توسعه علم هیدرولیک زمانی شروع شد که پاسکال دانشمند فرانسوی قوانین مربوط به فشار را کشف کرد(1650 میلادی) و هیدرولیک را به عنوان یک علم نوین پایه گذاری نمود. از آن تاریخ به بعد دوران شکوفایی هیدرولیک پدید آمد و این علم به نحو چشمگیری وارد بازار گردید. امروزه هیدرولیک در ساختمان ماشین آلات صنعتی، کشاورزی، راهسازی، هواپیمایی، کشتی سازی، اتوموبیل سازی، ماشینهای ابزار، تاسیسات صنایع سنگین، معدن و . . . در مقیاس وسیعی استفاده میشود و روز به روز نیز افزایش میابد.
هیدرولیک فن آوری تولید، کنترل و انتقال قدرت توسط سیال تحت فشار است. بطور کلی یک سیستم هیدرولیک چهار کار اساسی انجام میدهد:
تبدیل انرژی مکانیکی به قدرت سیال تحت فشار بوسیله پمپها
انتقال سیال تا نقاط مورد نظر توسط لوله ها و شلنگها
کنترل فشار، جهت و جریان سیال توسط شیرها
انجام کار توسط عملگرها قانون پاسکال:
قانون پاسکال پایه هیدرولیک نوین است. این قانون بیان میکند که فشار وارده به هر نقطه از یک مایع محدود بطور مساوی در تمام جهات منتقل شده و با نیروی مساوی بر رو سطوح مساوی اثر میکند.
قوانین پایه در هیدرولیک:
سیال تحت فشار همواره مسیر با مقاومت کمتر را برای عبور انتخاب میکند
پمپ تولید دبی میکند نه فشار
فشار تنها در برابر مقاومت یک مانع ایجاد میشود اصول کلیدی فوق اگرچه ساده به نظر میرسند ولی پایه واساس علم هیدرولیک میباشند. با داشتن درک صحیحی از این قوانین به راحتی میتوان حرکت سیال در خطوط انتقال را دنبال و عملکرد سیستم را تحلیل نمود
فشار :
فشار نتیجه مقاومت در مقابل حرکت سیال میباشد. برای محاسبه ریاضی فشار، نیرو را بر سطح تقسیم مینمایند. واحد فشار "بار" میباشد. در هیدرولیک عملی معمولا کیلوگرم بر سانتی متر مربع برابر یک بار است. برای مثال اگر نیروی مقاوم در یک سیلندر هیدرولیک با قطر پیستون 20cm برابر 5000kgf باشد، فشار ایجاد شده در پشت سیلندر از رابطه زیر حساب میشود:
Pressure (bar)=Force( kgf)/Area (cm2)
diameter=10cm >> Area=314cm2 >> pressure= 5000/314=15.9 bar
تعیین فشار کاری سیستم
برای تعیین سطح فشار در یک سیستم هیدرولیک باید در نظر داشت که با بالا بردن فشار میتوان از المانهای هیدرولیکی کوچکتری برای رسیدن به تناژ مورد نظر، استفاده نمود. همچنین قطر لوله ها را میتوان کوچکتر انتخاب نمود. در نتیجه، هزینه ساخت سیستم کاهش می یابد. از طرف دیگر با افزایش فشار، دمای روغن در سیستم زودتر افزایش میابد، نشتی ها بیشتر و اصطکاک و سایش نیز افزایش میابد. در نتیجه فاصله انجام سرویس ها باید کوتاهتر شود. همچنین نویز و پیکهای فشاری نیز افزایش
یافته و خواص مطلوب دینامیکی سیستم کاهش می یابد.
واحد PSI
از واحدهای متداول فشارPSI میباشد. یک PSI معادل یک پوند نیرو بر اینچ مربع میباشد.
برای تبدیل PSI به bar ، مقدار فشار مورد نظر را در 0.068 ( تقریبا 0.07 )ضرب نمائید. برای مثال 1000PSI معادل 68bar میباشد.
برای تبدیل bar به PSI ، مقدار فشار را در 14.7 ضرب نمائید. برای مثال 100bar معادل 1470PSI میباشد.
احتیاج روز افزون صنایع به تکنیک مهندسی کنترل و پیدایش و توسعه وسائل و ابزاریکه مورد کاربرد این چنین سیستمهای کنترلی قرار میگیرد، ایجاب میکند آن وسایل و قطعات از نقطه نظر نحوه کار و وظیفه شان در سیستم دارای علائم واحد و یا استاندارد شده ای باشند، که هم طراحان بتوانند سریعتر و راحت تر طرح خود را پیاده کنند و هم پرسنل مرتبط با چنین سیستمهایی بتوانند طرح مزبور را سریع تر و راحت تر بخوانند و با دستگاه کار کنند.
سیلندرهای هیدرولیک جریان سیال تحت فشار را به حرکت خطی میله پیستون تبدیل میکنند و دارای انواع یککاره و دو کاره میباشند. در نوع یککاره برگشت به موضع اولیه توسط فنر یا نیروی ثقلی بار صورت میپذیرد ولی در نوع دو کاره عمل رفت و برگشت تحت کنترل سیال هیدرولیکی انجام میشود.
در انتخاب سیلندرهای هیدرولیک موارد ذیل باید در نظر گرفته شود:
حداکثر فشار کاری سیستم
قطر پیستون و میله پیستون
نیروی سیلندر
حداکثر نیروی سیلندر
طول کورس سیلندر
حداکثر سرعت سیلندر
نحوه نصب سیلندر
وجود ضربه گیر
نوع و کاربرد سیلندر
(تمامی فرمول ها و جداول در فایل اصلی قابل مشاهده است)