هیدرولیک چیست

برای پاسخ به پرسش  هیدرولیک چیست بهتر است نگاهی به سیر تاریخی توسعه مهندسی هیدرولیک داشته باشیم .

هیدرولیک از نزدیک به پانصد سال پیش مورد استفاده بشر قرار گرفت. اصول اساسی آنرا پاسکال دانشمند فرانسوی در سال ۱۶۵۰ بیان نمود. یک قرن بعد دانیل برنولی قانون بقای انرژی را برای سال جاری در خط لوله بیان نمود.
ا توجه به پرسش هیدرولیک چیست ؟ می توان گفت در سال ۱۷۹۵ اولین پرس هیدرولیک آبی ساخته شد. پس از کشف روغن حاصل از نفت، این محصول جایگزین آب به عنوان واسطه انتقال انرژی گردید. سپس با ساخت قطعات دقیق تر، مشکلات آب بندی سیستمها به تدریج حل شد و توجیه و مقبولیت هیدرولیک روز بروز افزایش یافت.
در طی جنگ جهانی اول از هیدرولیک در سطح وسیعی استفاده شد. از اواسط قرن بیستم مقبولیت و بهره برداری از آن به حدی رسید که هم اکنون هرکس می تواند در نزدیکی خود کاربردی از آن را بیابد.

هیدرولیک به معنای «انجام کار توسط مایع تحت فشار یا حرکت» می گویند. خود کلمه هیدرو از زبان یونانی گرفته شده است که معنای آن در زبان یونانی، حرکات مایعات است.

 

 هیدرولیک به زبان ساده

از کاربردهای نیروی هیدرولیک در زمان های گذشته می توان به جا به جایی و انتقال الوار یا تنه های درخت روی آب از مکانی به مکان دیگر اشاره کرد که کم کم با گذشت زمان استفاده از نیروی آب برای چرخاندن توربینهای آبی جهت نیروی محرکه آسیاب ابداع شد که ابداعی دیگر از کاربردهای نیروی هیدرولیک بوده است.

حرکت و چرخاندن توربین آبی توسط نیروی هیدرولیک آب با سیستم هیدرولیک باز صورت می گرفت، یعنی آبی که باعث چرخاندن توربین می شود جاری بوده و مجدداً جهت چرخش توربین از آن استفاده نمی شد لذا در هیدرولیک سیستم بسته از مایعی که تحت فشار است و عمدتاً سیال یا روغن هیدرولیک است مجدداً استفاده می شود.

یعنی روغن به طور پیوسته در سیستم هیدرولیک مورد استفاده قرار می گیرد و در یک سیستم بسته حرکت کرده و بارها کار انجام می دهد. جک هیدرولیک روغنی مثالی ساده از سیستم بسته است، که درهدایت و بالا بردن اتومبیل جهت تعویض چرخ یا تایر از آن استفاده می شود. روغن هیدرولیک در این نوع سیستم ها درون مداربسته قراردارد. سیستم ترمز اتومبیل ها مثال دیگری از هیدرولیک سیستم بسته است که در آن از روغن هیدرولیک یا بعبارت عامیانه روغن ترمز استفاده می شود.

امروزه غالب کارهای هیدرولیک ، توسط هیدرولیک سیستم بسته انجام می شود. کارهایی نظیر حرکات بیل مکانیکی که بیل یا باکت آن توسط نیروی هیدورلیک صورت می پذیرد. حرکات بیل لودر، حرکت جرثقیل های غول پیکر، باز و بسته شدن درب ها و ارابه های فرود هواپیما های مدرن و سنگین وزن، حرکت پل های متحرک فلزی و حرکت وزنه پرس های سنگین وزن همگی توسط نیروی هیدرولیک مدار بسته صورت می پذیرد.

در واقع هیدرولیک از جمله روش های کاربردی استفاده از سیالات تحت فشار است. به عبارت دیگر هیدرولیک به علمی گفته می شود که در آن از نیروی مایعات تحت فشار استفاده می کنند تا کاری را انجام دهند یعنی انجام کار توسط مایع تحت فشار یا حرکت. مایعات تقریباً تراکم ناپذیر هستند. این ویژگی مایعات سبب شده است که از آن ها به عنوان وسیله مناسبی برای تبدیل و انتقال کار استفاده شود.

مزایای سیستم هیدرولیک

مهندسین طراح ماشین آلات، همیشه درگیر انتخاب مناسب ترین سیستم جهت انتقال و کنترل انرژی از بین سیستمهای الکتریکی، مکانیکی، بادی یا هیدرولیکی می باشند. البته در بسیاری از کاربردها ترکیب سیستمهای فوق، مؤثرتر و اقتصادی تر است. در همین راستا می توان جهت تشخیص بهتر موارد استفاده از هیدرولیک، مزایای عمومی آنرا مورد بررسی قرار داد.

طراحی مدار هیدرولیک

یک سیستم هیدرولیک در مقایسه با انواع مکانیکی مشابه، قطعات متحرک کمتری دارد، لذا از نظر ساختمان بسیار ساده و کارآمد می باشد و با انتقال روغن توسط خطوط انتقال به هر نقطه مورد نظر می توان به حرکتهای خطی یا دورانی با قدرت بالا و کنترل مناسب دست یافت. در صورتیکه در یک سیستم مکانیکی، جهت انتقال قدرت و حرکت، به مجموعه ای از چرخدنده، بادامک، کلاچ، اهرم و غیره نیاز می باشد.

قابلیت افزایش نیرو

در سیستم هیدرولیک، در هنگام نیاز می توان به سادگی نیروها را تا صدها برابر افزایش داد.

سادگی و دقت کنترل در سیستم هیدرولیک

کنترل نیروهای بزرگ با اعمال کمترین نیرو قابل انجام است. همچنین امکان دست یابی به گشتاور یا توان ثابت در سرعتهای متغیر وجود دارد.

انعطاف پذیری

استفاده از لوله ها و شیلنگها و اتصالات هیدرولیک بجای اجزاء مکانیکی (مانند زنجیر، تسمه، کوپلینگ و …) مشکلات و محدودیتهای موقعیتی را به حداقل رسانده، بگونه ای که اجزای یک سیستم هیدرولیک را می توان بصورت کاملا انعطاف پذیر طراحی نمود.

بازده بالا

سیستم هیدرولیک از بازده بالا و تلفات اصطکاکی کم برخوردار بوده و هزینه انتقال قدرت در آن پائین است. سازگاری این سیستم با اجزاء کنترلی دیگر مانند اجزاء برقی، الکترونیکی و مکانیکی، مزیت اقتصادی بالایی را بوجود آورده است. سیستم هیدرولیک از نقطه نظر کاهش هزینه های نگهداری نیز مزایای فراوانی دارد.

قابلیت اطمینان

استفاده از شیرهای اطمینان و سوئیچهای فشاری و حرارتی، سیستمهای هیدرولیک را نسبت به افزایش ناگهانی بار از قابلیت اطمینان کافی برخوردار نموده است.

سیستم هیدرولیک چیست و چگونه کار می کند؟

بطور کلی یک سیستم هیدرولیک چهار وظیفه اساسی را بر عهده دارد :

1- تبدیل انرژی مکانیکی به قدرت سیال تحت فشار بوسیله پمپ

۲- انتقال سیال تا نقاط مورد نظر توسط لوله ها و شیلنگها

۳- کنترل فشار، جهت و جریان سیال توسط شیرها

۴- انجام کار توسط عملگرها (سیلندرها و موتورهای هیدرولیکی)

به مجموعه عوامل چهارگانه فوق، مدار هیدرولیکی می گویند که عملکرد صحیح آن بیش از هر چیز به کنترل دقیق وابسته می باشد. در شناخت یک سیستم هیدرولیک، قبل از هر چیز باید به خاصیت تراکم ناپذیری سیال توجه کرد و سپس با توجه به امکان چند برابر کردن نیروها  قابلیت آنرا در انجام کارهای بزرگ درک نمود.

 

اجزای تشکیل دهنده سیستم هیدرولیک

عوامل تشکیل دهنده سیستم هیدرولیک، صرفنظر از کاربرد آنها، به چهار بخش اصلی تقسیم می شوند:

١- مخزن، جهت نگهداری سیال
۲- پمپ هیدرولیک به جهت به جریان انداختن سیال در سیستم که توسط الکتروموتور و یا محرکه دیگری بکار انداخته می شود.
۳– شیرهای هیدرولیک، بمنظور کنترل فشار، جریان و جهت حرکت سیال
۴- عملگرها (سیلندر برای ایجاد حرکت خطی و یا موتور برای تولید حرکت دورانی)، جهت تبدیل انرژی سیال تحت فشار به نیروی مکانیکی مولد کار

بسته به نوع کاربرد، سیستمهای هیدرولیک از پیچیدگیهای متفاوتی برخوردار می باشند.