سیستم‌های هیدرولیک
سیستم‌های هیدرولیک یکی از اساسی‌ترین منابع انتقال قدرت در صنایع مختلف هستند. این سیستم‌ها از قوانین سیالات مایع محبوس بهره می‌برند و قادر به تبدیل انرژی مکانیکی به قدرت سیال تحت فشار هستند. در اصل، یک سیستم هیدرولیک شامل چهار کار اصلی است:
- تبدیل انرژی مکانیکی به قدرت سیال تحت فشار با استفاده از پمپ‌ها: پمپ‌ها توان مکانیکی را به توان هیدرولیکی تبدیل می‌کنند.
- انتقال سیال تا نقاط مورد نظر با استفاده از لوله‌ها و شیلنگ‌ها: سیال تحت فشار از طریق اتصالات به نقاط مختلف منتقل می‌شود.
- کنترل فشار، جهت و جریان سیال با استفاده از شیرها: شیرها وظیفه کنترل را در سیستم‌های هیدرولیک برعهده دارند.
- انجام کار توسط عملگرها (سیلندرها و هیدروموتورها): عملگرها نیروی هیدرولیکی را به نیروی مکانیکی تبدیل می‌کنند.
به طور کلی، سیستم‌های هیدرولیک در صنایع مختلفی مانند ساخت و ساز، معدن، کشاورزی، تولید و رباتیک استفاده می‌شوند. این سیستم‌ها توانایی تبدیل نیروی اولیه اندک به نیروی خروجی بسیار شدید را دارند و برای کنترل انتقال قدرت و جابه‌جایی اجسام سنگین بسیار مؤثر هستند. از آنجا که تنوع سیستم‌های هیدرولیکی بسیار گسترده است، در اینجا تنها به معرفی برخی از انواع سیستم‌های ساده هیدرولیکی پرداخته‌ایم.
سیستم‌های هیدرولیک از سیالات تحت فشار برای انجام کارها استفاده می‌کنند. این سیالات می‌توانند از نوع‌های مختلفی باشند. برخی از انواع سیالات مصرفی در سیستم‌های هیدرولیک عبارت‌اند از:
- روغن هیدرولیک: از جمله مایعات مصنوعی با مقاومت بالا در برابر آتش و اصطکاک کمتر.
- آب: در برخی موارد، آب نیز به عنوان سیال هیدرولیک استفاده می‌شود.
- ترکیبات مخلوط با آب: این شامل ترکیباتی مانند آب و روغن‌های مخلوط با آب است.
- مایعات هیدروکربنی: از جمله روغن‌های مینرال که در خودروهای سواری برای سیالت فرمان استفاده می‌شوند.
سیستم‌های هیدرولیک در صنایع مختلفی از جمله ساخت و ساز، معدن، کشاورزی، تولید و رباتیک استفاده می‌شوند. این سیستم‌ها توانایی تبدیل نیروی اولیه اندک به نیروی خروجی بسیار شدید را دارند. از طریق اجزای سیستم هیدرولیک، مانند پمپ‌ها، شیرها و عملگرها، این سیالات تحت فشار به کنترل جهت، فشار و جریان می‌آیند تا وظایف مختلف را انجام دهند.
روغن‌های هیدرولیک
روغن‌های هیدرولیک به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند. اجزای مختلف سیستم‌های هیدرولیک ممکن است نیاز به نوع خاصی از روغن داشته باشند. در ادامه، به برخی از انواع روغن‌های هیدرولیک می‌پردازم:
- روغن معدنی (با پایه‌ی نفتی): این نوع روغن‌ها از نفت خام استخراج می‌شوند و برای کاربردهای مختلف در سیستم‌های هیدرولیک استفاده می‌شوند.
- روغن‌های مصنوعی با پایه‌ی استر: این نوع روغن‌ها شامل استر پلی‌اول و استر فسفات هستند.
- روغن‌های مصنوعی با پایه‌ی گلیکول آب: این نوع روغن‌ها به عنوان سیال هیدرولیک در برخی موارد استفاده می‌شوند.
- روغن‌های گیاهی: این نوع روغن‌ها از منابع گیاهی مانند دانه‌ها و میوه‌ها استخراج می‌شوند.
همچنین، روغن‌های هیدرولیک به انواع مختلف دیگر نیز تقسیم می‌شوند، از جمله گریدهای مختلف روغن‌های هیدرولیک . این گریدها شامل H22، H32، H46، H68، H100، H150، H220 و H320 هستند. هرکدام از این گریدها مشخصات مختلفی از جمله گرانروی، نقطه اشتعال و نقطه ریزش دارند. به طور کلی، گریدهای با شماره‌های بزرگتر دارای گرانروی بیشتر و نقطه اشتعال بالاتر هستند.
مایعات هیدروکربنی
به‌طور ساده، مواد آلی هستند که در ساختار مولکولی‌شان فقط اتم‌های کربن و هیدروژن شرکت دارند. این مایعات به دو دسته تقسیم می‌شوند:
- میعانات گازی (Condensate): این میعانات، مخلوطی با چگالی کم از مایعات هیدروکربنی هستند که به عنوان اجزای گازی در گاز طبیعی خام تولید می‌شوند.
- مخازن هیدروکربوری: این مخازن شامل ترکیبات سنگین‌تر از بوتان هستند و مولکول‌های آن‌ها دارای اتم‌های کربن بیشتر و حالت مایع در شرایط دما و فشار جو را شامل می‌گیرند.
هیدروکربن‌ها، از نظر فیزیکی، مولکول‌های غیرقطبی هستند و در حلال‌های غیرقطبی مانند روغن حل می‌شوند.
روغن معدنی
به نام‌های روغن مینرال یا مینرال اویل شناخته می‌شود. این نوع روغن صنعتی از تقطیر نفت خام به دست می‌آید و از نظر ویژگی‌های ظاهری، مایعی شفاف، بی‌رنگ، بی‌بو و سبک است. معمولاً در پالایش نفت، از روغن‌های گیاهی که معمولاً به منظور استفاده خوراکی تولید می‌شوند، متفاوت است. این روغن در صنایع مختلف از پزشکی تا خودروسازی کاربرد دارد. به عنوان مثال، در صنعت خودرو، از روغن معدنی در قسمت‌های مختلف خودرو استفاده می‌شود1. همچنین، در صنعت برق، به عنوان یک ماده خنک‌کننده غیررسانا نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. از آنجا که این روغن‌ها برق و جریان الکتریسیته را عبور نمی‌دهند، جایگزین خوبی برای آب و هوا هستند. در کل، روغن معدنی یک ماده چندکاره است که در صنایع مختلف به کار می‌رود.
انتخاب روغن هیدرولیک مناسب برای سیستم خود، به موارد زیر توجه کنید:
- مشخصات فنی سیستم هیدرولیک: دفترچه راهنمای سیستم هیدرولیک، اطلاعات لازم در مورد نوع و ویسکوزیته روغن مناسب را ارائه می‌دهد.
- شرایط کارکرد: دمای محیط، فشار کاری و نوع بار وارده بر سیستم، از جمله عوامل مهم در انتخاب روغن‌های هیدرولیک هستند.
همچنین، از مخلوط کردن روغن‌های هیدرولیک مختلف یا روغن‌های هیدرولیک یک برند با یکدیگر خودداری کنید. سطح روغن را به طور مرتب بررسی کرده و در صورت نیاز آن را تعویض کنید. همچنین، از فیلترهای مناسب برای سیستم هیدرولیک خود استفاده کنید. انتخاب روغن مناسب به اطمینان از عملکرد روان سیستم هیدرولیک شما کمک می‌کند.
روغن‌های هیدرولیک بر اساس درجه گرانروی به دو دسته تقسیم می‌شوند:
- تک درجه‌ای
- چند درجه‌ای
- روغن‌های تک درجه‌ای: برای کاربردهایی مناسب هستند که دمای کارکرد سیستم هیدرولیک ثابت است.
- روغن‌های چند درجه‌ای: برای کاربردهایی مناسب هستند که دمای کارکرد سیستم هیدرولیک متغیر است.
استانداردهای روغن‌های هیدرولیک شامل موارد زیر می‌شود:
- استاندارد SAE: بر حسب ویسکوزیته (غلظت یا گرانروی) روغن‌ها را طبقه‌بندی می‌کند. مثلاً روغن‌های چهارفصل یا چند درجه‌ای به صورت SAE10W30 نمایش داده می‌شوند.
- استاندارد API: این استاندارد روغن‌ها را از نظر سطح کیفی و کارایی به دو دسته S (برای موتورهای بنزینی) و C (برای موتورهای دیزلی) تقسیم می‌کند.
- استاندارد ISO: برای روغن‌های صنعتی هیدرولیک استفاده می‌شود و ویسکوزیته در ۴۰ درجه تعریف شده است.
به طور کلی، انتخاب روغن هیدرولیک باید با توجه به نیازهای سیستم و شرایط کارکرد مشخص شود. انتخاب درجه مناسب و رعایت استانداردها، عملکرد بهینه سیستم را تضمین می‌کند.
روغن‌های هیدرولیک به دلیل عوامل مختلفی از دست می‌روند. در زیر تعدادی از این عوامل را بررسی می‌کنیم:
- خوردگی و اکسیداسیون: روغن‌های هیدرولیک در تماس با هوا و حرارت اکسیده می‌شوند. این اکسیداسیون باعث تغییر ویژگی‌های روغن می‌شود و باعث کاهش کارایی آن می‌شود.
- آب و ذرات جامد: ورود آب به روغن‌های هیدرولیک باعث کاهش ویسکوزیته و تشکیل رسوبات می‌شود. همچنین، ذرات جامد مانند خاک و ذرات فلزی نیز می‌توانند روغن را آلوده کنند.
- حرارت و فشار: در سیستم‌های هیدرولیک، روغن‌ها به فشار و دماهای مختلف تحت واقعیت‌های مختلف تحت فشار قرار می‌گیرند. این شرایط می‌توانند باعث تغییر ویژگی‌های روغن شوند.
- ترکیبات شیمیایی: ترکیبات شیمیایی در روغن‌های هیدرولیک نیز می‌توانند تحت تاثیر عوامل مختلف تغییر کنند و باعث از دست رفتن کارایی روغن شوند.
به طور کلی، نگهداری منظم، تعویض مناسب و استفاده از روغن‌های با کیفیت مناسب می‌تواند از دست رفتن روغن‌های هیدرولیک جلوگیری کند.
