انواع سیستم های هیدرولیک
سیستم های هیدرولیک از جهت وجه خاصی که روی آن متمرکز است ، می توان طبقه بندی کرد:
بر اساس طراحی مدار:
سیستم های هیدرولیک مرکز باز: این سیستم ها ساده ترین مدار هیدرولیک هستند زیرا در آنها پمپ به طور مداوم سیال را به شیر اطمینان فشار تحویل میدهد. شیر اطمینان هم عملیات تنظیم فشار سیستم را با هدایت مجدد دبی اضافی به مخزن، تنظیم می کند. از این سیستم های مرکز باز برای مواردی که نیاز به روشن و خاموش شدن مکرر عملگرها هست مثل تجهیزات ساختمانی دارای بازوهای هیدرولیکی بهره برده می شود.
سیستم های مدار بسته: در این سیستم ها، پمپ فقط به اندازه تقاضای عملگرها دبی تامین میکند.این امر به کنترل دقیق تر فشار و استفاده کارآمد از انرژی منجر می شود،زیرا هیچ بای پاسی از سیال هیدرولیک وجود ندارد. سیستم های مدار بسته را معمولا در بازوهای رباتیک یا هر کاربردی که نیاز به کنترل ثابت یا تناسبی داشته باشد مشاهده می نمایید.
بر اساس منبع نیرو:
سیستم های غیر احیا کننده: این نوع رایج ترین نوع هستند، جایی که مایع هیدرولیک استفاده شده پس از عبور از عملگرها به سادگی به مخزن بر می گردد. انرژی صرف شده برای تحت فشار قرار دادن مایع در این فرآیند بازیابی نمی شود.
سیستم های احیا کننده: سیستم های احیا کننده پیچیده تر هستند،در این سیستمها بخشی از انرژی سیال هیدرولیک در طول عملیات مانند پایین آوردن بار، بازیابی می شود که می توان این انرژی ذخیره شده را در سایر قسمت های سیستم دوباره استفاده کرد که باعث بهبود کلی راندمان می شود.از این سیستم هیدرولیک مدار بسته برای اقدامات مکرر پایین آوردن یا ترمز، مانند جرثقیل ها یا وسایل نقلیه هیبریدی که راندمان کاری بالا هم در آنها اهمیت دارد بهره برده می شود .
بر اساس فشار: سیستم های فشار پایین، فشار متوسط و فشار بالا.
بر اساس نوع سیال: سیالات بر پایه روغن معدنی، بر پایه آب یا ضد حریق.
بر اساس سیستم کنترل: کنترل دستی، الکترو هیدرولیک یا کاملاً اتوماتیک.
درک و تشخیص انواع مختلف سیستم های هیدرولیک از منظر ایجاد افق دید گسترده نسبت به راندمان، قابلیت کنترل ، هزینه و… به مهندسان کمک می کند تا مناسب ترین پیکربندی را برای هر کاربرد انتخاب کنند.
ویژگی ها و مزایا سیستم های هیدرولیک
ایجاد نیروی بالا: سیستم هیدرولیک با کمترین مقدار از سیال مایع تحت فشار می تواند نیروی زیادی ایجاد کند.همین ویژگی سیستم هیدرولیک را برای کاربردهای سنگین مانند تجهیزات ساختمانی (بیل مکانیکی، جرثقیل) و ماشین آلات صنعتی ایده آل می کند.
کنترل دقیق: شیرهای کنترل جهت یا شیرهای جهت دار هیدرولیک امکان کنترل بسیار دقیق بر میزان حرکت و نیروی عملگرها را فراهم می کنند. عملکرد نرم و کنترل شده برای کارهایی که نیاز به دقت دارند مثل، ماشین آلات ابزار، بازوهای رباتیک ضروری است.
بهره وری انرژی: سیستم هیدرولیک می توانند عملیات انتقال انرژی را با حداقل اتلاف انجام دهد. این یعنی کاهش هزینه های عملیاتی و کاهش اثرات مخرب زیست محیطی !
چند کاره بودن: یک سیستم هیدرولیک را می توان با استفاده از اجزا و سیالات مختلف به روش های گوناگون پیکربندی کرد. پس می توانند طیف وسیعی از کاربردها را در صنایع مختلف پوشش دهی نمایند.
تراکم توان بالا: سیستم های هیدرولیک به نسبت اندازه و وزن خود توان بسیار بالاتری را ارائه می نمایند و این امکان طراحی فشرده و کارآمد را در ماشین آلات فراهم می کند.
خود روانکاری : گاهی خود سیال هیدرولیک به عنوان روان کننده قطعات متحرک داخل سیستم عمل می کند و نیاز به نگهداری را کاهش می دهد.
هرجا برای انجام کاری نیاز به نیروی زیاد در کوتاه ترین زمان و سریعترین روش ممکن داشته باشید ، هیدرولیک بهترین گزینه خواهد بود.
اجزای سیستم هیدرولیک
سیستم هیدرولیک، اساسا شبکه ای است متشکل از سیال مایع تحت فشار برای انتقال نیرو و یک سری از اجزا که مهمترین آنها عبارتند از :
مخزن :
مخزن به عنوان محفظ نگهدارنده برای مایع هیدرولیک وظایف فراوانی دارد،تمیزی سیال فراهم آوری امکان خروج حباب هوا و دفع گرمای تولید شده در سیستم از جمله آن می باشند.
پمپ :
پمپ به عنوان قلب سیستم سیال را از مخزن مکش نموده و در سیستم دبی ایجاد می نماید. انواع مختلفی از پمپ در سیستم های هیدرولیک استفاده می شوند که هر کدام مزایا و کاربردهای خاص خود را دارند. پمپ های دنده ای، پمپ های پره ای، پمپ های پیستونی انواع مختلف پمپ های هیدرولیک هستند.
شیرها:
ولو ها اجزای کنترلی هستند که جریان، فشار و جهت مایع تحت فشار را در داخل سیستم هدایت و تعیین میکنند. از هر شیر عملکرد خاصی را انتظار می رود :
شیرهای کنترل جهت:
شروع، توقف و جهت جریان مایع را کنترل میکنند.دایرکشنال ولو
شیرهای اطمینان فشار:
از سیستم در برابر تجاوز بیش از حد فشار ایمن محافظت می نماید .گاهی با هدایت مجدد سیال اضافی به مخزن پروسه ی تعدیل فشار صورت می پذیرد. این قطعات در حقیقت حداکثر فشار را در یک سیستم محدود میکنند به این صورت که هنگامی که میزان فشار در یک سیستم به حد خاصی برسد،جریان سیال از طریق این شیر به مخزن هیدرولیک تخلیه میشود :
۱- شیرهای کنترل فشار بلوکی
۲- شیرهای کنترل فشار خطی
۳- شیرهای کنترل فشار کارتریجی
۴- شیرهای کنترل فشار مدولار یا زیر شیری
گاهی لازم است که یک فشار بالا و یا متغیر را به فشاری ثابت و مشخص تبدیل کرد، این دقیقا همان زمانی است که در یک مدار از یک شیر فشار شکن هیدرولیک استفاده می نمایند ، هدف از به کارگیری شیرهای کنترل فشار در حقیقت کنترل و تنظیم حداکثر فشار قسمتی از مدار یا کل مدار هیدرولیک است.
شیر های فشار شکن هیدرولیک در دو سری عمده:
۱- شیر فشار شکن هیدرولیکی با عملکرد مستقیم
۲- شیر فشارشکن هیدرولیک پایلوت دار
تقسیم بندی میشوند.
ولی خود این دو گروه از منظر نوع نصب می توانند بلوکی،خطی یا کارتریجی را شامل شوند. ساده ترین نوع شیرهای اطمینان،شیرهای فشار شکن با عملکرد مستقیم میباشند. تمامی شیرهای فشار شکن هیدرولیک،یک دهانه ی فشار دارند که به مسیر خروجی پمپ متصل می شود ویک دهانه تخلیه دارند که به مسیر برگشت سیال به مخزن اتصال می یابد . یک ساچمه یا یک مغزی مخروطی جلوی دهانه ورودی فشار قرار دارد ونیروی یک فنر از پشت ،آن را بر روی دهانه میفشارد. فشار سیال درون سیستم ورودی به دهانه شیر فشار شکن نیرویی را به ساچمه وارد کرده و مادامی که این نیرو کمتر از نیروی فنر باشد، و به تبع سیال تحت فشار به قسمت های دیگر سیستم جاری می شود. هنگام افزایش فشار سیال به حدی که نیروی وارد بر ساچمه غالب بر نیروی فنر باشد ساچمه از مقابل دهانه کنار می رود و سیال اجازه راهیابی به طرف مخزن را خواهد داشت.
شیرهای کنترل جریان: سرعت جریان، سیال را برای دستیابی به سرعت یا نیروی مورد نظر عملگر تنظیم میکنند.فلو کنترل ولو
عملگرهای هیدرولیک : در حقیقت این اجزا نیروی ایجاد شده توسط سیال هیدرولیک تحت فشار را به کار مکانیکی تبدیل می کنند. عملگر های هیدرولیک در دو نوع اصلی طبقه بندی می شوند :
سیلندرهای هیدرولیک خطی : ترکیبی از پیستون و شفت و لوله سیلندری با بهره گیری از طراحی و تراشکاری جک هیدرولیک را ایجاد می نماید ،متداول ترین سیلندرهای هیدرولیکی حرکت خطی (هل دادن یا کشیدن) ایجاد می کنند.
موتورهای هیدرولیک: این گروه انرژی سیال هیدرولیک را به حرکت دورانی (چرخاندن محور) تبدیل می کنند زیرا بدیهی است که همیشه خطی نیاز نیست گاهی باید چرخاند !
لوله کشی و اتصالات هیدرولیک: این شبکه متشکل از لوله ها و اتصالات، مایع تحت فشار را در کل سیستم حمل و هدایت میکند و از طرفی سبب اتصال تمام اجزای سیستم است. لوله و اتصالات هیدرولیکی اصولا برای تحمل فشار بالا و اطمینان از حداقل نشتی طراحی شده اند.
فیلترها: آلودگی ها اغلب سبب ایجاد خرابی و سایش در یک مدار هیدرولیک می شوند ،وظیفه ی فیلتراسیون ایزوله نمودن سیستم هیدرولیک نسبت و به ورود آلاینده ها می باشد به دلیل همین اهمیت است که در تمامی بخش های مدار هیدرولیک شاهد وجود فیلتر های مختلف هستیم، حتی بعضی از قطعات استراتژیک در مکانیسم داخلی خود فیلتر دارند !
آکومولاتور یا انباره : این قطعات از حیث اهمیت و دقت به عنوان واحدهای ذخیره سازی و ایجاد فشار و برطرف کننده نوسانات به سیستم کمک می کنند.
سنسورها: با دریافت و بررسی پارامترهای مختلف سیستم مانند فشار، دما و سطح مایع ، بازخورد لازم برای کنترل و ایمنی را ایجاد می نمایند.
طراحی صحیح این اجزا سیستمی قدرتمند را ایجاد می کنند که قادر به کنترل دقیق بر طیف وسیعی از نیروها و حرکات است.
