جلوگيری از مشکلات سيستم هيدروليک

 مقدمه

سيستم هيدروليک ماشين آلات و يا تجهيزات هيدروليکی يک شبکه کاملا وابسته بهم وکاملا بالانس است. قطعات هيدروليکی به گونه ای طراحی شده اند که بتوانند درکنار يکديگر کار کرده و کارايي مورد نياز را ايجاد نمايند، اگر چه هر روزه، فاکتورهای بسياری وارد عمل می شوند تا کارآيی و عملکرد اين سيستم ها را کاهش دهند.

صنعت امروز در طراحی و ساخت به  سرعت به سمت ساخت سيستم های پيچيده با لقی های کمتر و فشارهای  بالاتر پيش می رود. بنابراين سيستمهای جديد به مراتب بيشتر مستعد براي آلوده شدن هستند. اين مقاله فاکتورهای اصلی را که باعث عملکرد سيستم های هيدروليک توسط آلوده کننده ها می شود را شرح می دهد.

 آلوده کننده ها چه هستند؟

آلوده کننده ها در سيستم هيدروليک مواد خارجی در سيستم هستند، موجوداتی که به سيستم تعلق ندارند. اين آلوده کننده ها به دو شکل وجود دارند:

آلوده کننده هايي به صورت ذرات ريز (ذره ای) و آلوده کننده های شيميايی.

 آلوده کننده های ذره ای

اين نوع آلوده کننده ها معمولتر، قابل کنترل و قابل اندازه گيری هستند. ذراتی که می توانند در درون يا برون سيستم های هيدروليک بوجود آيند ذرات فلزی نتيجه سايش قطعاتی است که در داخل سيستم ايجاد می شود. گرد و غبار، شن و ... آلوده کننده هايی هستند که از خارج به سيستم ها هجوم می آورند. آلوده کننده ها سايش را سرعت بخشيده و با حرکت خود در داخل سيستم های هيدروليک مقدار آن را افزايش مي دهند.

سايش، فرسودگی و گرفتگی سه روشی هستند که آلوده کننده های ذره ای با ايجاد آنها باعث کاهش کارآيی و عملکرد سيستم های هيدروليک می شود.

 سايش

ذرات ساينده فلزات را از قطعات هيدروليکی می سايند. فلزات سايش يافته توليد شده، افزايش يافته و به سمت قطعات ديگر سيستم هيدروليک برای ايجاد خرابی بيشترحرکت می کنند.

فرسودگی

تکرار بارهای با فشار بالا سبب میشود فلزات به صورت تراشه يا شکسته از قطعات هيدروليک جدا و سيستم را آلوده کنند. که اين عمل باعث فرسوده شدن سريعتر تجهيزات هيدروليکی می شود.

 گرفتگی

ذرات کوچک روی صفحات فلزی تجمع می کنند و حرکت مايعات را کند می نمايند. نتيجه آن سرد شدن و گرفتگی قطعات و شيرآلات در نتيجه کاهش بازده سيستم است.

آلوده کننده های شيميايي

اين نوع آلوده کننده ها می توانند در درون يا برون سيستمهای هيدروليک ايجاد شوند آنها شامل گرما، آب و هوا هستند. اين آلوده کننده ها ترکيبات روغن را از بين برده، آلوده کننده های ديگری به صورت اکسيدها و اسيدها توليد مي نمايند.

 تشخيص آلوده کننده ها

دو روش براي تشخيص ذرات يا آلوده کننده ها در روغنهای هيدروليک موجود است:

 آناليز طيف سنجی (Spectrographic)

اين نوع آناليز المنتهای فلزی تشکيل شده در روغن را به صورت ذرات در ميليون (Parts per million) مشخص کرده و می شمرد.

 شمارش ذرات (Particle ount)

روش شمارش ذرات می تواند هر نوع ذره ای را بشمرد، فلزی يا غير فلزی از سايز يک ميکرون تا 200 ميکرون. روش شمارش ذرات تعداد و حجم ذرات را گزارش می دهد. اين روش تعداد ذرات بزرگتر از يک سايز مشخص را نيز می تواند گزارش نمايد.

کدهای ISO

استاندارد ISO دولتی، ISO4406 ، يک کد فاکتور دو حرفی (Z/Y) برای بيان ميزان تميزی مايع را معين می کند. فاکتور اول (Y) تعداد ذرات بزرگتر از 5 ميکرون و دومين فاکتور (Z) براي مشخص نمودن ذرات بزرگتر از 15 ميکرون است.

5-15 ميکرون از اين جهت انتخاب شده است که متخصصين در اين رنج می توانند سرعت سايش و ميزان پتانسيل خرابی را مشخص نمايند.

 اثرات آلوده کننده ها

آلوده کننده ها هنگامی که در سيستم بوجود می آيند کارآيی سيستم را کاهش می دهند، سايش قطعات را سرعت می بخشند، عملکرد را پايین می آورند، هزینه های تعميرات را بالا برده و منجر به کاهش عمر قطعات می شوند.

پيشگيری از آلودگی

سيستم های هيدروليک در شرايط زير در معرض آلودگی قرار می گيرند:

v     در هنگام ساخت و سوار کردن قطعات

v     در هنگام عملکرد و سرويسهای پيشگيرانه

v     در هنگام تعميرات

در هنگام ساخت

آلوده کننده ها می توانند در هنگام ساخت به سيستم های هيدروليک وارد شوند. سازنده های اين تجهيزات بايد تميز نگه داشتن اين سيستمها را هنگام نصب و جمع آوری قطعات هدف گذاری نمايند.

 در هنگام عملکرد تجهيزات هيدروليکی

انواع گوناگونی از آلوده کننده ها در طول دوره عملکرد عملگرها می توانند به سيستم وارد شوند.

روشهای مهم جلوگيری از ورود اين آلودگيها به سيستم عبارتند از:

جلوگيری از نشتي ها

اگر روغن بتواند از سيستم خارج شود احتمال قوی وجود دارد که گرد و غبار بتواند به سيستم وارد شود بنابراين بازديدهاي روزانه و محکم کردن نشتی ها بسيار مهم است.

پر نگه داشتن تانکهای هيدروليک به ميزان مقتضی

ناکافی بودن ميزان روغن در تانک هيدروليک سبب ايجاد پديده کاويتاسيون در پمپها می شود که در نهايت منجر به خرابی پمپ و آلوده شدن سيستم سالم می گردد. کمبود روغن همچنين باعث بالا رفتن درجه حرارت روغن در نتيجه کاهش خواص آن می شود.

بازديد درجه حرارت سيستم هيدروليک

درجه حرارتهای بالا در سيستم هيدروليک روغن را رقيق نموده اکسيداسيون آن را افزايش داده سيلها را خراب کرده و شيلنگها را متورم می نمايد.

مشکلات مذکور منجر به خوردگی و ورود آلود کننده ها به سيستم میشود.

بنابراين بسيار با اهميت است که در صورتيکه سيستم مجهز به نمايشگر و يا سنسورهای نشان دهنده باشد درجه حرارت سيستم کنترل شود.

تنظيمات شيرهای هيدروليک

سيستم های هيدروليک معمولاً به صورت تحت فشار طراحی می شوند تنظيم کردن شير فشارشکن اين سيستم ها در تنظيمات پايين      می تواند منجر به بالا رفتن درجه حرارت سيستم و در نتيجه سايش و ايجاد آلودگی شود. بنابراين تنظيمات اين نوع شيرها بايد متناسب با مشخصات تعيين شده سازنده باشد.

هنگام ذخيره کردن روغن، پرکردن سيستم و تعويض روغن

انتخاب صحيح روغن

روغنهای هيدروليک با کيفيت بالا حاوی افزودني هايي مانند افزودنی های ضد سايش و ضد کف ها هستندکه از ورود وتشکيل آلودگی ها جلوگيری می کنند.

بعنوان مثال مقدار بالاتر فلز روی (عامل ضد سايش) در اين روغنها ميزان سايش را پايين می آورد.

بنابراين انتخاب روغن مناسب و متناسب با توصيه سازنده بسيار مهم است.

تعويض روغن منظم و با زمانبندی  مناسب

تعويض روغن مطابق دستورالعمل کارخانه سازنده بايد دنبال شود. ارزيابی و بررسی وضعيت روغن و ميزان آلوده کننده ها در داخل روغن می تواند در تخمين زمان مناسب تعويض روغن کمک کند.

استفاده از نوع صحيح فيلتر و تعويض منظم فيلترهای موجود در اين سيستمها بسيار با اهميت است.

 

در هنگام سرویس های عمومی:

آلوده کننده ها می توانند وارد سيستم هيدروليک شوند هرگاه که اين سيستم باز می شود چه در زمان تعويض فيلتر يا تعمير قطعات اصلی.

برای جلوگيری از آلودگی ابتدا بايد:

• قطعات را با دقت باز کرده و خارج کنيد.

• قطعات جديد را تا زماني که آماده برای نصب باشند با درپوش مناسب نگهداری کنيد.

• گرد و غبار را از کولرهای روغن، تانکها و ساير قسمتها تميز کنيد.

• هنگام باز کردن قطعات شيلنگها را درپوش گذاشته و بسته نگهداريد.

• شيلنگها، تيوبها و لوله ها را قبل از نصب تميز کنيد.

 

 چکیده

نگهداری سيستم هيدروليک از شناخت تجهيزات هيدروليکی سيستم شما آغاز می شود.

ماشين آلات امروزی توانايي مقاومت در برابر گرد و غبار و ساير آلوده کننده ها را در طول دوران کاری خود ندارند.

کنترل آلودگی ها از بسياری از مشکلاتی که امروزه در اين سيستمها مشاهده می شود جلوگيری می کند.

تعریف و تاریخچه هیدرولیک

      هیدرولیک از کلمه یونانی " هیدرو " مشتق گردیده است و این کلمه بمعنای جریان حرکات مایعات می باشد. در قرون گذشته مقصود از هیدرولیک فقط آب بوده و البته بعدها عنوان هیدرولیک مفهوم بیشتری بخود گرفت و معنی ومفهوم آن بررسی در مورد بهره برداری بیشتری از آب و حرکت دادن چرخ های آبی و مهندسی آب بوده است. مفهوم هیدرولیک در این قرن دیگر مختص به آب نبوده بلکه دامنه وسیعتری بخود گرفته و شامل قواعد و کاربرد مایعات دیگری ، بخصوص " روغن معدنی "  میباشد ، زیرا که آب بعلت خاصیت زنگ زدگی ، در صنایع نمی تواند بعنوان انرژی انتقال دهنده مورداستفاده قرار گیرد و بعلت آنکه روغن خاصیت زنگ زدگی دارد ، امروزه در صنایع از آن بخصوص برای انتقال انرژی در سیستم کنترل استفاده بسیار میگردد. بطور خلاصه میتوان گفت: فنی که انتقال و تبدیل نیرو را توسط مایعات انجام دهد " هیدرولیک " نامیده میشود. از آنجائیکه هیدرولیک آبی دارای خاصیت زنگ زدگی است لذا در صنایع از هیدرولیک روغنی هم بخاطر روغن کاری قطعات در حین کار و هم بخاطر انتقال انرژی در سیستم های کنترل استفاده میشود . وقتیکه در صنعت از هیدرولیک نام برده میشود ، مقصود همان " هیدرولیک روغنی " می باشد . بطور دقیق میتوان گفت که : حوزه کاربرد هیدرولیک روغنی استفاده از انرژی دینامیکی و استاتیکی آن بوده و در مهندسی کنترل برای انتقال زیگنال ها و تولید نیرو می باشد. وسائل هیدرولیکی که نحوه استفاده هیدرولیک را در صنعت میسر میسازد خود دارای تاریخچه بسیار قدیمی میباشد. یکی از قدیمی ترین این وسائل ، پمپ های هیدرولیکی بوده ، که برای اولین بار کتزی بیوس یونانی در حدود اواسط قرن سوم قبل از مسیح ، پمپی از نوع پیستون اهرمی که دارای دو سیلندر بود اختراع و ساخته است . تا اوائل قرن هشتم دیگر در این زمینه وسیله جدیدی پدید نیامد و در اوائل این قرن انواع چرخ های آبی اختراع و رواج بسیار پیدا نمود. قرن شانزده را میتوان توسعه پمپهای آبی دانست و در این قرن بود که انواع پمپ با ساختمانهای مختلفی پدیدار گردیدند و اصول ساختمانی این پمپ ها ، امروزه بخصوص از نوع چرخ دنده ئی ، هنوز هم مورد توجه و اهمیت بسیاری را دارا می باشد. در اواخر قرن شانزدهم اصول ساختمان پرس هیدرولیکی طراحی گردیده و حدوداً بعد از یک قرن اولین پرس هیدرولیکی که جنبه عملی داشت ، شروع بکار نمود.  قرن نوزدهم زمان کاربرد پرسهای هیدرولیک آبی بود و اوائل قرن بیستم را میتوان شروع و زمان توسعه هیدرولیکی روغنی در صنایع و تاسیسات صنعتی دانست. سال 1905 پیدایش گیربکس هیدرواستاتیکی تا فشار 40 بار سال 1910 پیدایش ماشین های پیستون شعاعی سال 1922 پیدایش ماشین های شعاعی با دور سریع سال 1924 پیدایش ماشین های پیستون محوری با محور مایل سال 1940 پیدایش و تولید انواع مختلف وسائل و ابزار هیدرولیکی برای فشارهائی  بیش از 350 بار ، که بعضی از آن وسایل در حال حاضر بطور سری تولید میگردد. توسعه وسیع و کاربرد هیدرولیک روغنی پس از جنگ جهانی دوم پدید آمد ، ودر اثر همین توسعه ،  بسیاری از قطعات و لوازم هیدرولیک روغنی در حال حاضر بصورت استاندارد شده تولید میگردند. خواص هیدرولیک روغنی و کاربرد آن در صنایع استفاده از هیدرولیک روغنی به طراحان ماشین امکانات جدیدی را داده ، که میتوانند به نحو ساده تری ایده و طرح خود را عملی سازند، بخصوص قطعات استاندارد شده هیدرولیک روغنی کمک بسیار جامعی در حل مسائل طراحان مینماید. امروزه طراح ماشین میتواند با کمک هیدرولیک روغنی مسایل پیچیده کنترل مکانیکی را بنحو ساده تری و در زمان کوتاه تری حل نموده و در نتیجه طرح را با مخازن کمتری عرضه نماید. خواص مثبت هیدرولیک روغنی تولید و انتقال نیروهای قوی توسط قطعات کوچک هیدرولیکی ، که دارای وزن کمتری بوده و نسبت وزنی آنها نسبت به دستگاههای الکتریکی 1 به 10 میباشد. نصب ساده قطعات بعلت استاندارد بودن آنها تبدیل ساده حرکت دورانی به حرکت خطی اسیلاتوری (رفت و برگشتی) قابلیت تنظیم و کنترل قطعات هیدرولیکی امکان سریع معکوس کردن جهت حرکت استارت حرکت قطعات کار کننده هیدرولیکی ، در موقعیکه زیر بار قرار گرفته باشند. قابلیت تنظیم غیر پله ئی نیرو ، فشار ، گشتاور، سرعت قطعات کار کننده ازدیاد عمر کاری قطعات هیدرولیکی در اثر موجودیت روغن در این قطعات مراقبت ساده دستگاهها و تاسیسات هیدرولیکی توسط مانومتر امکان اتوماتیک کردن حرکات در مقابل این خواص مثبت ، البته خواص منفی نیز در هیدرولیک موجود است که طراحان بایستی با آنها نیز آشنا گردند ، البته لازم بتذکر است که بزرگترین خاصیت منفی هیدرولیک ، افت فشار میباشد ، که در حین انتقال مایع فشرده پدید می آید. خواص منفی هیدرولیک روغنی خطر در موقع کار با فشارهای قوی ، لذا توجه بیشتری بایستی به محکم وجفت شدن مهره ماسورهها با لوله ها و دهانه تغذیه و مسیر کار قطعات کار کننده نمود راندمان کمتر مولدهای نیروی هیدرولیکی نسبت به مولدهای نیروی مکانیکی، بعلت نشت فشار روغن و همچنین افت فشار در اثر اصطکاک مایعات در لوله و قطعات  بعلت قابلیت تراکمی روغن و همچنین نشت آن ، امکان سینکرون کردن جریان حرکات بطور دقیق میسر نمی باشد. گرانی قطعات در اثر بالا بودن مخارج تولید. کاربرد هیدرولیک امروزه در اغلب صنایع بخصوص صنایع ذیل متداول میباشد: ماشین ابزار پرس سازی  تاسیسات صنایع سنگین ماشین های راه و ساختمان و معادن هواپیما سازی کشتی سازی تبدیل انرژی در تاسیسات هیدرولیکی انرژی مکانیکی اغلب توسط موتورهای احتراقی و یا الکترو موتورها تولید میگردد، در هیدرو پمپها تبدیل به انرژی هیدرولیکی گشته و این انرژی از طریق وسائل هیدرولیکی به قطعات کار کننده هیدرولیکی منتقل میگردد، واز این قطعات کارکننده میتوان مجددا انرژی مکانیکی را بدست آورد.  کاربرد هیدرولیک و پنوماتیک :سیستم هیدرولیک در موارد زیر کاربرد دارد: 1.در صنعت کشاورزی : که کشاورزدر ضمن راندن تراکتور می تواند از توان سیال استفاده کند و همچنین در دستگاه های نظیر خرمن کوب وکمباینوکلوخ شکن و میوه چین و ماشین حفاری و بیل مکانیکی  2.در خودرو سازی : تر مز هیدرولیک و فرمان هیدرولیک و تنظیم پنوماتیکیصندلی و همچنین در مراحل ساخت بدنه و شکل دادن به ورق خودرو که از پرسهای با تنهای مختلف استفاده می شود3.در صنا یع هوایی: خلبان با کمک این سیستم ارابه های فرود و شهپرها و سکانهای عمودی وبالا برها و با لچه ها را مهار می کند و بدنه هوا پیما هم با پرسهای کششی ساخته می شودو جالب است که برای تست اینکه بدانند بدنه هواپیما سوراخ نشده باشد فشار باد را بین جداره های بدنه قرار میدهند در صورتی افت فشار داشتیممی فهمیم که جای از بدنه سوراخ است تست هواپیما عبارتند از

1.تست باد چرخها که 300 بار فشار است2.تست کلیه سیستم هیدرولیک هواپیما 3.تست بدنه هواپیما4. دستگاه میول که برای تست هیدرولیک هواپیمای  ( به نقل از منیوفکتورینگ۲۰۰۶ ) F14 4.صنایع دفاعی : در هدایت تانک نفر بر و هدایت موشک و در ناوها هدایت ناو و ...5.صنایع غذای: کنسرو سازی و ظروف یکبار مصرف و ... 6. صتایع چوب : برش الوار و پردا خت سطوح مبلها 7. جا به جای مواد (لیفتراک و جرثقیل و .)8.ماشین تراشکاری و CNC و نظیر این دستگاه ها9.صنایع دریای : بالا کشیدن تور از آب و کشیدن کشتی به ساحل و ......10. معدن : در ماشینهای معدن 11. در صنایع بسته بندی : پر کن شیشه ها ی نوشابه و ماشین چسب زنی و لفاف پیچی12. کا غذ سازی : در این صنعت خمیر کاغذ باید از غلتک ها بگذرد و مهمترین هیدرولیک و پنو ماتیک تنظیم غلطک ها است13. صنعت نفت : پالا یشگاه ها 14. صنایع پلاستیک 15. صنعت چاپ : 16. راه آهن : تر مز قطارودر بهای اتوماتیک جدید17. لاستیک : 18 . صنعت فولاد : فشار زیاد برای کشش آهن و یا فلز دیکر و تخلیه کوره ها که در ذوب آهن و فولاد مبارکه و.. شاهد آن هستید19 . نساجی می خواهم که درباره سیستم هیدرولیک و پنوماتیک که یک سیستم تقریبا ناشناس است برای شما بنویسم اول از سیستم پنوماتیک می نویسم قطعات آن عبارت است از 1.کمپرسور باد : که دارای مخزنی است که با مکیدن هوا داخل خود هوا را ذخیره میکنددرست مانند کپسول گاز اما با این تفاوت که درون کپسول گاز گازمتان است ولی در کمپرسور هوا است شاید شما کمپرسور هوا را در آپاراتی ها دیده باشید ممکن است که با استفاده از برق یا موتور دیزل یا موتور بنزینی هوا درون آن ذخیره گردد 2سیلندر پنوماتیک:برای اینکه یک حرکت خطی یا دورانی را داشته باشیم از سیلندر استفاده می کنیم      

كاربرد پمپ ها در سيستم هاي هيدروليك

كارآيي سيستم هاي هيدروليك براي سهولت انتقال نيرو، موجب گسترش روز افزون اين سيستم ها شده است. مي توان پمپ هاي سيستم هاي هيدروليك را به مثابه قلب سيستم در نظر گرفت.
پمپ هاي هيدروليك تنها يك وظيفه مهم را بدوش دارند و آن به جريان انداختن سيالات هيدروليك است. عامه مردم تصور مي كنند كه پمپ ها، فشار مورد نياز را ايجاد مي كنند، ليكن اين تصور نادرست است. فشار ناشي از عواملي مانند مقاومت خطوط لوله، گرانروي و بار روي محرك ها (Actuator) در مقابل جريان سيال، مقاومت مي كنند. در واقع شفت پمپ، انرژي مكانيكيِ موتور الكتريكي يا موتورهاي ديزلي و بنزيني را به انرژي سيال تبديل مي كند. پمپ هاي سيستم هاي هيدروليك از نوع پمپ هاي جابجايي مثبت هستند. در اين پمپ ها كه با آب بندهاي خاص و لقي هاي بسيار كم طراحي مي شوند، با هر جابجايي حجم معيني از سيال تحت فشارهاي نرمال پمپ مي گردد به طوري كه احتمال برگشت سيال تقريباً غيرممكن است.
در نتيجه هنگامي كه فشار سيستم به دليل بار روي محرك (Actuator) افزايش مي يابد، موتور الكتريكي يا موتور ديزلي بايد شديدتر كار كند تا حجم مورد نياز را منتقل كند كه اين به معناي توان الكتريكي بيشتر و يا افزايش مصرف سوخت است. در واقع چون اين جريان به نواحي حساس سيستم پمپ مي شود (آب بندها، شلنگ ها و غيره ) هميشه سيستم به يك شير اطمينان مجهز مي شود.

انواع پمپ هاي هيدروليك
با وجود تنوع پمپ هاي هيدروليك ، مي توان آنها را در چند گروه تقسيم بندي كرد: دنده اي، پره اي و پيستوني.
پمپ هاي دنده اي: پمپ هاي دنده اي بسيار ارزان بوده، به نوع سيال هيدروليك حساسيت ندارند. اين پمپ ها در مقابل آلودگي مقاوم بوده و نياز به طراحي هاي خاص ندارند. فشار در اين سيستم ها بين1500 تا 5000psi مي باشد. اين ويژگي ها باعث شده كه در تجهيزات متحرك، بيشتر از پمپ هاي دنده اي استفاده شود چرا كه كه مقاومتشان در برابر آلودگي بسيار زياد و كارايي آنها در خور توجه است.
درون پمپ هاي دنده اي، دو چرخ دنده در خلاف جهت يكديگر حركت مي كنند كه اولي به شفت موتور متصل بوده و دومي چرخ دنده هرز گرد (Idler) مي باشد. سيال از محفظه ورودي وارد پمپ شده و از ميان دندانه هاي چرخ دنده ها و جداره محفظه پمپ منتقل مي شود. به دليل فواصل بسيار كم، سيال از مركز پمپ نمي تواند عبور كند. پس دو جريان دوباره با هم مخلوط شده و به سمت خروجي پمپ رانده مي شوند.

پمپ هاي دنده اي مي توانند در هر دو جهت عمل كنند و اين ويژگي قابل توجهي در بعضي از سيستم ها است. از آنجايي كه ياتاقان هاي اين پمپ ها تنها از يك جهت، (جهت فشار پمپ خروجي) تحت بار قرار دارند، به پمپ هاي نامتوازن معروفند. در نتيجه اين پمپ ها به طور نامتناسب و تنها از يك جهت، تمايل به سايش دارند. پمپ هاي دنده اي در انواع خارجي (كه بسيار متداول است)، داخلي و يا از نوع چرخان (Gerotor) ساخته مي شوند(شكل1)
پمپ هاي پره اي: اين نوع پمپ ها كارآيي و موارد استفاده زيادي دارند ولي سيال آنها بايد خواص ضد سايش فوق العاده اي داشته باشد. در پمپ هاي پره اي چند نقطه در معرض سايش قرار دارند. اين نقاط نوك پره ها، صفحات دوار و شيار پره ها در روتور هستند. يك مزيت پمپ هاي پره اي اين است كه سايش تمام سطوح آن يكنواخت است و اين وضعيت راندمان را افزايش مي دهد.
هم چنين، پمپ هاي پره اي كه با دو ورودي و دو خروجي در جهات مختلف طراحي مي شوند متوازن بوده و با توجه به اين ويژگي، تنش يكنواخت و كمتري بر روي ياتاقان ها وارد مي شود. مي توان پمپ هاي پره اي را با تغيير شكل مكانيكي محفظه پمپ، به صورت پمپ هاي جا بجايي متغير ساخت كه در نتيجه راندمان آنها افزايش يافته و البته هزينه اوليه‌(ساخت) پمپ ها نيز افزايش مي يابد.

تحمل پمپ هاي پره اي در مقابل آلودگي كم است و ذرات آلودگي، سبب سايش غيرمنتظره پره ها مي شود. پمپ هاي پره اي در محدوده فشار1000 تا 3000psi توانايي عملكرد دارند.
پمپ هاي پيستوني: اين نوع از پمپ ها به دو شكل شعاعي يا محوري طراحي مي شوند. در نوع شعاعي، پيستون ها از محور يك محفظه استوانه اي حلقوي شكل شبيه چرخ پره دار مي چرخند و در نوع محوري، محور گردش پيستون ها و سيلندرها موازي مي باشد. از طرفي لقي هاي پمپ هاي پيستوني بسيار كم بوده و به همين دليل اين پمپ ها به ذرات ناشي از سايش خراشيدگي بسيار حساس هستند.
پمپ هاي پيستوني به دو شكلِ جابجايي ثابت يا متغير طراحي مي شوند. طراحي هاي جابجايي متغير، تغييرات فشار
سيستم را جبران مي كنند و داراي بيشترين بازدهي (يعني بين92 تا97 درصد) هستند.
صرف نظر از نوع پمپ ها، سيستم هاي هيدروليك، بايد قبل از راه اندازي به طور كامل تميز و شسته شوند و كليه منابع آلودگي بايد تا حد امكان به حداقل برسد. هم چنين سيال هيدروليك نو يا سيال هيدروليك كه سر ريز مي شود بايد قبل از استفاده در سيستم به طور كامل فيلتر شود چرا كه يك سيستم هيدروليكي كه در شرايط مناسب عملياتي به سر مي برد و سيال هيدروليك آن فيلتر مي شود، در مقايسه با يك سيال هيدروليك نو تميزتر است. علاوه بر تميزي سيال، نوع سيال، محدوده دما، گرانروي سيال، شرايط سيال (اكسيداسيون، آلودگي با آب و غيره) فشاري كه بر روي سيستم وارد مي شود، ورود هوا و كاويتاسيون، همگي بر پمپ و عمر آن موثر هستند.

هيدروليك

مایعات تقریباً تراکم ناپذیر هستند. این ویژگی سبب شده است که از مایعات به عنوان وسیله مناسبی برای تبدیل و انتقال کار استفاده شود. بنابراین می‌توان از آنها برای طراحی ماشینهایی که در عین سادگی، با نیروی محرک خیلی کم بتواند نیروی مقاوم فوق العاده زیادی را جابجا نماید، استفاده نمود. به این ویژگی و همچنین دانش مطالعه این ویژگی هیدرولیک گفته می‌شود.

امروزه در بسیاری از فرآیندهای صنعتی ، انتقال قدرت آن هم به صورت کم هزینه و با دقت زیاد مورد نظر است در همین راستا بکارگیری سیال تحت فشار در انتقال و کنترل قدرت در تمام شاخه های صنعت رو به گسترش است. استفاده از قدرت سیال به دو شاخه مهم هیدرولیک و نیوماتیک ( که جدیدتر است ) تقسیم می‌شود . از نیوماتیک در مواردی که نیروهای نسبتاً پایین (حدود یک تن) و سرعت های حرکتی بالا مورد نیاز باشد (مانند سیستم‌هایی که در قسمت‌های محرک رباتها بکار می روند) استفاده می‌کنند در صورتیکه کاربردهای سیستم‌های هیدرولیک عمدتاً در مواردی است که قدرتهای بالا و سرعت های کنترل شده دقیق مورد نظر باشد(مانند جک های هیدرولیک ، ترمز و فرمان هیدرولیک و...). حال این سوال پیش میاید که مزایای یک سیستم هیدرولیک یا نیوماتیک نسبت به سایر سیستم‌های مکانیکی یا الکتریکی چیست؟در جواب می توان به موارد زیر اشاره کرد: ۱) طراحی ساده ۲) قابلیت افزایش نیرو ۳) سادگی و دقت کنترل ۴) انعطاف پذیری ۵) راندمان بالا ۶) اطمینان در سیستم های هیدرولیک و نیوماتیک نسبت به سایر سیستم‌های مکانیکی قطعات محرک کمتری وجود دارد و میتوان در هر نقطه به حرکتهای خطی یا دورانی با قدرت بالا و کنترل مناسب دست یافت ، چون انتقال قدرت توسط جریان سیال پر فشار در خطوط انتقال (لوله ها و شیلنگ ها) صورت میگیرد ولی در سیستم‌های مکانیکی دیگر برای انتقال قدرت از اجزایی مانند بادامک ، چرخ دنده ، گاردان ، اهرم ، کلاچ و... استفاده می‌کنند. در این سیستم‌ها میتوان با اعمال نیروی کم به نیروی بالا و دقیق دست یافت همچنین میتوان نیرو های بزرگ خروجی را با اعمال نیروی کمی (مانند بازو بسته کردن شیرها و ...) کنترل نمود. استفاده از شیلنگ های انعطاف پذیر ، سیستم های هیدرولیک و نیوماتیک را به سیستم‌های انعطاف پذیری تبدیل می‌کند که در آنها از محدودیتهای مکانی که برای نصب سیستم‌های دیگر به چشم می خورد خبری نیست. سیستم های هیدرولیک و نیوماتیک به خاطر اصطکاک کم و هزینه پایین از راندمان بالایی برخوردار هستند همچنین با استفاده از شیرهای اطمینان و سوئیچهای فشاری و حرارتی میتوان سیستمی مقاوم در برابر بارهای ناگهانی ، حرارت یا فشار بیش از حد ساخت که نشان از اطمینان بالای این سیستم‌ها دارد. اکنون که به مزایای سیستم های هیدرولیک و نیوماتیک پی بردیم به توضیح ساده ای در مورد طرز کار این سیستم‌ها خواهیم پرداخت. برای انتقال قدرت به یک سیال تحت فشار (تراکم پذیر یا تراکم ناپذیر) احتیاج داریم که توسط پمپ های هیدرولیک میتوان نیروی مکانیکی را تبدیل به قدرت سیال تحت فشار نمود. مرحله بعد انتقال نیرو به نقطه دلخواه است که این وظیفه را لوله ها، شیلنگ ها و بست ها به عهده میگیرند . بعد از کنترل فشار و تعیین جهت جریان توسط شیرها سیال تحت فشار به سمت عملگرها (سیلندرها یا موتور های هیدرولیک ) هدایت می‌شوند تا قدرت سیال به نیروی مکانیکی مورد نیاز(به صورت خطی یا دورانی ) تبدیل شود. اساس کار تمام سیستم های هیدرولیکی و نیوماتیکی بر قانون پاسکال استوار است.

● قانون پاسکال: ۱) فشار سرتاسر سیال در حال سکون یکسان است .(با صرف نظر از وزن سیال) ۲) در هر لحظه فشار استاتیکی در تمام جهات یکسان است. ۳) فشار سیال در تماس با سطوح بصورت عمودی وارد میگردد. کار سیستم‌های نیوماتیک مشابه سیستم های هیدرولیک است فقط در آن به جای سیال تراکم ناپذیر مانند روغن از سیال تراکم پذیر مانند هوا استفاده می کنند . در سیستم‌های نیوماتیک برای دست یافتن به یک سیال پرفشار ، هوا را توسط یک کمپرسور فشرده کرده تا به فشار دلخواه برسد سپس آنرا در یک مخزن ذخیره می کنند، البته دمای هوا پس از فشرده شدن بشدت بالا میرود که می تواند به قطعات سیستم آسیب برساند لذا هوای فشرده قبل از هدایت به خطوط انتقال قدرت باید خنک شود. به دلیل وجود بخار آب در هوای فشرده و پدیده میعان در فرایند خنک سازی باید از یک واحد بهینه سازی برای خشک کردن هوای پر فشار استفاده کرد. اکنون بعد از آشنایی مختصر با طرز کار سیستم‌های هیدرولیکی و نیوماتیکی به معرفی اجزای یک سیستم هیدرولیکی و نیوماتیکی می پردازیم.

● اجزای تشکیل دهنده سیستم های هیدرولیکی: ۱) مخزن : جهت نگهداری سیال ۲) پمپ : جهت به جریان انداختن سیال در سیستم که توسط الکترو موتور یا ۳) موتور های احتراق داخلی به کار انداخته می شوند. ۴) شیرها : برای کنترل فشار ، جریان و جهت حرکت سیال ۵) عملگرها : جهت تبدیل انرژی سیال تحت فشار به نیروی مکانیکی مولد کار(سیلندرهای هیدرولیک برای ایجاد حرکت خطی و موتور های هیدرولیک برای ایجاد حرکت دورانی).

● اجزای تشکیل دهنده سیستم های نیوماتیکی: ۱) کمپرسور ۲) خنک کننده و خشک کننده هوای تحت فشار ۳) مخزن ذخیره هوای تحت فشار ۴) شیرهای کنترل ۵) عملگرها

● یک مقایسه کلی بین سیستم‌های هیدرولیک و نیوماتیک: ۱) در سیستم‌های نیوماتیک از سیال تراکم پذیر مثل هوا و در سیستم‌های هیدرولیک از سیال تراکم ناپذیر مثل روغن استفاده می کنند. ۲) در سیستم‌های هیدرولیک روغن علاوه بر انتقال قدرت وظیفه روغن کاری قطعات داخلی سیستم را نیز بر عهده دارد ولی در نیوماتیک علاوه بر روغن کاری قطعات، باید رطوبت موجود در هوا را نیز از بین برد ولی در هر دو سیستم سیال باید عاری از هر گونه گرد و غبار و نا خالصی باشد ۳) فشار در سیستم‌های هیدرولیکی بمراتب بیشتر از فشار در سیستم‌های نیوماتیکی می باشد ، حتی در مواقع خاص به ۱۰۰۰ مگا پاسکال هم میرسد ، در نتیجه قطعات سیستم‌های هیدرولیکی باید از مقاومت بیشتری برخوردار باشند. ۴) در سرعت های پایین دقت محرک های نیوماتیکی بسیار نامطلوب است در صورتی که دقت محرک های هیدرولیکی در هر سرعتی رضایت بخش است . ۵) در سیستم‌های نیوماتیکی با سیال هوا نیاز به لوله های بازگشتی و مخزن نگهداری هوا نمی باشد. ۶) سیستم‌های نیوماتیک از بازده کمتری نسبت به سیستم‌های هیدرولیکی برخوردارند

سيستم تعليق هيدروليکی يا hydraulic Suspension چيست؟

کاربرد سیستم های هیدرولیک در طراحی خودروها با جایگزینی ترمز هیدرولیکی بجای ترمزهای مکانیکی نوع کابلی و یا اهرمی آغاز شد. در این سیستم و با توجه به قابلیت های انعطاف پذیری مایعات و با ایجاد فشار روی مایع امکان انتقال نیروی ترمز به تمام چرخها بوجود آمد. بعدها از سیستم هیدرولیک و به روش مشابهی با ترمزهای هیدرولیکی در مکانیزم کلاچ خودروها استفاده شد. در ادامه روند توسعه تکنولوژی در ساخت خودروها، کاربرد هیدرولیک وسعت بیشتری یافت و در سیستم های دیگر خودرو مانند جذب کننده ضربات (کمک فنر)، فرمانهای هیدرولیکی و گیربکس اتوماتیک بکار گرفته و متداول شد.
ایده بکارگیری سیستم هیدرولیک در مکانیزم تعلیق خودروها اولین بار در سال 1952 در شرکت خودرو سازی سیتروئن مطرح شد. طراحان شرکت سیتروئن در طراحی و ساخت سیتروئن مدل DS19 از تمام مکانیزم های هیدرولیکی که تا آن زمان ابداع شده بود استفاده کردند. آنها در طرح این خودرو بجای استفاده از سیستم های هیدرولیکی متعدد و مستقل برای هر کدام از مکانیزم ها، اقدام به طراحی یک سیستم هیدرولیکی مرکزی نمودند. به این ترتیب از نصب پمپ، مخزن و روغن و مکانیزم های جداگانه خودداری کرده و یک مجموعه مشترک و اصلی جایگزین تجهیزات فوق گردید. این سیستم هیدرولیک مرکزی و مشترک چندین زیر مجموعه که هر کدام عمل مستقلی در خودرو انجام می دادند را تغذیه می کرد. این طرح باعث آسانتر شدن طراحی و یکپارچگی بیشتر خودرو گردید. میزان قابل توجه توان هیدرولیکی که توسط موتور برای سیستم هیدرولیک این خودرو در نظر گرفته شده بود به طراحان آزادی عمل و ابتکار بیشتری می داد. در اینجا بود که ایده بکارگیری سیستم هیدرولیک در مکانیزم تعلیق نه فقط بعنوان ضربه گیر (کمک فنر) بلکه بعنوان یک سیستم تعلیق کاملاً هیدرولیکی شکل گرفت. طراحان سیتروئن به این فکر افتادند که می توانند بجای استفاده از روشهای متداول در سیستم تعلیق، یعنی استفاده از انواع فنرها و یا میله های پیچشی که تا آن زمان بکار می رفت، سیستم هیدرولیکی جدیدی را جایگزین کنند که ضمن تحمل بار خودرو عمل ضربه گیری را نیز انجام دهد.
این یک طرح آزمایشی بود که در سال 1955 روی خودروی سیتروئن مدل DS19 نصب گردید. این روش بطور باورنکردنی باعث نرمی خودرو و بی تکان شدن رانندگی شده بود و ویژگی را بوجود آورده بود که به هیچ وجه با روشهای متداول سیستم تعلیق قابل تصور نبود. جالب ترین ویژگی در این خودرو امکان تغییر و تنظیم ارتفاع بود. برای این کار با تنظیم حجم روغن ارسالی به جک های هیدرولیکی که جایگزین فنر شده بودند امکان بالا و پايین بردن اتاق خودرو نسبت به سطح جاده بوجود آمده بود. از ویژگیهای دیگر این خودرو تراز اتوماتیک سطح ماشین هنگام قرار گرفتن در سطوح ناهموار بود و این عمل با توجه به موقعیت بازوهای سیستم تعلیق نسبت به بدنه و تغییر اتوماتیک حجم روغن در جک های خودرو انجام می گردید.
طراحان DS19 به مرور زمان تغییرات زیادی در سیستم هیدرولیک نمونه اولیه ایجاد کردند ولی آنچه که اهميت داشت بکارگیری روش کاملاً جدیدی از کاربرد هیدرولیک در خودرو بود که قبلاً هرگز انجام نشده بود.
 اصول کار سیستم تعلیق هیدرولیکی که در بعضی مواقع بنام هیدروپنوماتیک نیز از آن نام برده می شود بر اصل تراکم پذیری گازها و غیرقابل تراکم بودن مایعات بنا نهاده شده است. هر کدام از جک های بکار برده شده در سیستم تعلیق که جایگزین فنرهای معمولی شده اند شامل یک سیلندر و پیستون ساده و یک مخزن یا انباره که تحت فشار گاز نیتروژن است و در بالای جک نصب می شود هستند. روغن هیدرولیک می تواند بین جک و انباره حرکت رفت و برگشت داشته باشد. وزن بدنه خودرو که روی چرخها وارد می شود باعث بالا آمدن پیستون در سیلندر شده و در نتیجه خروج روغن از جک و ورود آن را به انباره در پی خواهد داشت. با اضافه شدن روغن به انباره تراکم گاز نیتروژن حبس شده در داخل انباره افزایش می یابد تا با وزن خودرو به تعادل برسد. به این ترتیب گاز نیتروژن داخل انباره با متراکم شدن بیشتر مانند یک فنر عمل می کند. با قرار دادن یک اورفیس (مجرای تنگ) بین پیستون و انباره سرعت نوسان پیستون کاهش داده می شود و ضربات ناشی از سطوح ناهموار جذب می گردد، عملی که در خودروهای معمولی توسط کمک فنر انجام می شود.
در مدلهای جدید خودروهای شرکت سیتروئن که با نام زانتیا به بازار معرفی شده اند. نمونه های بسیار پیشرفته و جدیدی از سیستم های هیدرولیکی نصب شده اند در این خودرو قابلیت های متعددی ایجاد گردیده است. کنترل الکترونیکی زانتیا که به آن هیدرواکتیو می گویند به سیستم اجازه می دهد که مکانیزم تعلیق آن براي جذب ضربات متناسب با وضعیت ناهمواری جاده تغییر کند در اکسل های بکار گرفته شده در این خودروها بجز انباره های بالای جکها یک انباره در مرکز اکسل نصب شده است و با وصل شدن و یا قطع شدن ارتباط این انباره به مدار تعلیق هیدرولیکی ماشین میزان نرمی و یا سفتی حرکتهای بدنه تغییر می کند برای این منظور  با قرار دادن تعدادی سنسور شرایط مختلف رانندگی مانند سرعت ماشین، سرعت و میزان فرمانگیری، نوسانات مربوط به جاده، شتابگیری و یا توقف را دریافت و به کامپیوتر دستگاه ارسال می کنند و بعد از پردازش داده های ورودی سیگنال ارسالی از کامپیوتر به شیر برقی تعبیه شده در مدار هیدرولیک ارسال می شود و از طریق این شیر رگلاتورهای کنترل نرمی (stiffness regulator) مقدار دهانه اورفیس بین جکهای دو طرف اکسل و انباره مرکزی را تغییر می دهند، در نتیجه مقدار و سرعت تبادل روغن بین جکها و انباره تغییر کرده و به این ترتیب شدت نوسانات جک ها متناسب با شرایط جاده تنظیم می گردد. با این روش ترکیب بی نظیری از سواری راحت و کنترل بالای جاده ای ایجاد می گردد با اضافه شدن امکانات جدید الکترونیکی سطح تراز دستگاه با توجه به سرعت فرمانگیری و پیچ های تند، شتاب گیری و ترمزهای ناگهانی حفظ می گردد و در سخت ترین شرایط رانندگی راحتی سرنشینان و امکان کنترل خودرو را به حداکثر می رساند و تمام این قابلیت ها با توجه به بکارگیری سیستم تعلیق هیدرولیکی خودرو امکان پذیر شده است.
 امروزه از سیستم های تعلیق هیدرولیکی در بسیاری از ماشین آلات سنگین و خودروهای نظامی استفاده می شود
جایي که بکارگیری سیستمهای مرسوم فنری مشکلات فراوانی به همراه دارد و کیفیت و کارایی لازم را نیز نخواهد داشت بگونه ای که تصور عدم استفاده از سیستم تعلیق هیدرولیکی در ماشین آلاتی نظیر کامیونهای معدن و بسیاری از جرثقیل های غول پیکر و تریلرهای بزرگ با تعداد چرخهای فراوان تا حدودی غیرممکن بنظر می رسد.

فرمان های Recirculating ball

فرمان های Recirculating ball امروزه در بسیاری از کامیون ها و suv ها مورد استفاده قرار می گیرد.اهرمی که در این نوع فرمان چرخ را می چرخاند کمی با فرمان rack-and-pinion متفاوت است.

فرمان Recirculating ball درای یک چرخدنده ی کرمی (worm gear) است.شما می توانید چرخدنده ها را در 2 قست مختلف نمایش دهید.اولین قسمت بلوک فلزی است که دارای یک سوراخ پیچ دار (رزوه دار) می باشد.این بلوک دارای دندانه هایی سوار شده بر روی قسمت خارجی خود است که با چرخدنده هایی که موجب حرکت شغال دست می شوند, درگیر است.((به تصویر زیر وبالا توجه کنید)).قربالک فرمان به یک میله ی پیچ دار شبیه به پیچ متصل است که در سوراخ بلوک گیر کرده است.زمانی که قربالک می چرخد پیچ (میله پیچدار) را می چرخاند ولی بجای پیشروی پیچ در بلوک , طبق روال معمول پیچ, این پیچ ثابت نگاه داشته می شود بنابراین چرخش پیچ باعث حرکت بلوک می شود.سپس حرکت بلوک باعث حرکت شغال دست شده و حرکت شغال دست بعد از انتقال به چرخها موجب گردش چرخها می شود.

بجای تماس مستقیم پیچ با دندانه های داخلی بلوک, همه ی شیارهای پیچ بوسیله ی بلبورینگ پرشده است که در میان چرخدنده می چرخد وقتی که چرخدنده به چرخش در بیاید.
در حقیقت به دو ئلیل از بلبورینگ استفاده می شود:

• کاهش اصطحکاک و ساییده شدن
• کاهش لنگ زدن چرخدنده
  

لنگ زدن زمانی که قربالک فرمان را می چرخانیم اتفاق می افتد._بدون توپ ها در چرخدنده ی فرمان, دندانه ها بعد از یک مدت تمایشان با یکدیگر بدلیل خوردگی از دست می دهند که باعث می شود قربالک فرمان هرز بگردد.
Power recirculating ball steering
Power steering در این نوع فرمان ها شبیه به power rack and pinion steering کار می کند.با این تفاوت که نیروی کمکی به یکی از جهات بلوک اعمال می شود.
Power steering
Power steering کلا" به معنی سیستم هایی است که تقلای راننده را برای کرداندن فرمان راحت تر می کند.که به دو نوع عمده تقسیم می شود:

• هیدرولیکی
• الکترونیکی
  

در این بخش به بررسی جزییات نوع اول یعنی فرمان های هیدرولیکی می پردازیم.
2قمست اساسی در فرمان های هیدرولیکی از نوع rack and pinion وجود دارد:

• پمپ
• شیر دوار (rotary valve)
  

پمپ
نیروی هیدرولیکی مورد نیاز برای فرمان بوسیله پمپ توربینی گردنده فراهم می شود.این پمپ بوسیله ی تسمه با موتور گردانده می شود.پمپشمامل یک مجموعه توربین های جمه شونده که درون یک محفظه ی تخم مرغی شکل می گردد, است.زمانی که توربین می گردد, مایع هیدرولیکی کم فشار از مجرای بازگشت میگیرد و با اعمال نیرو با فشار بالا به مجرای خروج می فرستد.مقدار مایع جریان داده شده به سرعت موتور بستگی دارد.پمپ باید طوری طراحی شود که وقتی موتور زیر بار قرار ندارد بتواند جریان و فشار مناسب را تولید کند, وگرنه پمپ مقدار بسیار بیشتر از مورد نیاز را زمانی که موتور در سرعت های بالاتر می چرخد پمپاژ می کند.

پمپ شامل یک شیر خلاص فشار است تا اطمینان حاصل کند که فشار بیش از حد بالا نیست, بخصوص در سرعت های بالای موتور که مایع بیشتری پمپ می شود (فشار افزایش می یابد).

شیرهای دورانی
سیستم power steering باید زمانی به راننده کمک کند که او نیرویی به فرمان وارد کند ( مثل گرداندن فرمان).زمانی که راننده نیروی به فرمان وارد نمی کند ( مثل حرکت در یک مسیر مستقیم), سیستم هیچگونه کمک و دخالتی نمیکند.وسیله ایی که نیروی وارده به فرمان را حس می کند شیر دورانی یا rotary valve نامیده می شود.
قسمت اصلی شیر دورانی , میله ی توریسون است.torsion bar میله ی باریک فلزی است که با اعمال گشتاور می چرخد.میله از بالا به شفت فرمان متصل است و از پایین به pinion و یا worm gear (که چرخ را می گرداند), همچنین مقدار گشتاور torsion bar با گشتاوری که راننده برای چرخاندن چرخ استفاده می کند برابر است.هرچه راننده گشتاور بیشتری برای چرخاندن چرخ اعمال کند میله بیشتر می گردد.

شفت ورودی فرمان بخشی از شیر ماسوره ای (spool valve) داخلی را ایجاد می کند.این همچنینن به انتهای بالای torsion bar متصل شده است.پایین torsion bar به بخش خارجی spool valve (شیر ماسوره ای) متصل شده است.همچنین torsion bar چرخدنده ی خروجی فرمان را می گرداند, که به هریک از چرخدنده های pinion و یا worm gear وابسته به نوع فرمان متصل است.
زمانی torsion bar بگردد, بخش داخلی spool valve که به بخش خارجی وابسته است را می گرداند.از آنجایی که بخش داخلی spool valve به شفت فرمان متصل است ( و سپس به قربالک فرمان), مقدار گردش بین بخش خارجی و داخلی spool valve به میزان گشتاوری که راننده به قربالک فرمان وارد میکند; بستگی دارد.

سيستم تعليق هيدروليکی يا hydraulic Suspension چيست؟

کاربرد سیستم های هیدرولیک در طراحی خودروها با جایگزینی ترمز هیدرولیکی بجای ترمزهای مکانیکی نوع کابلی و یا اهرمی آغاز شد. در این سیستم و با توجه به قابلیت های انعطاف پذیری مایعات و با ایجاد فشار روی مایع امکان انتقال نیروی ترمز به تمام چرخها بوجود آمد. بعدها از سیستم هیدرولیک و به روش مشابهی با ترمزهای هیدرولیکی در مکانیزم کلاچ خودروها استفاده شد. در ادامه روند توسعه تکنولوژی در ساخت خودروها، کاربرد هیدرولیک وسعت بیشتری یافت و در سیستم های دیگر خودرو مانند جذب کننده ضربات (کمک فنر)، فرمانهای هیدرولیکی و گیربکس اتوماتیک بکار گرفته و متداول شد.
ایده بکارگیری سیستم هیدرولیک در مکانیزم تعلیق خودروها اولین بار در سال 1952 در شرکت خودرو سازی سیتروئن مطرح شد. طراحان شرکت سیتروئن در طراحی و ساخت سیتروئن مدل DS19 از تمام مکانیزم های هیدرولیکی که تا آن زمان ابداع شده بود استفاده کردند. آنها در طرح این خودرو بجای استفاده از سیستم های هیدرولیکی متعدد و مستقل برای هر کدام از مکانیزم ها، اقدام به طراحی یک سیستم هیدرولیکی مرکزی نمودند. به این ترتیب از نصب پمپ، مخزن و روغن و مکانیزم های جداگانه خودداری کرده و یک مجموعه مشترک و اصلی جایگزین تجهیزات فوق گردید. این سیستم هیدرولیک مرکزی و مشترک چندین زیر مجموعه که هر کدام عمل مستقلی در خودرو انجام می دادند را تغذیه می کرد. این طرح باعث آسانتر شدن طراحی و یکپارچگی بیشتر خودرو گردید. میزان قابل توجه توان هیدرولیکی که توسط موتور برای سیستم هیدرولیک این خودرو در نظر گرفته شده بود به طراحان آزادی عمل و ابتکار بیشتری می داد. در اینجا بود که ایده بکارگیری سیستم هیدرولیک در مکانیزم تعلیق نه فقط بعنوان ضربه گیر (کمک فنر) بلکه بعنوان یک سیستم تعلیق کاملاً هیدرولیکی شکل گرفت. طراحان سیتروئن به این فکر افتادند که می توانند بجای استفاده از روشهای متداول در سیستم تعلیق، یعنی استفاده از انواع فنرها و یا میله های پیچشی که تا آن زمان بکار می رفت، سیستم هیدرولیکی جدیدی را جایگزین کنند که ضمن تحمل بار خودرو عمل ضربه گیری را نیز انجام دهد.
این یک طرح آزمایشی بود که در سال 1955 روی خودروی سیتروئن مدل DS19 نصب گردید. این روش بطور باورنکردنی باعث نرمی خودرو و بی تکان شدن رانندگی شده بود و ویژگی را بوجود آورده بود که به هیچ وجه با روشهای متداول سیستم تعلیق قابل تصور نبود. جالب ترین ویژگی در این خودرو امکان تغییر و تنظیم ارتفاع بود. برای این کار با تنظیم حجم روغن ارسالی به جک های هیدرولیکی که جایگزین فنر شده بودند امکان بالا و پايین بردن اتاق خودرو نسبت به سطح جاده بوجود آمده بود. از ویژگیهای دیگر این خودرو تراز اتوماتیک سطح ماشین هنگام قرار گرفتن در سطوح ناهموار بود و این عمل با توجه به موقعیت بازوهای سیستم تعلیق نسبت به بدنه و تغییر اتوماتیک حجم روغن در جک های خودرو انجام می گردید.
طراحان DS19 به مرور زمان تغییرات زیادی در سیستم هیدرولیک نمونه اولیه ایجاد کردند ولی آنچه که اهميت داشت بکارگیری روش کاملاً جدیدی از کاربرد هیدرولیک در خودرو بود که قبلاً هرگز انجام نشده بود.
 اصول کار سیستم تعلیق هیدرولیکی که در بعضی مواقع بنام هیدروپنوماتیک نیز از آن نام برده می شود بر اصل تراکم پذیری گازها و غیرقابل تراکم بودن مایعات بنا نهاده شده است. هر کدام از جک های بکار برده شده در سیستم تعلیق که جایگزین فنرهای معمولی شده اند شامل یک سیلندر و پیستون ساده و یک مخزن یا انباره که تحت فشار گاز نیتروژن است و در بالای جک نصب می شود هستند. روغن هیدرولیک می تواند بین جک و انباره حرکت رفت و برگشت داشته باشد. وزن بدنه خودرو که روی چرخها وارد می شود باعث بالا آمدن پیستون در سیلندر شده و در نتیجه خروج روغن از جک و ورود آن را به انباره در پی خواهد داشت. با اضافه شدن روغن به انباره تراکم گاز نیتروژن حبس شده در داخل انباره افزایش می یابد تا با وزن خودرو به تعادل برسد. به این ترتیب گاز نیتروژن داخل انباره با متراکم شدن بیشتر مانند یک فنر عمل می کند. با قرار دادن یک اورفیس (مجرای تنگ) بین پیستون و انباره سرعت نوسان پیستون کاهش داده می شود و ضربات ناشی از سطوح ناهموار جذب می گردد، عملی که در خودروهای معمولی توسط کمک فنر انجام می شود.
در مدلهای جدید خودروهای شرکت سیتروئن که با نام زانتیا به بازار معرفی شده اند. نمونه های بسیار پیشرفته و جدیدی از سیستم های هیدرولیکی نصب شده اند در این خودرو قابلیت های متعددی ایجاد گردیده است. کنترل الکترونیکی زانتیا که به آن هیدرواکتیو می گویند به سیستم اجازه می دهد که مکانیزم تعلیق آن براي جذب ضربات متناسب با وضعیت ناهمواری جاده تغییر کند در اکسل های بکار گرفته شده در این خودروها بجز انباره های بالای جکها یک انباره در مرکز اکسل نصب شده است و با وصل شدن و یا قطع شدن ارتباط این انباره به مدار تعلیق هیدرولیکی ماشین میزان نرمی و یا سفتی حرکتهای بدنه تغییر می کند برای این منظور  با قرار دادن تعدادی سنسور شرایط مختلف رانندگی مانند سرعت ماشین، سرعت و میزان فرمانگیری، نوسانات مربوط به جاده، شتابگیری و یا توقف را دریافت و به کامپیوتر دستگاه ارسال می کنند و بعد از پردازش داده های ورودی سیگنال ارسالی از کامپیوتر به شیر برقی تعبیه شده در مدار هیدرولیک ارسال می شود و از طریق این شیر رگلاتورهای کنترل نرمی (stiffness regulator) مقدار دهانه اورفیس بین جکهای دو طرف اکسل و انباره مرکزی را تغییر می دهند، در نتیجه مقدار و سرعت تبادل روغن بین جکها و انباره تغییر کرده و به این ترتیب شدت نوسانات جک ها متناسب با شرایط جاده تنظیم می گردد. با این روش ترکیب بی نظیری از سواری راحت و کنترل بالای جاده ای ایجاد می گردد با اضافه شدن امکانات جدید الکترونیکی سطح تراز دستگاه با توجه به سرعت فرمانگیری و پیچ های تند، شتاب گیری و ترمزهای ناگهانی حفظ می گردد و در سخت ترین شرایط رانندگی راحتی سرنشینان و امکان کنترل خودرو را به حداکثر می رساند و تمام این قابلیت ها با توجه به بکارگیری سیستم تعلیق هیدرولیکی خودرو امکان پذیر شده است.
 امروزه از سیستم های تعلیق هیدرولیکی در بسیاری از ماشین آلات سنگین و خودروهای نظامی استفاده می شود
جایي که بکارگیری سیستمهای مرسوم فنری مشکلات فراوانی به همراه دارد و کیفیت و کارایی لازم را نیز نخواهد داشت بگونه ای که تصور عدم استفاده از سیستم تعلیق هیدرولیکی در ماشین آلاتی نظیر کامیونهای معدن و بسیاری از جرثقیل های غول پیکر و تریلرهای بزرگ با تعداد چرخهای فراوان تا حدودی غیرممکن بنظر می رسد.

آشنايى با مهندسى مكاترونيك و كاربردهاى آن (تلفيق مكانيك و الكترونيك)

امروزه كمتر محصول صنعتى را مى توان يافت كه تركيبى از حوزه هاى مختلف مهندسى نباشد. اگر بيشتر به محيط زندگى خود و محصولاتى كه در زندگى روزمره از آنها استفاده مى شود دقت كنيم، از ساعت مچى ديجيتالى تا ماشين لباسشويى در آشپزخانه، خودروى شخصى يا عمومى كه با آن به محل كار مى رويم، چاپگرها و اسكنرها در محيط ادارى و غيره، همگى نمونه هايى از تركيب حوزه هاى مختلف مهندسى و به خصوص مكانيك و الكترونيك است. اگر هم با محصولات جديدتر صنعتى آشنا باشيم، تجميع نرم افزار و سخت افزار كامپيوتر با حوزه هاى فوق را به وضوح مى توان در بسيارى از محصولات از جمله ماشين هاى لباسشويى و خشك كن جديد هوشمند، دوربين هاى خودتنظيم، روبوت هاى صنعتى، خودروهاى مجهز به سيستم ترمز ضدقفل، ديسك درايوهاى كامپيوتر، فرهاى مايكروويو، تلفن هاى همراه، سيستم پخش ديجيتال، محصولات دفاعى مدرن و تجهيزات پزشكى شناسايى كرد كه مثال هايى از تركيب حوزه هاى مهندسى مذكور است. در واقع، پيشرفت روزافزون علوم فناورى اطلاعات، الكترونيك به خصوص الكترونيك قدرت، ريزپردازنده ها و همچنين سيستم هاى هوشمند، به همراه نياز روزافزون به توليد محصولات صنعتى با كيفيت بهتر، هزينه كمتر و زمان توليد كوتاه تر، افق جديدى را در طراحى و ساخت محصولات الكترومكانيكى، به همراه آورده است. اين فناورى كه براساس تجميع مهندسى مكانيك، الكترونيك، كامپيوتر و سيستم هاى كنترل است، مكاترونيك ناميده مى شود. اين واژه تركيبى از دو بخش «مكا» مخفف مكانيسم و «ترونيك» مخفف الكترونيك است. واژه مكاترونيك براى اولين بار در اواخر دهه ۶۰ ميلادى توسط يك مهندس ژاپنى، كه در زمينه كنترل كامپيوترى موتورهاى الكتريكى در شركت ياسكاوا الكتريك تحقيق مى كرد معرفى شد. تاكنون تعريف هاى گوناگونى از مكاترونيك ارائه شده است كه مهمترين آن عبارت است از: «يك تركيب هم افزايانه از مهندسى مكانيك، الكترونيك، كامپيوتر، سيستم هاى كنترل و فناورى اطلاعات در طراحى و ساخت محصولات و فرآيندهاى صنعتى با دقت بالا». در واقع مكاترونيك يك تفكر جديد در طراحى و توليد محصولات صنعتى است كه به مهندسان اجازه مى دهد تا با يكپارچه سازى حوزه هاى تخصصى ياد شده، از اولين مراحل طراحى و توليد، به خلق محصولاتى با كيفيت بهتر، قابليت اعتماد بالاتر، هزينه كمتر و در زمان كوتاه تر، بينديشند.
عناصر اصلى يك سيستم مكاترونيكى عبارتند از فرآيند مكانيكى يا الكترومكانيكى، حسگرها، محركه ها، ريزپردازنده ها و نرم افزار كنترل كننده سيستم. در طراحى كلاسيك، اجزاى مختلف يك سيستم به طور جداگانه طراحى شده و سپس تجميع صورت مى گيرد ولى در مكاترونيك، اجزاى مكانيكى و الكتريكى به همراه استراتژى كنترلى از ابتدا به صورت يك سيستم يكپارچه در نظر گرفته مى شوند و اين به معناى مهندسى همزمان در طراحى است. نكته مهم در اينجا تفاوت مهندسى الكترومكانيك با مكاترونيك است. در مهندسى مكاترونيك، با آن كه عموماً با سيستم هاى الكترومكانيكى سروكار داريم، نكته اساسى در حاكميت همزمان بودن طراحى، يكپارچه سازى و حتى بهينه سازى است، در حالى كه مهندسى الكترومكانيك لزوماً اين معنا را نمى دهد. به عنوان مثال، در تفكر مكاترونيكى ديگر جايز نيست يك سيستم را از ابتدا طراحى كنيد بدون آنكه به استراتژى كنترلى آن انديشيده باشيد.

در اينجا ممكن است اين سئوال پيش بيايد كه منظور از يكپارچه سازى چيست؟ به طور كلى بايد گفت كه يكپارچه سازى در دو بعد مطرح است: طراحى و توليد. در مرحله طراحى اجزا، اگر هماهنگى با ساير اجزاى سيستم در نظر گرفته شود قطعاً نتايج بهترى در پى خواهد داشت. به طور كلى، روند طراحى مكاترونيكى با تحليل بازار و نيازهاى مشترى آغاز و سپس مشخصات مورد نياز محصول براساس تحليل هاى انجام شده، تعيين مى شود. با آغاز روند طراحى، مرزهاى بين حوزه هاى گوناگون مهندسى كم رنگ شده و يكپارچه سازى اين حوزه ها ضرورى مى نمايد چرا كه محدوديت ها و تصميم گيرى ها در يك حوزه در واقع تابعى است از محدوديت ها و تصميم گيرى ها در حوزه هاى ديگر. به عنوان مثال در بحث كنترل موتورهاى الكتريكى، امروزه ديگر براى كاهش زمان و هزينه توليد و بهبود كيفيت، طراحى موتور و درايو الكتريكى و كنترل كننده ديجيتال و حسگرها، همگى با هم در نظر گرفته مى شوند. يكى از مسائل صنعتى _ تحقيقاتى، روش هاى كنترل سرعت بدون استفاده از حسگرهاى سرعت، به منظور كاهش هزينه است، يعنى يك موتور الكتريكى را به يك مهندس كنترل مى دهند تا يك كنترل كننده سرعت بدون استفاده از حسگر سرعت، طراحى كند. كارهاى زيادى در اين زمينه انجام شده ولى بعد از مدت ها به اين نتيجه رسيده اند كه بهتر است از همان ابتدا، هنگام طراحى موتور الكتريكى، استراتژى كنترل بدون حسگر در نظر گرفته شود، يعنى موتور را طورى طراحى كنيم تا كنترل آن بدون حسگر خارجى تا حد زيادى آسان شود. واضح است كه اين يكپارچه سازى باعث كاهش هزينه و زمان توليد محصول صنعتى خواهد شد.
بعد ديگر يكپارچه سازى، در مرحله توليد است. شماى كلى يك سيستم كلاسيك الكترومكانيكى شامل فرآيند مكانيكى، محركه ها و حسگرها و همچنين پردازشگر اصلى است. در واقع الگوريتم كنترلى در پردازشگر اصلى اجرا مى شود. بسيارى از فرآيندهاى صنعتى كلاسيك در قالب فوق نمايش داده مى شوند.
در سيستم هاى مكاترونيكى، يكپارچه سازى اجزا در مرحله توليد، به دو روش انجام مى شود: يكپارچه سازى سخت افزارى و يكپارچه سازى نرم افزارى. در يكپارچه سازى سخت افزارى، فرآيند مكانيكى به همراه حسگرها، محركه ها و پردازشگرها، به عنوان يك سيستم جامع در نظر گرفته مى شوند. در اينجا معمولاً خود حسگرها و يا محركه ها داراى پردازشگرهاى محلى هستند كه عموماً به آنها حسگرها و يا محركه هاى هوشمند اطلاق مى شود. در اينجا اجزاى سيستم داراى ارتباطات محلى بوده كه اين ارتباطات، معمولاً از طريق خطوط ارتباطى باس يا به صورت بى سيم است.
در يكپارچه سازى نرم افزارى، يك سيستم نظارتى يا به عبارتى كنترل كننده مركزى، به منظور مديريت كل فرآيند، تشخيص خطا و بهينه سازى، بر كل سيستم نظارت مى كند كه در واقع به معناى پردازش اطلاعات در يك سطح بالاتر است. معمولاً اين سيستم نظارتى يك سيستم هوشمند است كه اين امر تصميم سازى براى بهبود عملكرد سيستم فيزيكى را قابل اجرا مى سازد. در اينجا مى توان به اين نكته پى برد كه يكى از دلايل منحصر به فرد بودن محصولات مكاترونيكى، به كارگيرى قدرت محاسباتى بالا در خلق سيستم هايى است كه داراى كيفيت و قابليت اعتماد بسيار بالا هستند.
• محصولات مكاترونيكى
فناورى مكاترونيك در بسيارى از زمينه ها كاربرد روزافزونى پيدا كرده است كه در اينجا به بعضى از آنها اشاره مى كنيم. در صنايع خودروسازى، استفاده از موتورهاى با كنترل الكترونيكى به جاى كنترل كننده سنتى آن يعنى كاربراتور، باعث بهبود عملكرد موتور و كاهش مصرف سوخت و آلودگى شده است. همچنين سيستم ترمزهاى ضدقفل، سيستم تهويه هواى اتوماتيك، فرمان هاى با كمك الكتريكى _ هيدروليكى، خودروهاى الكتريكى _ تركيبى و… از ديگر كاربردهاى فناورى مكاترونيك در صنايع خودروسازى هستند.
در زمينه محصولات صنعتى با مصارف خانگى، مى توان به ماشين هاى لباسشويى و يا خشك كن جديد اشاره كرد كه عملكرد آنها با استفاده از كنترل هوشمند به منظور مصرف بهينه انرژى، صرفه جويى در مصرف آب و همچنين افزايش كيفيت، بهبود فراوانى يافته است.
در محصولات صنعتى با كاربرد ادارى، مى توان به چاپگرها و اسكنرهاى ليزرى، دستگاه هاى كپى ديجيتال و يا ديسك درايوهاى جديد اشاره كرد كه از جمله محصولات مكاترونيكى هستند.
در زمينه صنايع دفاعى مى توان به سيستم هاى هدايت موشك و يا سلاح هاى هوشمند اشاره كرد. همچنين از ديگر محصولات مكاترونيكى، دوربين هاى خودتنظيم، ماشين هاى ابزار كامپيوترى و روبوت هاى صنعتى هستند كه تاثير فراوانى در كاهش هزينه و زمان توليد و بهبود كيفيت محصولات توليدى گذاشته اند.
• آموزش مكاترونيك
با توجه به گسترش نياز روزافزون صنعت به استخدام نيروهاى ماهر در مهندسى مكاترونيك، تربيت نيروى انسانى در اين زمينه بيش از پيش اهميت يافته است. نكته مهم و اساسى در آموزش مكاترونيك اين است كه يك مهندس مكاترونيك بايد داراى تخصص هاى چندحوزه اى باشد، بدين معنا كه تسلط به اصول اساسى مهندسى مكانيك، الكترونيك، كامپيوتر و كنترل، براى او ضرورى است چرا كه بايد قابليت طراحى در حوزه هاى مختلف و در نهايت تجميع و يكپارچه سازى اين حوزه ها را داشته باشد. هم اكنون در تعداد قابل توجهى از دانشكده هاى مهندسى برق و مكانيك در دنيا، گرايش مكاترونيك در سطوح كارشناسى و بالاتر ايجاد شده است.
هسته اصلى محتوى آموزشى مهندسى مكاترونيك، تركيبى از دروس اساسى گرايش هاى سيستم هاى كنترل، الكترونيك، كامپيوتر و مهندسى مكانيك است.

مقدمه ای بر سیستم های هیدرولیک و نیوماتیک

امروزه در بسياري از فرآيندهاي صنعتي ، انتقال قدرت آن هم به صورت کم هزينه و با دقت زياد مورد نظر است در همين راستا بکارگيري سيال تحت فشار در انتقال و کنترل قدرت در تمام شاخه هاي صنعت رو به گسترش است. استفاده از قدرت سيال  به دو شاخه مهم هيدروليک و نيوماتيک ( که جديدتر است ) تقسيم ميشود .

از نيوماتيک در مواردي که نيروهاي نسبتا پايين (حدود يک تن) و سرعت هاي حرکتي بالا مورد نياز باشد (مانند سيستمهايي که در قسمتهاي محرک رباتها بکار مي روند) استفاده ميکنند در صورتيکه کاربردهاي سيستمهاي هيدروليک عمدتا در مواردي است که قدرتهاي بالا و سرعت هاي کنترل شده دقيق مورد نظر باشد(مانند جک هاي هيدروليک ، ترمز و فرمان هيدروليک و...).

حال اين سوال پيش ميايد که مزاياي يک سيستم هيدروليک يا نيوماتيک نسبت به ساير سيستمهاي مکانيکي يا الکتريکي چيست؟در جواب مي توان به موارد زير اشاره کرد:

 

1.طراحي ساده      2.قابليت افزايش نيرو        3. سادگي و دقت کنترل

4. انعطاف پذيري      5. راندمان بالا                6.اطمينان

در سيستم هاي هيدروليک و نيوماتيک نسبت به ساير سيستمهاي مکانيکي قطعات محرک کمتري وجود دارد و ميتوان در هر نقطه به حرکتهاي خطي يا دوراني با قدرت بالا و کنترل مناسب دست يافت ، چون انتقال قدرت توسط جريان سيال پر فشار در خطوط انتقال (لوله ها و شيلنگ ها) صورت ميگيرد ولي در سيستمهاي مکانيکي ديگر براي انتقال قدرت از اجزايي مانند بادامک ، چرخ دنده ، گاردان ، اهرم ، کلاچ و... استفاده ميکنند.

در اين سيستمها ميتوان با اعمال نيروي کم به نيروي بالا و دقيق دست يافت همچنين ميتوان نيرو هاي بزرگ خروجي را با اعمال نيروي کمي (مانند بازو بسته کردن شيرها و ...) کنترل نمود.

استفاده از شيلنگ هاي انعطاف پذير ،  سيستم هاي هيدروليک و نيوماتيک را به سيستمهاي انعطاف پذيري تبديل ميکند که در آنها از محدوديتهاي مکاني که براي نصب سيستمهاي ديگر به چشم مي خورد خبري نيست.  سيستم هاي هيدروليک و نيوماتيک به خاطر اصطکاک کم و هزينه پايين از راندمان بالايي برخوردار هستند همچنين با استفاده از شيرهاي اطمينان و سوئيچهاي فشاري و حرارتي ميتوان سيستمي مقاوم در برابر بارهاي ناگهاني ، حرارت يا فشار بيش از حد ساخت که نشان از اطمينان بالاي اين سيستمها دارد.

 اکنون که به مزاياي سيستم هاي هيدروليک و نيوماتيک پي برديم به توضيح ساده اي در مورد طرز کار اين سيستمها خواهيم پرداخت.

 

براي انتقال قدرت به يک سيال تحت فشار (تراکم پذير يا  تراکم ناپذير) احتياج داريم که توسط  پمپ هاي هيدروليک ميتوان نيروي مکانيکي را تبديل به قدرت سيال تحت فشار نمود. مرحله بعد انتقال نيرو به نقطه دلخواه است که اين وظيفه را لوله ها، شيلنگ ها و بست ها به عهده ميگيرند .

بعد از کنترل فشار و تعيين جهت جريان توسط شيرها سيال تحت فشار به سمت عملگرها (سيلندرها يا موتور هاي هيدروليک ) هدايت ميشوند تا قدرت سيال به نيروي مکانيکي مورد نياز(به صورت خطي يا دوراني ) تبديل شود.

اساس کار تمام سيستم هاي هيدروليکي و نيوماتيکي بر قانون پاسکال استوار است.

 

قانون پاسکال:

1.    فشار سرتاسر سيال در حال سکون يکسان است .(با صرف نظر از وزن سيال)

2.    در هر لحظه فشار استاتيکي در تمام جهات يکسان است.

3.    فشار سيال در تماس با سطوح بصورت عمودي وارد ميگردد.

همانطور که در شکل 1 مي بينيد يک نيروي ورودي  نيوتني ميتواند نيروي مورد نياز چهار سيلندر ديگر را تامين کند.

 

 شکل (1)

 

يا در شکل 2  داريم :

 

 شکل (2)        

کار سيستمهاي نيوماتيک مشابه سيستم هاي هيدروليک است فقط در آن به جاي سيال تراکم ناپذير مانند روغن از سيال تراکم پذير مانند هوا استفاده مي کنند . در سيستمهاي نيوماتيک براي دست يافتن به يک سيال پرفشار ، هوا را توسط يک کمپرسور فشرده کرده تا به فشار دلخواه برسد سپس آنرا در يک مخزن ذخيره مي کنند، البته دماي هوا پس از فشرده شدن بشدت بالا ميرود که مي تواند به قطعات سيستم آسيب برساند لذا هواي فشرده قبل از هدايت به خطوط انتقال قدرت بايد  خنک شود. به دليل وجود بخار آب در هواي فشرده و پديده ميعان در فرايند خنک سازي بايد از يک واحد بهينه سازي براي خشک کردن هواي پر فشار استفاده کرد.

اکنون بعد از آشنايي مختصر با طرز کار سيستمهاي هيدروليکي و نيوماتيکي به معرفي اجزاي يک سيستم هيدروليکي و نيوماتيکي مي پردازيم.

 

اجزاي تشکيل دهنده سيستم هاي هيدروليکي:

1- مخزن : جهت نگهداري سيال

2- پمپ :   جهت به جريان انداختن سيال در سيستم که توسط الکترو موتور يا 3- موتور هاي احتراق داخلي به کار انداخته مي شوند.

4- شيرها : براي کنترل فشار ، جريان و جهت حرکت سيال

5- عملگرها : جهت تبديل انرژي سيال تحت فشار به نيروي مکانيکي مولد کار(سيلندرهاي هيدروليک براي ايجاد حرکت خطي و موتور هاي هيدروليک براي ايجاد حرکت دوراني).

شکل 3 يک سيستم هيدروليکي را نشان ميدهد.

 

شکل(3)

 

اجزاي تشکيل دهنده سيستم هاي نيوماتيکي:

1- کمپرسور

2- خنک کننده و خشک کننده هواي تحت فشار

3- مخزن ذخيره هواي تحت فشار

4- شيرهاي کنترل

5- عملگرها

شکل 4 يک سيستم نيوماتيکي را نشان ميدهد.

 

 شکل (4)

 

   يک مقايسه کلي بين سيستمهاي هيدروليک و نيوماتيک:

 

1- در سيستمهاي نيوماتيک از سيال تراکم پذير مثل هوا و در سيستمهاي هيدروليک از سيال تراکم ناپذير مثل روغن استفاده مي کنند.

2- در سيستمهاي هيدروليک روغن علاوه بر انتقال قدرت وظيفه روغن کاري قطعات داخلي سيستم را نيز بر عهده دارد ولي در نيوماتيک علاوه بر روغن کاري قطعات، بايد رطوبت موجود در هوا را نيز از  بين برد ولي در هر دو  سيستم سيال بايد عاري از هر گونه گرد و غبار و نا خالصي باشد

3- فشار در سيستمهاي هيدروليکي بمراتب بيشتر از فشار در سيستمهاي نيوماتيکي مي باشد ، حتي در مواقع خاص به 1000 مگا پاسکال هم ميرسد ، در نتيجه قطعات سيستمهاي هيدروليکي بايد از مقاومت بيشتري برخوردار باشند.

4- در سرعت هاي پايين دقت محرک هاي نيوماتيکي  بسيار نامطلوب است در صورتي که دقت محرک هاي هيدروليکي در هر سرعتي رضايت بخش است .

5- در سيستمهاي نيوماتيکي با سيال هوا نياز به لوله هاي بازگشتي و مخزن نگهداري هوا نمي باشد.

6- سيستمهاي نيوماتيک از بازده کمتري نسبت به سيستمهاي هيدروليکي برخوردارند.