هیدرولیک چیست و چه مزایایی دارد؟

مهندسان طراح ماشین آلات به دنبال انتخاب مناسب‌ترین روش جهت انتقال و کنترل انرژی می‌باشند. به طور کلی می‌توان از سه روش مکانیکی، الکتریکی و هیدرولیکی انتقال انرژی از یک محل به محل دیگر را انجام داد. در این مقاله به بررسی انتقال و کنترل انرژی به روش هیدرولیک خواهیم پرداخت.

انتقال انرژی توسط سیستم‌های هیدرولیک
انتقال انرژی توسط سیستم‌های هيدروليک

تعریف سیستم‌های هیدرولیک

فن آوری تولید، کنترل و انتقال قدرت توسط سیال تحت فشار، هيدروليک نام دارد. سیالات به موادی مانند مایعات و گازها گفته می‌شود که تغییر شکل می‌دهند. از کاربرد های هيدروليک می توان به  آسیاب و استفاده از قدرت آب برای چرخاندن توربین‌های آبی اشاره کرد. در سیستم‌های هيدروليک از روغن‌های معدنی و سیالات مصنوعی یا آب، استفاده می‌شود. در این سیستم‌ها، تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی هیدرولیکی به کمک موتورهای الکتریکی و احتراق انجام می‌شود. یک سیستم هيدروليک از مخزن (جهت نگهداری سیال)، پمپ (جهت به جریان انداختن سیال)، شیرها (جهت کنترل فشار، جریان و جهت حرکت سیال) و عملگرها تشکیل می‌شود.

روش کار سیستم‌های هيدروليک

پمپ از طریق ایجاد خلاء، فشار اتمسفریک ایجاد می‌کند و سیال را به بخش‌های دیگر سیستم حرکت می‌دهد؛ که ایجاد قدرت هيدروليک می‌کند. انتقال سیال تا نقاط مورد نظر توسط لوله‌ها و شلنگ‌ها انجام می‌شود و شیرها وظیفه کنترل فشار، جهت و جریان سیال را دارند. در نهایت این قدرت هیدرولیکی توسط عملگرها (سیلندر یا موتور هیدرولیکی) به توان مکانیکی تبدیل می شود.

مزایای سیستم‌های هیدرولیک

سیستم‌های هيدروليک نسبت به دیگر روش‌های انتقال انرژی مزایای بسیاری دارند مانند:

  • طراحی ساده و استفاده از قطعات متحرک کمتر
  • وزن سبک
  • قابلیت افزایش نیرو تا صد برابر
  • کنترل بالاتر
  • انعطاف پذیری لوله‌ها و شلنگ‌ها
  • راندمان بالا و تلفات اصطکاکی پایین
  • کاهش هزینه نگهداری
  • ایمنی نسبت به افزایش ناگهانی بار به دلیل استفاده از شیرها
  • می تواند حرکت دورانی را به حرکت خطی تبدیل کند؛ و بالعکس
  • استارت راحت و سریع سیستم هيدروليک
  • قابلیت تغییر جهت سریع
  • عمر طولانی قطعات یا المان های هيدروليک به دلیل استفاده از روغن
  • سرعت و قدرت
  • قابلیت اتوماتیک کردن سیستم‌های هيدروليک

موارد مهم در انتخاب پمپ برای سیستم هیدرولیک

پمپ هیدرولیک اصلی ترین بخش از یک سیستم هیدرولیکی محسوب می‌شود که با استفاده از انرژی مکانیکی، انرژی هیدرولیکی تولید می‌کند. در انتخاب پمپ به موارد زیر دقت کنید:

  • حداکثر فشار کاری
  • حداکثر دبی خروجی
  • نوع سیال مورد استفاده
  • وزن و اندازه
  • میزان بازدهی
  • قابلیت تعویض اجزاء
  • قطعات یدکی و هزینه نگهداری
  • میزان صدای پمپ

انواع پمپ های هیدرولیک

پمپ‌های هيدروليک بر اساس میزان دبی خروجی و حداکثر فشار کاری پمپ به انواع زیر تقسیم می شوند:

  • پمپ دنده‌ای
  • پمپ پیستونی هيدروليک
  • پمپ کارتریجی
پمپ‌های هیدرولیک در انواع مختلف
پمپ‌های هيدروليک در انواع مختلف

کاربرد‌های سیستم هیدرولیک

از کاربرد‌های سیستم هيدروليک می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • صنعت فولادسازی
  • قیچی‌ها و پرس‌ها
  • ماشین آلات صنعتی
  • وسایل کشاورزی
  • خودروسازی
  • معدن
  • صنایع غذایی 

نکات مهم در استفاده از سیستم هیدرولیک

  • طولانی بودن طول شلنگ ها یا لوله ها موجب افت فشار می‌شود.
  • نشت روغن از اتصالات و بخار حاصل از روغن در درجه حرارت بالا موجب آلودگی محیط می‌شود.
  • در صورت کاربرد اتصالات یا قطعات غیر استاندارد و اشتباه، وصل کردن اتصالات و انشعابات می تواند خطرات جانی و مالی به همراه داشته باشد.
طراحی یک سیستم هیدرولیک
طراحی یک سیستم هيدروليک

 

کلام پایانی

سیستم هیدرولیک به ما کمک می کند بدون استفاده از ابزار آالات حجیم و گران قیمت انرژی را به مقدار زیادی جابه جا کنیم. همچنین تولید سرعت‌های پیوسته و دورانی توسط این سیستم ساده‌تر است. این موارد سبب شده  سیستم‌های هیدرولیکی در ساخت ابزار آلات صنعتی کاربرد گسترده‌ای پیدا کنند.