایین تر از نقطه تنظیم سوپاپ تخلیه تحت بار، نشان دهنده سایش پمپ یا نیمه باز بودن شیر تخلیه است. نشتی داخلی در یک سیلندر (با عبور از مهر و موم های پیستون) باعث خزش تحت بار پایدار می شود - قابل آزمایش با اعمال فشار کامل و اندازه گیری اینکه آیا سیلندر با سوپاپ جهت مسدود می شود یا خیر.

تولید گرمای بیش از حد

دمای کار بالای 60 تا 70 درجه سانتیگراد باعث تسریع تخریب سیال، خرابی آب بندی و سایش پمپ می شود. دلایل رایج عبارتند از تنظیم شیر تسکین بسیار نزدیک به فشار کاری (که باعث تخلیه مداوم جریان اضافی می شود)، مسدود شدن یا کوچک بودن مبدل حرارتی، حجم ناکافی مخزن، یا یک سیال آلوده با ویسکوزیته کاهش یافته است. سیستمی که به طور مداوم گرم کار می کند مجموعه ای از مهر و موم ها را در کسری از عمر معمولی خود مصرف می کند.

عملکرد پمپ پر سر و صدا

کاویتاسیون - تشکیل و فروپاشی حباب های بخار در ورودی پمپ - باعث ایجاد صدای خراش یا ساییدن متمایز می شود و باعث آسیب شدید فرسایشی به قسمت های داخلی پمپ می شود. این به دلیل یک خط مکش محدود، یک صافی مکش مسدود شده، مایعی که خیلی سرد و چسبناک است، یا سطح مخزن بسیار پایین ایجاد می شود. هوادهی، که در آن هوا از طریق مهر و موم شفت نشتی یا اتصالات مکش شل وارد می شود، صدای ناله یا کف با صدای بلندتری در مخزن ایجاد می کند. هر دو شرایط باید به سرعت اصلاح شوند تا از تخریب پمپ جلوگیری شود.

نشتی خارجی

نشت سیال هیدرولیک هم یک مشکل عملیاتی و هم یک خطر محیطی و آتش سوزی است. نشتی اتصالات اغلب در مونتاژ نامناسب ردیابی می شود - اتصالات رزوه ای با گشتاور زیاد یا کم گشتاور، سطوح آب بندی آسیب دیده، یا اشکال رزوه نادرست (مثلاً مخلوط کردن NPT و BSP). نشتی آب‌بند میله سیلندر نشان‌دهنده فرسوده یا آسیب‌دیدگی مهر و موم میله‌ها، سطوح میله‌های تراشه‌دار یا بارگذاری جانبی بیش از حد روی میله است. در هر مورد، هنگامی که منبع به درستی شناسایی شود، تعمیر ساده است.

بهترین روش های نگهداری سیستم هیدرولیک

را majority of hydraulic system failures are preventable with structured maintenance. The following practices, applied consistently, will extend component life and reduce unplanned downtime.

• نمونه برداری و آنالیز روغن: هر 500 تا 1000 ساعت کارکرد یک نمونه سیال از یک نقطه متلاطم و زنده در مدار بگیرید. تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی تعداد ذرات، ویسکوزیته، محتوای آب، تعداد اسید و فلزات سایش عنصری را گزارش می دهد. نتایج پرطرفدار در چندین نمونه، مشکلات را قبل از اینکه باعث شکست شوند، شناسایی می کند.
• تعویض فیلتر طبق برنامه: فواصل زمانی سازنده را دنبال کنید یا بهتر است فیلترها را در شرایط نشانگر فشار دیفرانسیل تعویض کنید. یک نشانگر بای پس که پاشیده است به این معنی است که مایع آلوده بدون فیلتر در گردش است - یک رویداد جدی که نیاز به بررسی علت اصلی دارد.
• سطح مخزن و نگهداری تنفس: سطح را روزانه در دستگاه های با چرخه کاری بالا بررسی کنید. فیلترهای تنفسی مخزن را طبق برنامه تولیدکننده تعویض کنید - گرفتگی تنفس خلاء در مخزن ایجاد می کند که به کاویتاسیون کمک می کند. اکثر دستگاه های تنفسی باید هر بار تعویض شوند 1000-2000 ساعت در محیط های صنعتی معمولی
• کوپلینگ و تراز موتور: عدم هماهنگی بین موتور HPU و پمپ باعث ایجاد بارهای جانبی شعاعی بر روی یاتاقان شفت پمپ می شود که برای آنها طراحی نشده است. حتی 0.1 میلی متر ناهماهنگی موازی می تواند عمر بلبرینگ را به نصف کاهش دهد. تراز لیزری در حین نصب و پس از هر تعویض موتور یا پمپ بهترین عمل است.
• بازرسی شلنگ و اتصالات: شیلنگ های هیدرولیک بدون توجه به ظاهر، عمر مفیدی دارند. بسیاری از تولید کنندگان توصیه می کنند شیلنگ ها را در a چرخه شش ساله در کاربردهای صنعتی شیلنگ ها را هر سه ماه یکبار از نظر ساییدگی، انحراف، ترک خوردگی پوشش و یکپارچگی آبگیر بررسی کنید. خرابی شلنگ در 350 بار یک رویداد ایمنی جدی است.
• تایید دریچه کمکی: با استفاده از گیج و دبی سنج کالیبره شده، فشار ترک دریچه تسکین را بررسی کنید. یک شیر کمکی که به زیر نقطه تنظیم خود فرو رفته باشد، حداکثر نیروی سیستم را محدود خواهد کرد. یکی که باز شده باشد از افزایش فشار جلوگیری می کند.

هیدرولیک در مقابل پنوماتیک در مقابل الکترومکانیک: چه زمانی باید هر کدام را انتخاب کرد

هر سه فناوری قدرت را انتقال و کنترل می کنند، اما هر کدام دارای یک پوشش عملکردی هستند که به وضوح نسبت به سایرین ارجحیت دارد.

سیستم‌های پنوماتیک از هوای فشرده با فشار 6 تا 12 بار استفاده می‌کنند و برای محرک‌های خطی با چرخه بالا و سبک ایده‌آل هستند: بستن، انتقال قطعات، پرس‌های کوچک و ابزارهای پنوماتیک. مزایای آنها تمیز (بدون آلودگی روغن)، زمان چرخه سریع و هزینه کم قطعات است. محدودیت آنها قدرت خروجی است - یک سیلندر پنوماتیکی با سوراخ 63 میلی متری در 6 بار حدود 1870 نیوتن، کسری از توانایی همتای هیدرولیک خود در همان اندازه سوراخ ایجاد می کند.

محرک های الکترومکانیکی (سرو موتور گیربکس یا گیربکس سروو موتور) بالاترین دقت موقعیت یابی و ساده ترین نظارت انرژی را ارائه می دهند. آنها به طور فزاینده ای با هیدرولیک در محدوده نیرو تا حدودی رقابت می کنند 200 کیلونیوتن برای محورهای خطی بالاتر از این آستانه، اندازه موتور و گیربکس غیر عملی می شود و سیلندرهای هیدرولیک از نظر فنی و اقتصادی برتر می مانند.

هنگامی که نیروی مورد نیاز از 200 کیلونیوتن فراتر رود، زمانی که بارهای ضربه ای و تحمل اضافه بار حیاتی هستند، زمانی که محرک باید تحت بار پایدار و بدون مصرف مداوم نیرو، موقعیت خود را حفظ کند، یا زمانی که محیط عملیاتی - گرما، لرزش، شستشو، خطر انفجار - راه حل های الکتریکی را مستثنی یا پیچیده می کند، هیدرولیک انتخاب واضحی است. توانایی واحد برق هیدرولیک برای تامین محرک های متعدد در فشارها و جریان های مختلف از یک منبع تغذیه واحد، همچنین مزایای معماری سیستم را فراهم می کند که تکرار آن با درایوهای الکترومکانیکی توزیع شده دشوار است.