معرفی کامل سیستم هاي هيدروليک و کاربرد
معرفی کامل سیستم هاي هيدروليک و کاربرد

معرفی کامل سیستم های هیدرولیک و کاربرد آنها

صاحبان صنایع برای شناخت و انتخاب تجهیزات و ابزارآلات هیدرولیکی ابتدا باید هیدرولیک و سیستم های هیدرولیکی را بشناسند. در این مقاله، معرفی کامل سیستم های هیدرولیک و کاربرد آنها به طور خلاصه و کاربردی بیان شده است.

سیستم هیدرولیک چیست؟

پاسکال دانشمند فرانسوی قوانین مربوط به فشار را کشف کرد (1650 میلادی) و هیدرولیک را به‌عنوان یک علم پایه‌گذاری کرد، پس‌ازآن کار با هیدرولیک رونق گرفته و به بازار صنایع وارد شد. کاربرد هیدرولیک امروزه به ساختمان ماشین‌آلات صنعتی، کشاورزی، راه‌سازی، هواپیمایی، کشتی‌سازی، اتومبیل‌سازی، ماشین‌های ابزار، تأسیسات صنایع سنگین، معدن و… در ساخت ابزارهای مختلف رسیده و گسترده شده و همواره افزایش می‌یابد.

هیدرولیک فن‌آوری تولید، کنترل و انتقال قدرت توسط سیال تحت‌فشار است، به‌طورکلی یک سیستم هیدرولیک چهار کار اساسی انجام می‌دهد:

  • تبدیل انرژی مکانیکی به قدرت سیال تحت‌فشار که این کار را به‌وسیله پمپ‌ها انجام می‌دهد.
  • انتقال سیال تا نقاط موردنظر که این کار را با استفاده از لوله‌ها و شلنگ‌ها انجام می‌دهد.
  • کنترل فشار، جهت و جریان سیال که این کار را از طریق شیرها انجام می‌دهد.
  • انجام کار که این کار را عملگرها انجام می‌دهند.

همچنین بخوانید: معرفی کامل انواع جک هیدرولیک و کاربرد هر یک از آنها

 قانون پاسکال

هیدرولیک برپایه قانون پاسکال ایجادشده است، این قانون بیان می‌کند که فشار وارده به هر نقطه از یک مایع محدود به‌طور مساوی در تمام جهات منتقل‌شده و با نیروی مساوی بر رو سطوح مساوی اثر می‌کند.

قانون پاسکال
قانون پاسکال

اجزای سیستم هیدرولیک

مهم‌ترین اجزای تشکیل‌دهنده سیستم هیدرولیکی عبارت‌اند از مخزن، پمپ، شیرها و محرک (موتور، سیلندر و …).

مخزن

مخزن هیدرولیک حجمی از مایعات نگه‌داشته، انتقال گرما از سیستم را انجام می‌دهد و به آلاینده‌های جامد امکان تسویه و تسهیل در انتشار هوا و رطوبت از سیال را می‌دهد.

پمپ

پمپ هیدرولیک انرژی مکانیکی را با حرکت سیال که محیط انتقال است، به انرژی هیدرولیک تبدیل می‌کند. انواع پمپ هیدرولیک شامل چرخ‌دنده، پره و پیستون می‌شود، همه این پمپ‌ها دارای زیرگروه‌های مختلفی هستند که برای کاربردهای خاص مانند پمپ پیستون محور خم یا پمپ پرش جابجایی متغیر استفاده می‌شوند. تمام پمپ‌های هیدرولیک با یک اصل مشترک، یعنی جابجایی حجم سیال در برابر بار یا فشار مقاوم کار می‌کنند.

دریچه‌ها

دریچه‌های هیدرولیک عملیات شروع، توقف و هدایت جریان سیال را انجام می‌دهند. این دریچه‌ها شامل پوپت‌ها یا قرقره‌ها بوده و به‌وسیله پنوماتیک، هیدرولیک، برق، دستی یا مکانیکی فعال می‌شوند.

محرک‌ها

محرک‌ها انرژی هیدرولیک را به انرژی مکانیکی تبدیل کرده و این کار را با استفاده از سیلندر هیدرولیک که انرژی هیدرولیک را به حرکت و کار خطی تبدیل می‌کند، یا یک موتور هیدرولیکی که انرژی هیدرولیک را به حرکت و کار دوار تبدیل می‌کند، انجام می‌دهند؛ مانند پمپ‌های هیدرولیک، سیلندرهای هیدرولیک و موتورهای هیدرولیک انواع متنوع و مختلفی دارند که هرکدام با توجه به نوع کار و استفاده دارای ساختار مخصوص به خود است.

نحوه کار هیدرولیک

  • سیال تحت‌فشار همواره مسیر با مقاومت کمتر را برای عبور انتخاب می‌کند.
  • پمپ تولید فشار نمی‌کند بلکه تولید دبی می‌کند.
  • فشار تنها در برابر مقاومت یک مانع ایجاد می‌شود.

اصول کلیدی گفته‌شده باوجود سادگی، اساس علم هیدرولیک هستند. با درک این قوانین به‌سادگی حرکت سیال در خطوط انتقال و عملکرد سیستم قابل‌تحلیل خواهند بود.

 پمپ هیدرولیک

پمپ هیدرولیک
پمپ هیدرولیک

مرکز سیستم هیدرولیک پمپ است که توان مکانیکی را که به‌وسیله موتورهای الکتریکی یا احتراق داخلی تأمین‌شده است، به توان هیدرولیکی تبدیل می‌کند. پمپ تنها جریان سیال را ایجاد کرده و میزان فشار ایجادشده بستگی به عواملی مانند میزان بار مقاومی که توسط عملگر سیستم هیدرولیک بر آن غلبه می‌شود، دارد.    

 پمپ جابجایی مثبت در هر دور چرخش محور پمپ، مقدار مشخصی از سیال را به سیستم هیدرولیک می‌فرستد. این نوع پمپ (دبی ثابت و متغیر) شامل انواع پمپ دنده‌ای، پره‌ای و  پیستونی محوری و شعاعی است. 

هیدروموتور

هیدروموتور
هیدروموتور

موتور هیدرولیک دستگاهی است که دوران مداوم داشته و برای ایجاد گشتاور لازم برای دَوَران بار چرخشی استفاده می‌شود و شامل انواع دنده‌ای، پره‌ای و پیستونی است.

مثال سیستم هیدرولیکی

از گذشته‌های دور از توان هیدرولیکی برای تسهیل جابه‌جایی ماشین‌های کشاورزی استفاده می‌شد. امروزه و در دستگاه‌های جدید، از این انرژی برای کنترل کشش و موقعیت سوار بر تراکتور نیز استفاده می‌شود، فرمان تمامی تراکتورهای سنگین، بیشتر تراکتورهای نیمه سنگین و حتی بعضی از تراکتورهای سبک نیز هیدرولیکی است. علاوه بر کاربردهای گفته‌شده، از توان هیدرولیکی در تراکتورهای نوین برای جعبه‌دنده‌های هیدرولیکی نیز استفاده می‌شود.

اتصال ۳ نقطه

۳ بازویی وجود دارد که عموماً در عقب تراکتور طراحی‌شده و اگر از پشت به تراکتور نگاه کنیم، دو بازوی پایینی را بازوهای سمت چپ و سمت راست و بازوی بالایی را ساق وسط می‌گویند. دو ساق که بازوهای رابط نامیده می‌شوند، دو بازوی پایینی را به بازوهای بالابر وصل کرده‌اند، این بازوها در دو سرمحور بالابر قرارگرفته‌اند. در سر بازوی رابطه طرف راست پیچی نصب‌شده است که با آن می‌توان طول بازو را کوتاه و بلند کرد، چنین پیچی در بعضی از تراکتورها (مثل تراکتور یونیورسال ۶۵۰) روی بازوی رابط طرف چپ نیز قرار دارد.

ساق وسط ممکن است فقط یک بازوی آزاد باشد (تراکتورهای جاندیر) یا بر وسیله کنترل با کشش تکیه کند (تراکتورهای یونیورسال و مسی فرگوسن) ماشین‌ها و ادوات سوار به هر ۳ نقطه سوار می‌شوند، اما ماشین‌های نیمه سوار فقط به دو بازوی پایینی بسته می‌شوند. وسیله‌های دنباله بند هیچ‌گونه درگیری بااتصال ۳ نقطه نداشته بلکه فقط به مال‌بند ثابت یا گردان پیوند می‌خورند، گاهی آن‌ها را به قطعه‌ای وصل می‌کنند که بین دو بازوی پایینی بسته می‌شود (مال‌بند معلق) برای اتصال ادوات سوار معمولاً نیاز به کمک فرد دیگری علاوه بر راننده خواهد بود. پس از تطبیق اتصالات قطعه و ماشین، اهرم هیدرولیک را بالابرده تا ۲ نقطه باهم جفت شوند، زبانه‌ای روی هر یک از اتصالات پایینی اتصال ۳ نقطه تعبیه‌شده است که پس از جفت شدن این دو اتصال آن‌ها را قفل می‌کند. برای پیاده کردن وسایل کافی است تراکتور را به محل انبار برده و اهرم هیدرولیک را پایین برده تا وسایل روی زمین بنشیند، پس‌ازآن، دنده را خلاص و ترمزدستی را باید کشید، راننده آنگاه از تراکتور پیاده شده، ابتدا ساق وسط و آنگاه زبانه‌های قفل دو بازوی پایینی را آزاد می‌کند، راننده سپس بر تراکتور سوار شده آن را از ماشین دور می‌کند.

 اجزای دستگاه هیدرولیک ۳ نقطه

  • مخزن روغن 
  • صافی یا فیلتر سوخت
  • پمپ هیدرولیک
  • مقسم
  • جک هیدرولیکی یک‌طرفه
  • اتصال جک به محور بالابر اتصال لنگی
  • محور بالابر
  • بازوهای بالابر
  • اتصال ۳ نقطه
  • کنترل با کشش و کنترل با موقعیت
  • کنترل حساسیت
  • خروجی هیدرولیکی 

پوسته یا صندوق جعبه‌دنده و دیفرانسیل در تراکتورها معمولاً به‌عنوان مخزن روغن هیدرولیک به کار می‌روند. پمپ هیدرولیکی روغن را از این مخزن از مسیر یک صافی یا فیلتر مکیده و به مقسم می‌فرستد، مقسم مجموعه‌ای از سوپاپ‌های هیدرولیکی است که اهرم‌های کنترل به کارافتاده و کنترل جهت جریان و بده (دبی) روغن را انجام می‌دهند.

اهرم شماره ۱۶ اهرم کنترل اصلی است که وظیفه آن بالا و پایین بردن بازوهای پایینی اتصال ۳ نقطه یعنی ماشین یا وسیله‌ای که به این بازوها متصل است. اهرم شماره ۱۷ برای راه دادن جریان روغن به خروجی دوطرفه است و اهرم شماره ۱۸ این کار را برای خروجی هیدرولیکی یک‌طرفه انجام می‌دهد. هر زمان اهرم شماره ۱۶ به‌طرف بالا کشیده شود، روغن از پمپ به سر پیستون جک رفته و ماشین متصل به اتصال ۳ نقطه بالا منتقل می‌شود.

همچنین پایین راندن این اهرم عملیات عکس را ایجاد می‌کند، یعنی روغن جک از مسیر سوپاپ خروجی که در مقسم قرار دارد، به مخزن روغن برگشته و ماشین یا وسیله پایین می‌رود. مقسم هیدرولیک همچنین حاوی یک سوپاپ ایمن است که در صورت بالا رفتن فشار روغن از حد مجاز بازشده و روغن را به مخزن بازمی‌گرداند. بسیاری از ماشین‌های کشاورزی مجهز ‌به جک‌های هیدرولیکی یک‌راهه، یک‌طرفه یا دوطرفه هستند که جک‌های یک‌راهه دارای یک مجرای ورود و خروج روغن هستند درحالی‌که دوطرفه دو مجرای ورود و خروج دارند.

 کنترل با کشش

برای ثابت نگه‌داشتن نیروی کششی وسیله هستند که برای وسایلی همچون گاوآهن که در خاک کار می‌کنند، مفیدند. بنابراین هنگام کار با این نوع وسایل باید دستگاه هیدرولیک تراکتور را روی کنترل با کشش قرارداد.

الف) تراکتورهای یونیورسال: در کنار اهرم انتخاب لوح باریکی پرچ‌شده است که روی آن دو کلمه زیر دیده می‌شود:

  • Draft
  • Position

اهرم انتخاب را به‌طرف کلمه Draft باید برد. برای شخم زدن به‌عنوان‌مثال، گاوآهن را با دسته کنترل اصلی هیدرولیک پایین باید باشد، با حرکت تراکتور گاوآهن در خاک فرورفته و در عمق معینی به شخم می‌پردازد. حال اگر گاوآهن به خاک سخت برسد، نیروی کششی روی تراکتور زیاد شده تا آنجا که ممکن است چرخ های محرک شروع به لغزش (بوکس وات) کنند، در این حالت، دستگاه کنترل با کشش آن‌قدر گاوآهن را بالا می‌برد تا کشش به مقدار قبلی پایین ‌رود و تراکتور حرکت خود را ادامه دهد. اگر گاوآهن به خاک نرم برسد، عمل برعکس شده یعنی همان دستگاه کنترل با کشش به دستگاه هیدرولیک تراکتور فرمان می‌دهد تا گاوآهن پایین رفته و به عمق قبلی برسد، بنابراین در حالت کنترل با کشش، نیروی کششی روی تراکتور ثابت می‌ماند ولی عمق کار ممکن است تغییر کند. 

ب) تراکتورهای فرگوسن: این تراکتورها اهرم انتخاب ندارد، اما دارای دو اهرم کنترل اصلی است. یک اهرم برای کنترل با کشش و دیگری برای کنترل با موقعیت هر یک از دو اهرم روی منطقه مربوط به خود حرکت می‌کند. برای ماشین‌هایی که درون خاک کار می‌کنند، از اهرم روی قطاع کنترل با کشش (draft) برای بالا و پایین بردن آن‌ها استفاده می‌شود، قبل از این کار باید دسته کنترل با موقعیت روی قطاع خود در وضعیت حمل‌ونقل (transport) قرار داده شود.

کنترل با موقعیت: برای وسایلی به‌کاربرده می‌شود که بیرون از خاک کار می‌کنند، کود افشان یکی از این نوع وسایل است. برای بالا و پایین بردن کودافشان در تراکتورهای یونیورسال، اهرم انتخاب را روی وضعیت کنترل با موقعیت (position) بوده، آنگاه ماشین را توسط جابجایی اهرم کنترل اصلی بالا و پایین باید برد. در تراکتورهای مسی فرگوسن، اهرم کنترل با کشش را در حالت بالا قرار داده، آنگاه با دسته کنترل با موقعیت، وسیله را پایین را بالا می‌برند.

کنترل حساسیت

در تراکتورهای مسی فرگوسن، اهرمی در پهلوی چپ تراکتور نصب‌شده است این عمل را انجام می‌دهد. این قطعه سرعت فرود وسیله متصل به اتصال ۳ نقطه را تغییر می‌دهد، در سرعت‌بالا روی ماشین هیچ اثری ندارد. در تراکتورهای یونیورسال مجهز به مقسم بوش جدید این قطعه به‌صورت شیری روی مقسم است. 

سوپاپ‌ها

هر مدار هیدرولیکی حاوی تعدادی سوپاپ است که از اجزای اصلی مدارهای هیدرولیکی هستند. ۳ نوع اصلی سوپاپ کنترل فشار، کنترل بده (دبی) و کنترل جهت، سوپاپ ایمنی که نوعی سوپاپ کنترل فشار است. نحوه قرارگیری این سوپاپ‌ها می‌تواند به‌صورت جدا از هم در قسمت‌های مختلف مدار هیدرولیکی و یا همه یا برخی از آن‌ها در یک مکان و درون یک پوسته باشد. در تراکتورهای یونیورسال بیشتر سوپاپ درون محفظه‌ای به نام مقسم قرارگرفته‌اند.

نام های تجاری

شرکت‌های تولیدکننده و واردکننده جک‌های هیدرولیک مختلفی در کشور وجود دارند که به برخی از آن‌ها در زیر اشاره می‌کنیم.

سازمان مرکزی ابزار (CTO)

سازمان ابزار مرکزی با اخذ مجوز از وزارت صنایع از سال 1383 به‌طور رسمی باهدف ساخت انواع ماشین و ابزارآلات صنعتی ایرانی باکیفیت در جهت جلوگیری از واردات کالاهای خارجی و ایجاد ارزش‌افزوده و اشتغال در داخل کشور تأسیس گردید. موسسین این واحد تولیدی باتجربه بیش از چهل سال در زمینه واردات ابزار و ماشین‌آلات صنعتی از کشورهای اروپایی و آمریکا و آسیایی توسعه‌یافته و تعهد در ارائه سرویس و خدمات پس از فروش و ساخت قطعات یدکی آن‌ها در داخل کشور این توانایی را به دست آوردند تا بتوانند با استفاده از امکانات روز در زمینه ساخت کالاهای وارداتی مشابه و با الهام گرفتن از اطلاعات و نمونه‌های سازندگان خارجی، گامی مؤثر در بومی‌سازی و ارتقاء دانش صنعت کشورمان بردارند.

شرکت طراحی مهندسی هیدرولیک هنری

این شرکت سابقه‌ای بیش از ۲ دهه در زمینه طراحی و ساخت انواع جک و پاوریونیت، شیرهای هیدرولیک و همچنین سیستم‌های مبتنی بر هیدرولیک دارد. همچنین با استفاده از تجارب چندین ساله و همچنین استفاده از دانش و علم روز دنیا در دسترس صنعت‌گران ایرانی است.

صنایع هیدرولیک هنری در سال 1370 توسط مرحوم محمدعلی هنری آغاز به فعالیت کرد. این شرکت ابتدا در زمینه تعمیر و عیب‌یابی سیستم‌های هیدرولیک (راه‌سازی، صنعتی) مشغول به فعالیت بود.

پس از مدتی ایده طراحی و ساخت پمپ‌های هیدرولیک اکسیال در ذهن ایشان پرورش یافت که نتیجه آن تولید سالیانه 20.000 دستگاه پمپ هیدرولیک شد که در بازارهای داخلی و خارجی عرضه می‌شود. صنایع هیدرولیک هنری با توجه پتانسیل تولید قطعات هیدرولیک و کمک مهندسین و مشاوران متخصص اقدام به طراحی و ساخت جک و پاوریونیت‌های هیدرولیک و همچنین طراحی و تولید شیرهای هیدرولیک (دستی) با برند هیدروکنترل نموده است.

همچنین معروف‌ترین برندهای خارجی جک هیدرولیک شامل:

POWER TEAM

پاور تیم، یکی از بهترین شرکت‌های تولیدکننده پمپ و جک هیدرولیکی در دنیا است. این شرکت در شمال کارولینا، آمریکا واقع‌شده است.

ENERPAC

انرپک یکی دیگر از بهترین شرکت‌های تولیدکننده پمپ و جک هیدرولیکی در دنیا است. این شرکت در نیز در آمریکا واقع‌شده است.

DUPLOMATIC

دوپلماتیک، شرکت تولیدکننده محصولات هیدرولیک در ایتالیا است.

ATOS

آتوس، شرکت دیگر تولیدکننده محصولات هیدرولیک در ایتالیا است.

YUKEN

یوکن، شرکت ژاپنی محصولات هیدرولیک است.

Bosch Rexroth

بوش رکسوت، برند معروف آلمانی در تولید محصولات هیدرولیک است.

دانلود فایل مقاله: