معرفی سیستم هیدرولیک

امروزه، برای انتقال قدرت در سیستم و تجهیزات مدرن، معمولا از یکی از سه نیروی الکتریکی، هیدرولیک یا پنوماتیک استفاده می‌شود. نیروی الکتریکی را همه شما می‌شناسید؛ اما اگر به انتقال قدرت با توان بالا و هزینه کم علاقمند هستید، باید با هیدرولیک و پنوماتیک هم آشنا شوید. در زبان یونانی، واژه «هیدرو» به معنای «جریان حرکت سیال» و «پنوما (نیوما)» به معنای «هوا یا باد» است. نام علوم هیدرولیک و پنوماتیک، از همین کلمات گرفته شده است و می‌توان گفت نحوه عملکرد آن‌ها با نام‌شان مرتبط است. سیستم هیدرولیک (Hydraulic System)، یکی از سیستم‌های کاربردی و مقرون به صرفه در صنعت است که از اجزایی مانند مخزن، پمپ هیدرولیک، شیر یک‌طرفه، شیر فشار‌شکن، شیر کنترل، سیلندر و منبع تغذیه مناسب برای دریافت نیروی محرکه، تشکیل شده است.

سیستم هیدرولیک، بر اساس اصل پاسکال و با تحت فشار قرار دادن سیالات (آب یا روغن) توسط پمپ هیدرولیک، کنترل و انتقال نیرو را انجام می‌دهد؛ همچنین انرژی لازم برای انجام کارهای فوق سنگین را تولید می‌کند. پمپ هیدرولیک، یکی از اصلی‌ترین اجزای سیستم هیدرولیک است که وظیفه دریافت سیال و انتقال آن با جریان و فشار بیشتر را برعهده دارد.

پمپ هیدرولیک چیست؟

پمپ هیدرولیک (hydraulic pump)، دستگاهی مکانیکی است که از کنار هم قرار گرفتن قطعاتی مانند پیستون، سیلندر، شفت و واشر ساخته‌شده است. این دستگاه، با به حرکت درآوردن سیال، انرژی مکانیکی را به انرژی هیدرولیک یا نیروی سیال تبدیل می‌کند. به طور ساده‎تر، پمپ‌های هیدرولیک انرژی مکانیکی را از یک منبع جداگانه دریافت کرده و آن را به صورت انرژی جنبشی، به سیال موجود در مخزن سیستم، منتقل می‌کنند. در نتیجه، فشار و سرعت سیال افزایش پیدا می‌کند و با نیرویی بیشتر در سیستم جاری می‌شود. جالب است بدانید که پمپ‌ها فشار تولید نمی‌کنند؛ بار قرار گرفته روی سیستم، در برابر جریان سیال مقاومت ایجاد می‌کند و باعث افزایش فشار مایع  می‌شود. سیال موجود در این سیستم‌ها می‌تواند آب یا روغن باشد؛ اما در پمپ‌های هیدرولیک صنعتی به دلیل احتمال زنگ‌زدگی قطعات توسط آب، به طور معمول از روغن استفاده می‌شود. این تجهیزات بر اساس نیروی محرکه، عملکرد پمپ و نوع جابه‌جایی سیال به دسته‌های متنوعی تقسیم می‌شوند.

نحوه عملکرد پمپ هیدرولیک چگونه است؟

قانون پاسکال را به خاطر دارید؟ بر اساس قانون پاسکال، فشار وارد شده به سیال در محیطی بسته، به طور یکسان به تمام نقاط سیال و دیواره‌های محفظه نگهدارنده آن منتقل می‌شود. پمپ‌های هیدرولیک دقیقا بر همین اساس کار می‌کنند. عملکرد پمپ‌های هیدرولیک با توجه به اندازه، شکل محفظه‌ داخلی پمپ، سرعت عملکرد پمپ و توان تامین شده در آن با هم تفاوت دارد؛ اما اساس کار آن‌ها شبیه به هم است. پمپ هیدرولیک، از طریق پیستون‌ها و تجهیزات مکانیکی، به سیال موجود در مخزن سیستم فشار وارد کرده و به این صورت، در ورودی پمپ، خلاء ایجاد می‌کند. فشار اتمسفر، مایع را به سمت ورودی پمپ هدایت می‌کند و سیال، پس از گذشتن از فیلترهای مخصوص، وارد خطوط ورودی پمپ می‌شود، در پمپ به جریان می‌افتد و با فشار و سرعت بیشتر به سمت خروجی پمپ حرکت می‌کند.

مزایای پمپ هیدرولیک

چرا باید از پمپ‌های هیدرولیک در سیستم استفاده کنیم؟ برای آشنایی با مزایای شگفت‌انگیز این تجهیزات، کافی است به تعریف و نحوه عملکرد آن‌ها دقت کنید. مهم‌ترین کاربرد و مزیت این پمپ‌ها، جابه‌جایی مایعات با فشار و تولید نیروی خروجی چند برابر نسبت به نیروی ورودی است؛ اما این دستگاه‌ها مزیت‌های دیگری هم دارند. در ادامه، چند مورد از مزایای دیگر پمپ‌های هیدرولیک نام برده می‌شود. 

• قابل استفاده در زیر آب
• اندازه و ابعاد کوچک‌تر در مقایسه با پمپ‌های الکتریکی و مکانیکی 
• ایمنی بالا به دلیل حذف جریان الکتریکی
• قابلیت تولید توان برابر یا بیشتر از پمپ‌های الکتریکی
• نگهداری و تعمیر ساده‌تر و ارزان‌تر نسبت به سایر پمپ‌ها
• بازده بالا در تبدیل حرکت چرخشی به حرکت خطی در مقایسه با پمپ‌های الکتریکی

مزایای سیستم هیدرولیک

• این سیستم‌ها قدرت و استحکام بالایی دارند، انرژی زیادی تولید می‌کنند و برای استفاده در فشارهای بالا و جابه‌جایی بارهای سنگین مناسب هستند.
• در تجهیزات هیدرولیکی، قابلیت انجام چندین کار به طور همزمان وجود دارد؛ از جمله روانکاری در سیستم، خنک‌کنندگی و انتقال نیرو.
• این سیستم‌ها می‌توانند حرکت چرخشی را به حرکت خطی و برعکس تبدیل کنند.
• طول عمر این سیستم‌ها نسبت به سیستم‌های پنوماتیک بیشتر است؛ زیرا تمام قطعات آن در حین کار، روغن‌کاری می‌شوند.

نقاط ضعف سیستم هیدرولیک

• وجود مخزن برای نگهداری سیال در این سیستم‌ها ضروری است.
• در تجهیزات هیدرولیکی، امکان نشت روغن، ایجاد آلودگی و در نتیجه، احتمال آتش‌سوزی و انفجار وجود دارد.
• سیستم‌‌های هیدرولیکی نسبت به دما، آلاینده‌ها و گرد و غبار حساسیت بیشتری دارند.
• روغن هیدرولیک یک سیال چسبناک است و برای حرکت در لوله‌ها، به انرژی زیادی نیاز دارد. به همین دلیل، سرعت انجام کار در این سیستم‌ها، کمتر از سیستم‌های پنوماتیک است.
• این سیستم‌ها علاوه بر این که هزینه اولیه بیشتری نسبت به سیستم‌های پنوماتیک دارند، نیازمند انجام اقداماتی برای جلوگیری یا به حداقل رساندن نشت و خطرات احتمالی هستند. از جمله این اقدامات می‌توان به لوله‌کشی مناسب، نگهداری درست و تعمیرات منظم اشاره کرد.
• تجهیزات هیدرولیکی معمولا ابعاد بزرگ‌تری دارند و نیازمند فضای بیشتری برای نصب هستند.

کاربرد سیستم هیدرولیک در صنعت

سیستم‌های هیدرولیک کاربرد فراوانی دارند. این تجهیزات، انرژی دریافت‌شده از مولد خارجی را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کنند؛ توسط آن، اجسام سنگین را بلند یا جابه‌جا می‌کنند و قابلیت کنترل فشار سیال را در اختیار کاربر می‌گذارند. در این بخش از مقاله، شما را با برخی از مهم‌ترین کاربردهای سیستم هیدرولیک در صنعت آشنا می‌کنیم.