چگونه هیدرولیک کار می کند: اصول، اجزا و سیستم ها

چگونه هیدرولیک کار می کند: اصل اصلی

هیدرولیک با استفاده از مایع تحت فشار - تقریباً همیشه روغن - برای انتقال نیرو و حرکت از یک نقطه به نقطه دیگر کار می کند. فیزیک زیربنایی از قانون پاسکال می آید، که بیان می کند فشار اعمال شده به یک سیال محدود به طور یکسان در تمام جهات در سراسر سیال منتقل می شود. به زبان ساده: یک انتهای یک سیستم مهر و موم شده و پر از مایع را فشار دهید، و این نیرو فورا و یکنواخت به هر جایی که شما آن را هدایت می کنید منتقل می شود.

این باعث می شود که هیدرولیک فوق العاده مفید باشد. یک نیروی نسبتاً کوچک اعمال شده در یک منطقه بزرگ می تواند نیروی خروجی عظیمی را در یک منطقه کوچکتر ایجاد کند - یا همان نیرو می تواند بار را در فاصله زیادی با کنترل دقیق حرکت دهد. آن ترکیب از ضرب نیرو، دقت و فشردگی به همین دلیل است که سیستم‌های هیدرولیک قدرت بیل‌های مکانیکی، ارابه فرود هواپیما، پرس‌های صنعتی و صدها ماشین دیگر که نیاز به تحمل بارهای جدی بدون اتصالات مکانیکی عظیم دارند.

در قلب اکثر تاسیسات هیدرولیک مدرن قرار دارد واحد برق هیدرولیک (HPU) - یک مجموعه مستقل که سیال تحت فشار را تولید، شرایط، و به محرک هایی که کار واقعی را انجام می دهند، می رساند. درک نحوه عملکرد کل سیستم به معنای درک آنچه در هر مرحله اتفاق می افتد، از مخزن گرفته تا سیلندر و دوباره.

قانون پاسکال و فیزیک پشت ضرب نیرو

بلز پاسکال اصل خود را در دهه 1650 تدوین کرد، اما کاربردهای مهندسی آن در طول انقلاب صنعتی مطرح شد. قانون ساده است: در یک سیال ساکن، هر تغییر فشار در یک نقطه بدون از دست دادن به هر نقطه دیگر در سیال منتقل می شود. هیچ اهرم مکانیکی یا کاهش دنده وجود ندارد - سیال خود سیگنال را حمل می کند.

نتیجه عملی یک معادله ساده اما قدرتمند است:

نیرو = فشار × مساحت

اگر 100 بار به سیلندر با مساحت پیستون 50 سانتی متر مربع فشار وارد کنید، نیروی خروجی 50000 نیوتن - تقریباً 5 تن است. مساحت پیستون را تا 500 سانتی‌متر مربع با فشار یکسان افزایش دهید و 500000 نیوتن یا 50 تن دریافت می‌کنید. پمپ تولید کننده آن 100 بار تغییر نمی کند. فقط اندازه سیلندر نیروی خروجی را تغییر می دهد. تطبیق این مقیاس پذیری با سیستم های صرفاً مکانیکی با فشردگی قابل مقایسه غیرممکن است.

هر چند یک معامله وجود دارد. شما نمی توانید چیزی را بیهوده بدست آورید. یک سیلندر بزرگتر که نیروی بیشتری اعمال می کند، زمانی که با سرعت جریان یکسان عرضه شود، کندتر حرکت می کند. رابطه بین جریان، فشار و سرعت ثابت است: با بزرگ کردن پیستون نیرو را افزایش دهید و پیستون برای خروجی پمپ یکسان به نسبت کندتر حرکت می کند. به همین دلیل است که طراحان سیستم های هیدرولیک باید اندازه محرک، ظرفیت پمپ و فشار عملیاتی را برای هر کاربرد متعادل کنند.

چرا از مایع به جای اتصالات هوا یا مکانیکی استفاده می شود؟

مایعات اساساً در فشارهای کاری عملی تراکم ناپذیر هستند. روغن هیدرولیک فشرده شده تا 350 بار کمتر از 2 درصد حجم را تغییر می دهد. این تراکم‌ناپذیری تقریباً به این معنی است که محرک‌های هیدرولیک تقریباً فوراً پاسخ می‌دهند و موقعیت خود را در زیر بار بدون رانش نگه می‌دارند - سیستم‌های پنوماتیکی (مبتنی بر هوا) نمی‌توانند مطابقت داشته باشند، زیرا هوا تراکم‌پذیر است و بیشتر شبیه فنر عمل می‌کند. برای کاربردهایی که نیاز به نگهداری دقیق بار دارند، مانند جرثقیل که بار را در هوا نگه می‌دارد یا فشاری که نیروی گیره را حفظ می‌کند، هیدرولیک انتخاب پیش‌فرض است.

پیوندهای مکانیکی - دنده‌ها، اهرم‌ها، پیچ‌های سربی - از نظر تئوری می‌توانند کارهای مشابهی را انجام دهند، اما در سطوح نیروی بالا بسیار زیاد و سنگین می‌شوند. پرس هیدرولیک 100 تنی در یک کارگاه قرار می گیرد. معادل مکانیکی یک ساختمان را پر می کند.

اجزای اصلی یک سیستم هیدرولیک

هر مدار هیدرولیک - از یک دکل لیفتراک ساده گرفته تا یک سیستم پیچیده فرمان کشتی - دارای مجموعه مشترکی از اجزای اصلی است. هر کدام کار خاصی دارند و خرابی هر یک از بخش‌ها معمولاً کل سیستم را خراب می‌کند.

مخزن

مخزن سیال هیدرولیک را زمانی که در سیستم گردش نمی کند ذخیره می کند. این کار بیش از فقط نگه داشتن روغن را انجام می دهد - یک مخزن خوب طراحی شده به حباب های هوا اجازه می دهد تا از سیال خارج شوند (هوادهی)، اجازه می دهد گرما از بین برود و ذرات آلاینده را ته نشین می کند. اندازه اکثر مخازن به گونه ای است که حداقل سه تا پنج برابر دبی پمپ در دقیقه را در خود نگه می دارد و به روغن زمان کافی برای ماندگاری می دهد تا قبل از چرخش مجدد خود را آماده کند. در مجموعه‌های واحد برق هیدرولیک صنعتی، مخزن معمولاً یک مخزن فولادی جوش داده شده با پورت‌های بازرسی، شمع‌های تخلیه، سطح سنج‌ها و یک فیلتر تنفسی است که امکان تبادل هوا را بدون ایجاد آلودگی فراهم می‌کند.

پمپ هیدرولیک

پمپ انرژی مکانیکی (از یک موتور الکتریکی یا موتور) را به جریان سیال تبدیل می کند. مستقیماً فشار ایجاد نمی کند - جریان ایجاد می کند. فشار تنها زمانی افزایش می یابد که آن جریان با مقاومت در مدار مواجه شود. سه نوع پمپ اصلی مورد استفاده در سیستم های هیدرولیک عبارتند از:

• پمپ های دنده ای - ساده، قوی و ارزان؛ جابجایی ثابت؛ در کاربردهای کم فشار تا حدود 200 تا 250 بار رایج است
• پمپ های پره ای - ساکت تر از پمپ های دنده ای، قابلیت فشار متوسط، مناسب برای ماشین ابزارهایی که به صدای کم نیاز دارند.
• پمپ های پیستونی - بالاترین راندمان و قابلیت فشار، اغلب تا 400-700 بار. موجود در جابجایی ثابت یا متغیر؛ انتخاب استاندارد برای برنامه های کاربردی صنعتی و موبایلی

پمپ‌های پیستونی با جابجایی متغیر بسیار ارزشمند هستند زیرا خروجی خود را مطابق با تقاضای واقعی تنظیم می‌کنند و در مقایسه با پمپ‌های جابجایی ثابت که باید جریان اضافی را بر روی یک شیر تسکین عبور دهند، اتلاف انرژی را به‌طور چشمگیری کاهش می‌دهند.

شیرهای کنترل

سوپاپ ها جریان سیال را در سراسر مدار هدایت، تنظیم و محدود می کنند. دسته بندی های اصلی عبارتند از:

• شیرهای کنترل جهت (DCV) - تعیین کنید که کدام محرک جریان را دریافت می کند و در کدام جهت حرکت می کند. معمولاً برای کنترل از راه دور یا خودکار با شیر برقی کار می کند
• شیرهای کاهش فشار - به عنوان سقف ایمنی سیستم عمل کنید. هنگامی که فشار از نقطه تنظیم شده فراتر رود، باز می شوند و جریان را به مخزن منحرف می کنند و از آسیب جزئی جلوگیری می کنند
• شیرهای کنترل جریان - سرعت جریان به یک محرک را اندازه گیری کنید و سرعت آن را مستقل از تغییرات بار کنترل کنید
• شیرهای چک - اجازه دهید جریان فقط در یک جهت باشد، قطعات را از فشار برگشتی محافظت کرده و از جابجایی بار جلوگیری می کند

محرک ها: سیلندرها و موتورها

عملگرها انرژی سیال را دوباره به کار مکانیکی تبدیل می کنند. سیلندرهای هیدرولیک حرکت خطی ایجاد می کنند - میله پیستونی در حال گسترش و جمع شدن است. موتورهای هیدرولیک حرکت چرخشی ایجاد می کنند، دقیقاً مانند پمپی که به صورت معکوس کار می کند. نیروهای سیلندر معمولاً از چند کیلونیوتون برای ماشین آلات کوچک تا ده ها هزار کیلونیوتون در پرس های صنعتی سنگین و تجهیزات بالابر دریایی.

فیلترها و مبدل های حرارتی

آلودگی عامل شماره یک خرابی قطعات هیدرولیک است - مطالعات سازنده قطعات به طور مداوم این موضوع را نشان می دهد 70 تا 80 درصد خرابی های هیدرولیک به آلودگی مایعات فیلترها ذرات جامد را حذف می کنند. اکثر سیستم های صنعتی سطوح پاکیزگی ISO 16/14/11 یا بهتر را هدف قرار می دهند. مبدل های حرارتی (کولرهای روغن) دمای سیال را در محدوده کاری توصیه شده، معمولاً 30 تا 60 درجه سانتی گراد برای سیستم های روغن معدنی نگه می دارند. گرمای بیش از حد مداوم، ویسکوزیته روغن را کاهش می دهد، اکسیداسیون را تسریع می کند و عمر آب بندی را به طور چشمگیری کوتاه می کند.

پاور یونیت هیدرولیک چیست و چه کاربردی دارد؟

الف واحد برق هیدرولیک (HPU) - که گاهی اوقات بسته قدرت هیدرولیک نیز نامیده می شود - منبع بسته بندی شده انرژی هیدرولیک در یک سیستم است. این موتور، پمپ، مخزن، شیر کمکی، فیلتر و اغلب یک خنک کننده را در یک مجموعه منفرد نصب شده روی لغزش ادغام می کند که می تواند به عنوان یک واحد نصب و راه اندازی شود. HPU "اتاق موتور" مدار هیدرولیک است. همه چیز در پایین دست - سیلندرها، موتورها، سوپاپ ها - به آن متصل می شود.

در تنظیمات صنعتی، یک واحد برق هیدرولیک ممکن است به یک ماشین واحد خدمت کند یا سیال تحت فشار را از طریق یک منیفولد مرکزی به کل خط تولید برساند. پلتفرم‌های فراساحلی معمولاً از HPU‌هایی با توان چند صد کیلووات برای به حرکت درآوردن محافظ‌های فوران، کشش‌کننده‌های رایزر و تجهیزات انتقال لوله استفاده می‌کنند. در مقابل، یک HPU فشرده برای یک پرس فلزی کوچک ممکن است دارای یک موتور 5 کیلووات و یک مخزن 20 لیتری باشد.

ملاحظات طراحی واحد برق هیدرولیک

انتخاب و تعیین یک واحد برق هیدرولیک شامل چندین انتخاب وابسته به هم است:

• فشار عملیاتی - اکثر HPU های صنعتی بین 150 تا 350 بار درجه بندی می شوند. فشارهای بالاتر به محرک‌های کوچک‌تری برای همان نیرو اجازه می‌دهد، اما نیاز به آب‌بندی و شیلنگ درجه بالاتری دارد
• نرخ جریان - سرعت محرک را تعیین می کند. باید با تعداد و اندازه محرک هایی که به طور همزمان سرو می شوند مطابقت داشته باشد
• مخزن capacity - مخازن بزرگتر مدیریت حرارتی و هوادهی را بهبود می بخشد. مخازن کوچک منجر به گرمای بیش از حد و کاویتاسیون می شوند
• نوع موتور - موتورهای الکتریکی برای تاسیسات ثابت استاندارد هستند. موتورهای دیزلی یا بنزینی HPUهای متحرک را در جایی که برق شبکه در دسترس نیست تامین می کنند
• کنترل پیچیدگی - سیستم های روشن/خاموش اولیه برای برنامه های کاربردی ساده مناسب هستند. HPU های تناسبی یا با کنترل سروو اجازه تنظیم دقیق فشار و جریان را می دهند که برای قالب گیری تزریقی، ماشین آلات CNC و دستگاه های تست ضروری است.

الف well-engineered Hydraulic Power Unit also includes instrumentation: pressure gauges, temperature sensors, level switches, and often a PLC or control panel to automate start/stop sequences, monitor fluid condition, and provide fault alarms. This instrumentation transforms a bare HPU into a manageable, maintainable system.

چگونه سیال از طریق یک مدار هیدرولیک کامل جریان می یابد

قدم زدن در یک چرخه عملیاتی کامل نشان می دهد که هر جزء چگونه کمک می کند. یک مدار سیلندر دو اثر ساده را در نظر بگیرید - نوعی که در پرس هیدرولیک یا واحد گیره ماشین ابزار استفاده می شود:

1. موتور الکتریکی موجود در واحد برق هیدرولیک پمپ را راه اندازی و به حرکت در می آورد. پمپ مایع را از طریق یک صافی مکش از مخزن می کشد.
2. پمپ جریان مداوم روغن را به خط فشار وارد می کند. از آنجایی که محرک هنوز حرکت نمی کند، فشار به سرعت افزایش می یابد. شیر تخلیه سیستم این فشار را کنترل می کند و در صورت تجاوز از حداکثر تنظیم شده باز می شود و روغن اضافی را به مخزن باز می گرداند.
3. اپراتور (یا PLC) برق شیر برقی را روی شیر کنترل جهت می دهد و قرقره آن را جابجا می کند. اکنون روغن به انتهای درپوش سیلندر - سمت پر سوراخ - هدایت می شود و میله پیستون را به سمت بیرون فشار می دهد. روغن برگشتی از انتهای میله از طریق DCV و به مخزن جریان می یابد.
4. سیلندر گسترش می یابد و کار را انجام می دهد - فشار دادن، بستن، شکل دادن. فشار سیستم برای مطابقت با بار افزایش می یابد. اگر بار بسیار سنگین باشد، فشار به تنظیم شیر تسکین نزدیک می شود. اگر بار سبک باشد، فشار کم می ماند و مصرف انرژی کم است.
5. برای جمع شدن، شیر برقی خاموش می شود (یا معکوس می شود)، DCV به عقب جابجا می شود و روغن به سمت انتهای میله سیلندر جریان می یابد. پیستون جمع می شود و روغن از انتهای درپوش به مخزن خارج می شود.
6. روغن برگشتی قبل از ورود مجدد به مخزن از فیلتر خط برگشت عبور می کند و هر گونه آلودگی را که در طول چرخه جمع شده است از بین می برد.

این حلقه کامل - از مخزن تا پمپ، شیر، سیلندر، و برگشت به مخزن - یک مدار هیدرولیک بسته است. سیستم‌های مدرن اصلاحاتی را اضافه می‌کنند: پمپ‌های متغیر جبران‌شده با فشار که فقط در صورت نیاز یک محرک، جریان تولید می‌کنند، دریچه‌های متناسبی که امکان افزایش سرعت صاف را فراهم می‌کنند، و انباشته‌کننده‌هایی که سیال تحت فشار را ذخیره می‌کنند تا نیازهای اوج کوتاهی را بدون بزرگ کردن پمپ برآورده کنند.

نقش انباشت کننده ها

الفccumulators deserve special mention because they are often misunderstood. A hydraulic accumulator stores energy in pressurized fluid (bladder or piston types are most common), using compressed nitrogen gas as the energy storage medium. They serve multiple functions: smoothing out pressure pulsations from gear pumps, supplying short bursts of high flow that would require a much larger pump, and maintaining system pressure when the pump is off (for example, holding a clamped workpiece while the machine cycles between operations). In emergency or fail-safe systems — aircraft landing gear, for instance — accumulators provide enough stored energy to complete a critical operation even if the main power source fails.

سیال هیدرولیک: چیست و چرا اهمیت دارد

سیال فقط یک محیط غیرفعال نیست - یک ماده مهندسی حیاتی است. یک سیال هیدرولیک باید به طور همزمان نیرو را انتقال دهد، قطعات متحرک داخل پمپ و شیرها را روغن کاری کند، سطوح فلزی را در برابر خوردگی محافظت کند، در برابر کف مقاومت کند و در محدوده دمایی وسیعی پایدار بماند. انتخاب اشتباه سیال، عمر قطعه را کوتاه می کند و باعث رفتار نامنظم سیستم می شود.

مقایسه انواع سیالات

• روغن معدنی (ISO VG 46 یا 68) - اسب کار هیدرولیک صنعتی؛ روانکاری خوب، در دسترس بودن گسترده، مقرون به صرفه. در جایی که خطر آتش سوزی یا آلودگی محیطی نگران کننده است نامناسب است
• سیالات مقاوم در برابر آتش (HFA، HFB، HFC، HFD) - مورد استفاده در ریخته گری، کارخانه های فولاد، معدن، و سایر محیط هایی که نشت مایع می تواند با منابع احتراق تماس بگیرد. معمولاً گران تر هستند و دارای ویژگی های روانکاری و سازگاری متفاوتی هستند
• مایعات زیست تخریب پذیر (استرهای مبتنی بر روغن گیاهی یا مصنوعی) - مورد نیاز در مکان های حساس به محیط زیست مانند برنامه های کاربردی جنگلداری، دریایی و کشاورزی؛ معمولاً گران تر با عمر سرویس کوتاه تر
• آب گلیکول مخلوط می شود - مقاوم در برابر آتش، اما به یک واحد برق هیدرولیک و اجزای مدار که به طور خاص برای سیالات مبتنی بر آب درجه بندی شده اند، نیاز دارند. نیاز به نظارت دقیق بر محتوای آب دارد

انتخاب درجه ویسکوزیته به دمای عملیاتی بستگی دارد. سیالی که در دمای عملیاتی بسیار رقیق است، روانکاری ناکافی را فراهم می کند. یکی که در هنگام راه اندازی بیش از حد چسبناک است باعث ایجاد حفره (تشکیل حباب های بخار در ورودی پمپ) و اتلاف بیش از حد توان می شود. ISO VG 46 برای اکثر کاربردهای صنعتی با آب و هوای معتدل که در دمای 40 تا 60 درجه سانتیگراد کار می کنند مناسب است. برنامه های کاربردی در آب و هوای سرد یا با سرعت بالا ممکن است به VG 32 یا کمتر نیاز داشته باشند.

سیستم های مرکز باز در مقابل سیستم های مرکز بسته

عبارات "مرکز باز" و "مرکز بسته" توصیف می کنند که وقتی همه محرک ها در حالت استراحت هستند چه اتفاقی برای جریان پمپ می افتد - این یکی از اساسی ترین انتخاب های طراحی در یک سیستم هیدرولیک است.

در یک سیستم مرکز باز دریچه کنترل جهت به جریان پمپ اجازه می دهد تا زمانی که محرک بیکار است به طور مداوم از طریق بدنه شیر به مخزن بازگردد. فشار کم است (فقط برای غلبه بر فشار برگشتی خط برگشت). این ساده و قابل اعتماد است - این چیدمان استاندارد در اکثر تجهیزات متحرک (تراکتور، لیفتراک، ماشین‌آلات ساختمانی) است - اما باعث هدر رفتن انرژی سیال مداوم در گردش می‌شود، حتی زمانی که هیچ کاری انجام نمی‌شود.

در یک سیستم مرکز بسته ، هنگامی که محرک بیکار است، بلوک های شیر جریان می یابد. این سیستم را مجبور می‌کند از یک پمپ جابجایی متغیر (که خروجی آن را در صورت عدم نیاز به جریان نزدیک به صفر می‌کند) یا یک شیر تخلیه که جریان را با فشار بسیار کم به مخزن می‌ریزد، استفاده کند. سیستم های مرکز بسته از نظر انرژی کارآمدتر هستند و در ماشین آلات صنعتی مدرن و تجهیزات سیار با کارایی بالا استاندارد هستند. واحد برق هیدرولیک در این سیستم‌ها اغلب دارای کنترل‌های حسگر بار است، جایی که پمپ جابجایی خود را در زمان واقعی تنظیم می‌کند تا فشاری را که در حال حاضر محرک نیاز دارد حفظ کند - معمولاً 20 تا 30 بار بالاتر از فشار بار.

الکتروهیدرولیک و کنترل تناسبی

هیدرولیک سنتی از شیرهای برقی روشن/خاموش استفاده می کند - محرک یا با سرعت کامل حرکت می کند یا متوقف می شود. هیدرولیک های متناسب جایگزین آن هایی می شوند که دارای دریچه های تناسبی یا سروو هستند که جریان را به طور پیوسته متناسب با سیگنال فرمان الکتریکی تعدیل می کنند. نتیجه کنترل حرکت صاف، قابل برنامه ریزی و بسیار تکرارپذیر است که می تواند با PLC ها، کنترلرهای CNC و سیستم های اتوماسیون مبتنی بر کامپیوتر ادغام شود.

شیرهای متناسب بر اساس اصول هیدرولیکی یکسانی کار می کنند - فشار، جریان، قانون پاسکال - اما یک موتور نیروی خطی یا موتور گشتاور اضافه می کنند که قرقره سوپاپ را با دقت موقعیت می دهد. یک سیگنال 0-10 ولت یا 4-20 میلی آمپر از یک کنترلر به شیر در هر موقعیتی بین کاملا بسته و کاملا باز فرمان می دهد. دریچه های سروو، نوع دقیق تر (و گران قیمت)، می توانند به آن دست پیدا کنند دقت موقعیت یابی زیر 0.01 میلی متر در کاربردهای سیلندر حلقه بسته

طراحی‌های واحد برق هیدرولیک مدرن به طور فزاینده‌ای از کنترل‌های الکتروهیدرولیک در سطح HPU استفاده می‌کنند: پمپ‌های با جابجایی متغیر با کنترل الکترونیکی فشار یا جریان، موتورهای پمپ سروو رانده (که در آن یک درایو الکتریکی با سرعت متغیر جایگزین آرایش پمپ متغیر موتور با سرعت ثابت سنتی می‌شود)، و پایش وضعیت یکپارچه. یک سروو درایو HPU می تواند مصرف انرژی را کاهش دهد 30-60٪ در مقایسه با یک HPU با پمپ ثابت معمولی در کاربردهایی با چرخه های کاری بسیار متغیر، مانند قالب گیری تزریقی یا ریخته گری.

کاربردهای متداول و چرا هیدرولیک برنده هر کدام است

سیستم های هیدرولیک هر جا که نیاز به نیروی زیاد، چگالی توان یا کنترل دقیق بار باشد ظاهر می شوند. دسته بندی های زیر نشان می دهد که چرا هیدرولیک ها علیرغم ظهور جایگزین های الکترومکانیکی غالب باقی می مانند:

تجهیزات ساختمانی و معدنی

بیل مکانیکی ها، بولدوزرها و سنگ شکن های هیدرولیک به هیدرولیک متکی هستند زیرا هیچ فناوری دیگری ترکیبی از نیروی بالا، تغییرات سرعت بی نهایت و قابلیت اطمینان ناهموار را در یک پکیج متحرک و موتوردار ارائه نمی دهد. یک بیل مکانیکی 20 تنی معمولاً دو یا سه پمپ پیستونی با جابجایی متغیر را راه اندازی می کند که توسط موتور دیزلی خود به حرکت در می آیند و در مجموع چند صد لیتر در دقیقه را برای موتورهای چرخشی، موتورهای مسافرتی و سیلندرهای بوم/بازو/سطل تامین می کنند – که همگی به طور همزمان و مستقل قابل کنترل هستند.

شکل دهی فلزات و پرس صنعتی

پرس های فلزی مهر زنی، آهنگری و کشش عمیق از سیلندرهای هیدرولیک استفاده می کنند زیرا نیرو را می توان در تمام طول حرکت ثابت نگه داشت - بر خلاف پرس های مکانیکی خارج از مرکز یا میل لنگ که دارای منحنی نیروی سینوسی هستند. یک پرس هیدرولیک می تواند تناژ کامل را در هر نقطه از حرکت خود نگه دارد، که برای تشکیل صفحه ضخیم یا برای عملیات سکه گذاری دقیق ضروری است. پرس های هیدرولیک صنعتی به طور معمول نیرو تولید می کنند 1000 تا 10000 تن از چیدمان فشرده واحد برق هیدرولیک.

الفerospace and Aviation

الفircraft flight control surfaces, landing gear, and thrust reversers are hydraulically actuated on most large commercial jets. The Boeing 747 runs three independent hydraulic systems, each at 207 بار (3000 psi) ، با مجموع ظرفیت مخزن حدود 600 لیتر. هیدرولیک در اینجا ترجیح داده می شود زیرا آنها بسیار متراکم هستند (کوچک و سبک نسبت به نیروی خروجی)، ذاتاً سفت هستند (سیال تراکم ناپذیر به معنای موقعیت دقیق سطح است) و از نظر حالت های خرابی به خوبی درک می شوند - در یک محیط دارای گواهی ایمنی بسیار مهم است.

دریایی و فراساحلی

تجهیزات فرمان کشتی، جرثقیل های عرشه، پوشش های دریچه، جلوگیری از فوران دریایی و سیستم های کنترل سر چاه زیر دریا، همگی از هیدرولیک استفاده می کنند. واحدهای برق هیدرولیک دریایی برای کار در اتمسفرهای انفجاری (دارای رتبه بندی ATEX) مهندسی شده‌اند و اغلب شامل پمپ‌های اضافی، ذخیره‌کننده‌های پشتیبان اضطراری و نظارت مداوم سیالات می‌شوند. HPU های زیر دریا در اعماقی کار می کنند که فشار محیط از 300 بار فراتر می رود - یک چالش طراحی که نیاز به مخازن جبران فشار و مهر و موم های ویژه اجزای درجه بندی شده دارد.

پردازش پلاستیک و لاستیک

ماشین های قالب گیری تزریقی یکی از بزرگترین بازارهای واحد برای سیستم های هیدرولیک هستند. عملکردهای تزریق، گیره و خروج، هر کدام پروفیل های فشار و جریان متفاوتی را در یک سیکل کوتاه واحد می طلبند. HPU های سروو هیدرولیک به استانداردی در این صنعت تبدیل شده اند و قابلیت نیروی هیدرولیک را با بهره وری انرژی و تکرارپذیری درایوهای الکتریکی ارائه می دهند. زمان چرخه کمتر از 10 ثانیه برای قطعات با حجم بالا رایج است، به این معنی که HPU ممکن است صدها هزار چرخه را در سال انجام دهد - دوام و قابلیت اطمینان بسیار مهم است.

سیستم های هیدرولیک در مقابل پنوماتیک در مقابل سیستم های الکترومکانیکی

هر فناوری انتقال قدرت دارای نقاط قوت واقعی و نقاط ضعف واقعی است. انتخاب بین سیستم های هیدرولیک، پنوماتیک و الکترومکانیکی (بال اسکرو، موتور خطی، قفسه و پینیون) به سطح نیرو، سرعت، دقت، محیط و هزینه کل مالکیت بستگی دارد.

محرک های خطی الکترومکانیکی (به ویژه آنهایی که توسط موتورهای سروو از طریق بال اسکروها هدایت می شوند) نفوذ قابل توجهی به کاربردهایی داشته اند که زمانی تحت سلطه هیدرولیک بودند - به ویژه در مواردی که پاکیزگی، بهره وری انرژی و موقعیت یابی دقیق اولویت هستند، مانند تولید دارو یا تجهیزات نیمه هادی. با این حال، در سطوح نیرو بیش از حدود 50 تا 100 کیلونیوتن، اندازه فیزیکی و هزینه جایگزین های الکترومکانیکی بسیار زیاد می شود و هیدرولیک بی بدیل باقی می ماند.

مشکلات رایج سیستم هیدرولیک و نحوه تشخیص آنها

سیستم های هیدرولیک وقتی مشکلی پیش می آید علائم واضحی را نشان می دهند. دانستن اینکه هر یک از علائم به چه چیزی اشاره می کند، زمان تشخیص را به طور چشمگیری کاهش می دهد.

عملکرد آهسته یا ضعیف محرک

هنگامی که یک سیلندر به آرامی امتداد می یابد یا نمی تواند به نیروی کامل برسد، مشکوکین معمول عبارتند از: پمپ فرسوده (بای پس داخلی که بازده حجمی را کاهش می دهد)، یک سوپاپ کمکی که پایین آمده یا باز گیر کرده است، یک تعادل نشتی یا سوپاپ نگهدارنده بار، یا بای پس سیلندر داخلی از سیل های فرسوده گذشته است. بررسی فشار سیستم با یک گیج در خروجی پمپ بلافاصله نشان می دهد که آیا پمپ فشار نامی تولید می کند یا خیر. اگر فشار پمپ نرمال است اما محرک کند است، خطا در پایین دست است - احتمالاً یک سوپاپ یا خود سیلندر.

گرمای بیش از حد

روغن هیدرولیک که در دمای بالای 60 تا 70 درجه سانتیگراد کار می کند به سرعت تجزیه می شود، ویسکوزیته را از دست می دهد و به آب بندی ها حمله می کند. گرمای بیش از حد معمولاً نشان‌دهنده این است: یک خنک‌کننده روغن کوچک یا مسدود شده، یک شیر کمکی که به طور مداوم ترک می‌خورد (انرژی را به عنوان گرما تخلیه می‌کند)، یک پمپ دور زدن داخلی به دلیل سایش، یا مداری که دوباره طراحی شده است تا با کارکرد بالاتر از طراحی حرارتی اولیه مجاز باشد. دماسنج مادون قرمز در خط برگشت، کولر و مخزن محل تولید گرما را مشخص می کند.

نویز و لرزش

الف whining or screaming pump usually means cavitation — the pump is not getting adequate fluid at its inlet. Causes include a clogged suction strainer, a collapsed suction hose, a fluid level too low, or a fluid with too high a viscosity for the operating temperature. A knocking or chattering noise is more often aeration — air entering the fluid through a loose suction fitting or a leaking shaft seal on the pump, causing air bubbles to collapse violently inside the pump. Both conditions damage pump internals rapidly; کاویتاسیون و هوادهی از علل اصلی خرابی زودرس پمپ هستند.

نشت های خارجی

نشتی قابل مشاهده روغن بارزترین نشانه خرابی مهر و موم، ترک خوردگی اتصالات یا خرابی شلنگ است. فراتر از خطرات ایمنی و محیطی، نشت های خارجی نشان می دهد که سطح تمیزی مایع با اضافه شدن روغن آرایش به خطر می افتد. هر سیستمی که بیش از 1 تا 2 درصد از حجم روغن خود را در ماه از دست می دهد باید به سرعت بررسی شود. شیلنگ ها معمولاً بدون توجه به شرایط بصری عمر مفیدی بین 5 تا 7 سال دارند و تعویض برنامه ریزی شده عمل خوبی در کاربردهای صنعتی با چرخه بالا است.

بهترین روش های نگهداری سیستم هیدرولیک

اکثریت قاطع خرابی های هیدرولیک قابل پیشگیری هستند. یک برنامه تعمیر و نگهداری منظم با تمرکز بر تمیزی سیال، دما، و تشخیص زودهنگام عیب، عمر قطعه را در مقایسه با رویکردهای واکنشی (اصلاح کنید-وقتی می شکند) دو تا پنج افزایش می دهد.

• نمونه برداری و تجزیه و تحلیل روغن - هر 500 تا 1000 ساعت کار نمونه مایع را بگیرید. تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی سطوح آلودگی، محتوای آب، محصولات اکسیداسیون، و فلزات سایش را نشان می دهد که نشان می دهد کدام اجزا قبل از اینکه به طور فاجعه بار خراب شوند، تخریب می شوند.
• تعویض فیلتر - فاصله زمانی سرویس سازنده را دنبال کنید یا زمانی که نشانگر فشار تفاضل نشان می دهد المنت بارگذاری شده است، تعویض کنید. کار با فیلتر مسدود شده روغن آلوده را مستقیماً به پمپ دور می‌زند
• تعمیر و نگهداری فیلتر هوا - تنفس مخزن اغلب تنها بزرگترین منبع نفوذ آلودگی است. به ویژه در محیط های پر گرد و غبار، آن ها را بررسی و جایگزین کنید
• نظارت بر دما - یک سنسور یا سنسور دما را روی خط برگشت نصب کنید و زنگ هشدار را روی 60 درجه سانتیگراد تنظیم کنید. هر دمای پایدار بالای آن آستانه را بررسی کنید
• بازرسی شلنگ و اتصالات - در هر سرویس به دنبال پارگی، آسیب اشعه ماوراء بنفش و خوردگی اتصالات باشید. هر شیلنگی را که بدون توجه به سن آسیب خارجی نشان می دهد، تعویض کنید
• روند عملکرد پمپ - اندازه گیری جریان تخلیه مورد پمپ به صورت دوره ای؛ افزایش جریان تخلیه نشان دهنده افزایش سایش داخلی است و پیش بینی می کند که پمپ قبل از ناکافی شدن خروجی چقدر عمر باقی مانده دارد.

الف Hydraulic Power Unit with proper preventive maintenance should deliver 20000 تا 40000 ساعت عمر مفید از پمپ و موتور آن - معادل 10 تا 20 سال در یک عملیات صنعتی دو شیفت. سیستم های نادیده گرفته شده به ندرت به نصف آن می رسند.

سوالات متداول در مورد نحوه عملکرد هیدرولیک

چه سیالی در سیستم های هیدرولیک استفاده می شود؟

اکثر سیستم های هیدرولیک از روغن هیدرولیک بر پایه مواد معدنی، معمولاً ISO VG 46 یا VG 68 استفاده می کنند. سیالات مقاوم در برابر آتش، روغن های زیست تخریب پذیر، و ترکیبات آب-گلیکول در جایی که مقررات محیطی یا خطر آتش سوزی ایجاب می کند استفاده می شود. سیال باید با مهر و موم ها، شیلنگ ها و فلزات موجود در سیستم سازگار باشد - همیشه قبل از تعویض انواع مایع با سازنده تجهیزات مشورت کنید.

تفاوت پمپ هیدرولیک و موتور هیدرولیک چیست؟

الف hydraulic pump is driven mechanically (by an electric motor or engine) and converts that mechanical energy into fluid flow and pressure. A hydraulic motor does the opposite — it receives pressurized fluid and converts it into rotary mechanical output. Many pump designs can theoretically be run as motors, though in practice pumps and motors are optimized differently for their respective roles.

سیستم های هیدرولیک با چه فشاری کار می کنند؟

سیستم های هیدرولیک صنعتی معمولا بین 100 تا 350 بار (1450 تا 5000 psi) کار می کنند. تجهیزات سیار (بیل مکانیکی، جرثقیل ها) معمولاً در 250-350 بار کار می کنند. هیدرولیک هواپیما معمولاً از 207 بار (3000 psi) استفاده می‌کند، و برخی از هواپیماهای جدیدتر به 350 بار (5000 psi) برای صرفه‌جویی در وزن از طریق اجزای کوچک‌تر حرکت می‌کنند. سیستم های فوق فشار بالا برای کاربردهای خاص می تواند از 1000 بار فراتر رود.

چرا یک سیستم هیدرولیک بیش از حد گرم می شود؟

سیستم‌های هیدرولیک هر زمان که سیال از شیر عبور می‌کند یا از شیر تخلیه عبور می‌کند، گرما تولید می‌کند - تمام این افت فشار به گرما تبدیل می‌شود. گرمای بیش از حد زمانی اتفاق می افتد که تولید گرما از ظرفیت خنک کننده سیستم بیشتر شود. دلایل رایج عبارتند از کولر کم حجم، مسدود شدن کولر یا مبدل حرارتی، شیر کمکی که به طور مداوم در حال باز شدن است، پمپی با راندمان حجمی ضعیف، یا چرخه کاری بیشتر از طرح اصلی مشخص شده است.

یونیت برق هیدرولیک از چه چیزی تشکیل شده است؟

الف Hydraulic Power Unit typically comprises a reservoir, an electric motor (or combustion engine for mobile units), one or more hydraulic pumps, a system relief valve, a pressure filter, a return-line filter, a breather filter, fluid level and temperature gauges, and often an oil cooler. More sophisticated HPUs include directional valves, pressure-reducing valves, flow controls, accumulators, and programmable control panels — everything needed to generate, condition, and deliver hydraulic power to the actuators in the machine or system it serves.

آیا یک سیستم هیدرولیک می تواند بدون پمپ کار کند؟

در عملکرد عادی نیست - پمپ منبع تمام جریان و به طور غیرمستقیم تمام فشار است. با این حال، یک باتری هیدرولیک می تواند پس از توقف پمپ، جریان های کوتاهی را به یک محرک برساند. سیستم‌های هیدرولیک اضطراری در هواپیما و برخی ماشین‌آلات صنعتی برای تکمیل یک عملیات حیاتی (پس‌کشیدن ارابه فرود، رها کردن ترمز) حتی پس از اتلاف کامل توان، به باتری‌ها متکی هستند. انباشته انرژی را مانند باتری تحت فشار ذخیره می کند، اما ظرفیت محدودی دارد و نمی تواند عملکرد مداوم را حفظ کند.