از ساختمان جرثقیل های برجسته و آسمان خراش های فردا گرفته تا تجهیزات دقیق تولید اسلحه های روباتیک که دستگاه های پزشکی نجات دهنده زندگی دارند ، واحدهای انرژی هیدرولیک (HPU) قهرمانان ناخوشایندی هستند که از دنیای مدرن ما استفاده می کنند. این ماشین های قابل توجه انرژی مکانیکی ساده را به نیروی هیدرولیک غیرقابل توقف تبدیل می کنند و امکان پذیر نیست.
یک ایستگاه هیدرولیک - همچنین به عنوان واحد برق هیدرولیک ، سیستم HPU یا ایستگاه پمپ هیدرولیک شناخته می شود - بسیار بیشتر از تجهیزات صنعتی است. این قلب ضرب و شتم صنایع بی شماری است ، ضرب نیرو که به انسان اجازه می دهد کوه ها را حرکت دهد و ابزار دقیق که آینده ما را شکل می دهد.
در این راهنمای جامع ، اسرار این شگفتی های مهندسی را باز خواهیم کرد. این که آیا شما یک مهندس مشتاق ، یک دانشجوی کنجکاو یا یک حرفه ای هستید که به دنبال تعمیق دانش خود هستید ، در حال کشف این هستید که چگونه ایستگاه های هیدرولیک در صنایع متحول می شوند و امکاناتی را ایجاد می کنند که فقط ده ها سال پیش غیرممکن به نظر می رسید.
یک ایستگاه هیدرولیک یک سیستم قدرت کامل است که مایعات (معمولاً روغن) را تحت فشار زیاد برای کار با تجهیزات هیدرولیک پمپ می کند. مثل این است که یک پمپ آب قدرتمند داشته باشید ، اما به جای پمپاژ آب برای باغ خود ، روغن مخصوص خود را برای برقراری ماشین آلات سنگین پمپ می کند.
ایستگاه هیدرولیک شامل چندین قسمت کلیدی است که با هم کار می کنند:
- پمپ برای ایجاد فشار
- یک موتور برای اجرای پمپ
- یک مخزن برای ذخیره مایع هیدرولیک
- دریچه ها برای کنترل جریان و فشار
- فیلترها برای تمیز نگه داشتن مایعات
ایستگاه های پمپ هیدرولیک در همه جای صنعت مدرن وجود دارد زیرا آنها چیزی واقعاً خارق العاده و فوق العاده در یک بسته کاملاً جمع و جور ارائه می دهند. در اینجا به همین دلیل است که این سیستم های HPU در نحوه کار ما متحول می شوند:
- خروجی قدرت بالا:یک ایستگاه هیدرولیک کوچک می تواند نیروی کافی برای بلند کردن ماشین یا جابجایی تن مواد ایجاد کند.
- کنترل دقیق:اپراتورها می توانند سرعت و نیرو را با دقت شگفت انگیز کنترل کنند - مناسب برای عملیات ظریف.
- قابلیت اطمینان:ایستگاه های هیدرولیک با کیفیت خوب می توانند سالها بدون مشکلات عمده اجرا شوند.
- تطبیق پذیری:یک ایستگاه هیدرولیک می تواند چندین قطعه تجهیزات را به طور همزمان تأمین کند.
تمام سیستم های هیدرولیک به دلیل قانون پاسکال کار می کنند ، که توسط دانشمند فرانسوی بلیز پاسکال در دهه 1600 کشف شده است. این قانون می گوید که وقتی فشار را به یک مایع محدود (مانند روغن در یک سیستم بسته) اعمال می کنید ، فشار به همان اندازه از همه جهات گسترش می یابد.
در اینجا یک روش ساده برای درک آن وجود دارد: تصور کنید که یک بادکنک آب دارید. وقتی یک قسمت را فشار می دهید ، فشار به همه جا در داخل بالون می رود. سیستم های هیدرولیک از این اصل برای انتقال قدرت استفاده می کنند.
جادوی واقعی زمانی اتفاق می افتد که سیستم های هیدرولیک زور را ضرب می کنند. در اینجا چگونه:
اگر دو سیلندر متصل دارید - یکی کوچک و یک بزرگ - و به سمت کوچک فشار می آورید ، بزرگ با نیروی بسیار بیشتری فشار می آورد. تجارت این است که سیلندر بزرگ فاصله کمتری را طی می کند.
مثال:اگر سیلندر بزرگ دارای 10 برابر مساحت بیشتر از سطح کوچک باشد ، 10 برابر نیروی بیشتری تولید می کند. اما فقط فاصله 1/10 را حرکت می دهد.
به همین دلیل است که جک های هیدرولیک می توانند ماشین های سنگین را فقط با یک پمپ دستی کوچک بلند کنند!
مایع مورد استفاده در سیستم های هیدرولیک فقط مایع نیست. این ویژگی خاص دارد:
- غیر فشرده:بر خلاف هوا (که به راحتی فشرده می شود) ، روغن هیدرولیک زیاد فشرده نمی شود. این بدان معنی است که تمام فشاری که ایجاد می کنید مستقیماً برای انجام کار منتقل می شود.
- روغن کاری:این مایع همچنین تمام قسمت های متحرک را روغن کاری می کند و باعث کاهش ساییدگی و پارگی می شود.
- انتقال حرارت:این کمک می کند تا گرما را از اجزای گرم دور کند.
- پایدار:مایع هیدرولیک خوب به راحتی تحت فشار و گرما تجزیه نمی شود.
پمپ هیدرولیک
پمپ قلب هر ایستگاه هیدرولیک است. این مایع هیدرولیک را از مخزن بمکد و آن را تحت فشار زیاد بیرون می کشد. سه نوع اصلی وجود دارد:
- پمپ های دنده:ساده ، قابل اعتماد و مقرون به صرفه. برای برنامه های اساسی خوب است.
- پمپ های پره:ساکت تر و کارآمدتر. مورد استفاده در برنامه های متوسط.
- پمپ های پیستون:قدرتمندترین و دقیق ترین. مورد استفاده برای کارهای سنگین و پر فشار.
موتور یا موتور الکتریکی
این قدرت مکانیکی برای اجرای پمپ را فراهم می کند. بیشتر ایستگاه های هیدرولیک از موتورهای الکتریکی استفاده می کنند زیرا:
- کنترل آسان
- تمیز (بدون اگزوز)
- قابل اعتماد
- در اندازه های مختلف موجود است
برای واحدهای قابل حمل یا کار در فضای باز ، موتورهای بنزینی یا دیزلی متداول هستند.
مخزن هیدرولیک (مخزن)
مخزن مایع هیدرولیک را ذخیره می کند و چندین هدف را ارائه می دهد:
- تأمین مایعات پمپ را فراهم می کند
- اجازه می دهد تا حباب های هوا از مایعات جدا شوند
- به خنک کردن مایعات کمک می کند
- اجازه می دهیم آلاینده ها حل و فصل کنند
اندازه مخزن به طور معمول برابر با 2-3 برابر سرعت جریان پمپ در دقیقه است.
دریچه تسکین فشار
این یک مؤلفه ایمنی مهم است. هنگامی که فشار خیلی زیاد می شود ، این شیر به طور خودکار باز می شود تا از آسیب به سیستم جلوگیری شود. این مانند شیر ایمنی روی اجاق گاز فشار است.
دریچه های کنترل جهت
این دریچه ها در جایی که مایع هیدرولیک جریان می یابد کنترل می کنند. آنها می توانند:
- برای گسترش یک سیلندر مایع ارسال کنید
- جریان معکوس برای جمع کردن سیلندر
- جریان را متوقف کنید تا موقعیتی داشته باشید
- جریان مستقیم به قسمت های مختلف سیستم
دریچه های کنترل جریان
اینها تنظیم جریان سریع سیال ، که سرعت محرک های هیدرولیک را کنترل می کند. جریان بیشتر به معنای حرکت سریعتر است.
فیلتر
مایع تمیز برای سیستم های هیدرولیک ضروری است. فیلترها حذف می شوند:
- خاک و زباله ها
- ذرات فلزی از سایش
- آلودگی
- محصولات خرابی شیمیایی
سنج
اینها فشار سیستم را در یک نگاه نشان می دهد. اپراتورها از آنها استفاده می کنند تا:
- نظارت بر عملکرد عادی
- مشکلات را زود تشخیص دهید
- عملکرد سیستم را تنظیم کنید
سنسورهای دما
مایع هیدرولیک در حین کار گرم می شود. سنسورهای دما به جلوگیری از گرمای بیش از حد کمک می کنند:
- ایجاد سیستم های خنک کننده
- هشدار دهنده به مشکلات
- در صورت لزوم به طور خودکار خاموش می شوید
کنترل کننده های الکترونیکی
ایستگاه های هیدرولیک مدرن اغلب شامل کنترل های رایانه ای هستند که:
- عملکرد را به طور خودکار بهینه کنید
- نظارت از راه دور را ارائه دهید
- داده های عملیاتی ورود به سیستم
- نگهداری پیش بینی را فعال کنید
درک چگونگی کار یک ایستگاه هیدرولیک در هنگام پیگیری مایعات از طریق سفر کامل آن آسانتر است:
مرحله 1: مصرف مایعات
پمپ هیدرولیک مکش را ایجاد می کند که از طریق فشار دهنده مکش مایع را از مخزن بیرون می کشد. این صاف کننده ذرات بزرگی را به خود جلب می کند که می توانند به پمپ آسیب برساند.
مرحله 2: فشار
پمپ مایع را فشرده می کند و با فشار زیاد آن را به سیستم فشار می دهد. فشار می تواند از 500 psi برای کار سبک تا 10،000 psi یا بیشتر برای برنامه های سنگین باشد.
مرحله 3: کنترل جریان
مایع تحت فشار از طریق دریچه های کنترل جریان می یابد که آن را در جایی که لازم است هدایت می کنند. این دریچه ها مانند کنترل کننده های ترافیکی برای مایع هیدرولیک عمل می کنند.
مرحله 4: عملکرد کار
مایع تحت فشار به محرک های هیدرولیک (سیلندرها یا موتورها) می رسد که در آن انرژی هیدرولیک برای انجام کارهای مفید به انرژی مکانیکی تبدیل می شود.
مرحله 5: جریان بازگشت
پس از انجام کار ، مایعات از طریق فیلترهای برگشتی به مخزن باز می گردند. این فیلترها هرگونه آلودگی برداشت شده در طول چرخه کار را به خود جلب می کنند.
مرحله ششم: تهویه
در مخزن ، مایع:
- خنک شدن
- حباب های هوای به دام افتاده را آزاد می کند
- اجازه می دهد تا ذرات حل شوند
- برای چرخه بعدی آماده می شود
سیستم های حلقه باز
در سیستم های باز ، سیال پس از استفاده مستقیماً به مخزن باز می گردد. مزایا شامل:
- خنک کننده بهتر
- طراحی ساده تر
- هزینه کمتری
- نگهداری آسان تر
سیستم های حلقه بسته
در سیستم های بسته ، سیال مستقیماً بین پمپ و محرک ها گردش می کند. مزایا شامل:
- جمع و جور بیشتر
- کارایی بهتر
- مایعات کمتر مورد نیاز است
- پاسخ سریعتر
سیستم های جابجایی ثابت
این پمپ ها با هر چرخش به همان مقدار مایع حرکت می کنند. آنها:
- ساده و قابل اعتماد
- هزینه کمتری
- برای برنامه های سرعت ثابت خوب است
- برای ایمنی به شیرهای تسکین فشار نیاز دارید
سیستم های جابجایی متغیر
این پمپ ها می توانند حجم خروجی خود را تغییر دهند. آنها ارائه می دهند:
- بهره وری بهتر انرژی
- کنترل فشار خودکار
- عملکرد سرعت متغیر
- پیچیده تر اما همه کاره تر
ایستگاه های هیدرولیک برقی
- شایع ترین در کارخانه ها و کارگاه های آموزشی
- کنترل سرعت دقیق
- عمل تمیز (بدون اگزوز)
- خودکار سازی آسان
- به منبع تغذیه الکتریکی نیاز دارد
ایستگاه های هیدرولیک موتور محور
- از موتورهای بنزین یا دیزلی استفاده کنید
- قابل حمل و مستقل
- خوب برای کار در فضای باز/از راه دور
- تعمیر و نگهداری بیشتر لازم است
- اگزوز و سر و صدا ایجاد کنید
ایستگاه های هیدرولیک ثابت
- دائمی نصب شده
- بزرگتر و قدرتمندتر
- می تواند چندین ماشین را ارائه دهد
- سیستم های خنک کننده بهتر
- هزینه های عملیاتی پایین تر
ایستگاه های هیدرولیک قابل حمل
- چرخ دار یا با دست حمل می شود
- واحدهای خودگردان
- مناسب برای خدمات میدانی
- با اندازه و وزن محدود
- هزینه بالاتر برای هر اسب بخار
فشار کم (زیر 1000 psi)
- مورد استفاده برای برنامه های اساسی
- اجزای کم هزینه
- نگهداری ساده تر
- برای مبتدیان خوب است
فشار متوسط (1000-3،000 psi)
- متداول ترین دامنه
- تعادل خوب قدرت و هزینه
- طیف گسترده ای از برنامه ها
- استفاده صنعتی استاندارد
فشار بالا (بیش از 3000 psi)
- حداکثر قدرت در حداقل فضا
- اجزای گران قیمت
- نیاز به نگهداری متخصص دارد
- برای کارهای سنگین استفاده می شود
ایستگاه های هیدرولیک ماشین های ساختمانی بی شماری را تأمین می کنند:
گودالرها
ایستگاه های هیدرولیک رونق ، بازو ، سطل و آهنگ ها را کنترل می کنند. یک بیل مکانیکی ممکن است دارای چندین مدارهای هیدرولیک برای عملکردهای مختلف باشد.
بولدوزرها
سیستم های بلند کردن تیغه ، زاویه دار و درایو درایو همه از انرژی هیدرولیک استفاده می کنند.
جرثقیل
ایستگاه های هیدرولیک کنترل صاف و دقیقی برای بلند کردن و موقعیت یابی بارهای سنگین فراهم می کنند.
پمپ های بتونی
سیستم های هیدرولیک با فشار بالا بتن را از طریق شیلنگ های طولانی به مکان های دقیق سوق می دهند.
ابزار ماشین
ایستگاه های هیدرولیک قدرت:
- برای خم شدن فلز ترمزها را فشار دهید
- پرس هیدرولیک برای تشکیل قطعات
- دستگاه های قالب گیری تزریق
- تجهیزات برش فلزی
دست زدن به مواد
- لیفتراک برای بلند کردن و کج شدن از ایستگاه های هیدرولیک استفاده می کنند
- سیستم های نوار نقاله از هیدرولیک برای موقعیت یابی استفاده می کنند
- سیستم های روباتیک به محرک های هیدرولیک متکی هستند
تراکتور
تراکتورهای مدرن از قدرت هیدرولیک برای:
- سیستمهای مشکل سه امتیازی
- فرمان قدرت
- کنترل کنترل
- لودرهای جلویی
تجهیزات برداشت:ترکیب ، بالرها و سایر دستگاه های مزرعه از هیدرولیک برای پردازش و کار با محصول استفاده می کنند.
آسانسور
هر تعمیرگاه اتومبیل بستگی به آسانسورهای هیدرولیکی دارد که از ایستگاه های هیدرولیک استفاده می شود.
کامیون زباله
سیستم های هیدرولیک مکانیسم های بلند کردن و فشرده سازی را تأمین می کنند.
کامیون کمپرسی
ایستگاه های هیدرولیک برای بارگیری تختخواب کامیون را بالا می برد و پایین می آورد.
تجهیزات کشتی
ایستگاه های هیدرولیک قدرت:
- سیستم های فرمان
- جرثقیل های عرشه
- لنگرگاه های بادگیر
- تجهیزات حمل بار
سیستم عامل های دریایی:سکوهای روغن از سیستم های عظیم هیدرولیک برای حفاری و انتقال لوله استفاده می کنند.
سیستم های هواپیما
قدرت هیدرولیک کار می کند:
- دنده
- سطوح کنترل پرواز
- درهای باری
- سیستم ترمز
قابلیت اطمینان سیستم های هیدرولیک آنها را برای ایمنی پرواز ضروری می کند.
میزان جریان
اندازه گیری در گالن در دقیقه (GPM) یا لیتر در دقیقه (LPM) ، سرعت جریان تعیین می کند که چگونه محرک های سریع حرکت می کنند. جریان بالاتر به معنای عملکرد سریعتر است اما به پمپ های بزرگتر و قدرت بیشتری نیاز دارد.
فشار عملیاتی
فشار در پوند در هر اینچ مربع (psi) یا نوار اندازه گیری می شود ، فشار تعیین می کند که سیستم چقدر می تواند تولید کند. فشار بالاتر به معنای نیروی بیشتر است اما به اجزای قوی تر نیاز دارد.
الزامات قدرت
قدرت هیدرولیک (HP) را می توان به این صورت محاسبه کرد:HP = (جریان × فشار) ÷ 1714
این به اندازه موتور مورد نیاز برای رانندگی پمپ کمک می کند.
کارایی
راندمان کل سیستم به طور معمول از 70-85 ٪ متغیر است و بستگی به این دارد:
- راندمان پمپ (85-95 ٪)
- راندمان موتور (90-95 ٪)
- تلفات سیستم (دریچه ها ، فیلترها ، خطوط)
نسبت قدرت به وزن
سیستم های هیدرولیک نسبت به سایر منابع انرژی دیگر قدرت بیشتری در هر پوند ایجاد می کنند. این باعث می شود آنها برای تجهیزات تلفن همراه در جایی که وزن اهمیت دارد ایده آل باشد.
کنترل دقیق
اپراتورها می توانند با دقت استثنایی نیرو ، سرعت و موقعیت را کنترل کنند. این دقت باعث می شود هیدرولیک برای عملیات ظریف مناسب باشد.
حرکت خطی
سیلندرهای هیدرولیک حرکت صاف و مستقیم و بدون پیوندهای مکانیکی پیچیده را فراهم می کنند.
برگشت پذیری فوری
بر خلاف سیستم های مکانیکی که به چنگال و چرخ دنده نیاز دارند ، می توان جهت را فوراً بدون توقف تغییر داد.
