پاورپک هیدرولیک یا یونیت هیدرولیک چیست؟
هر سیستم یا تجهیز صنعتی که می خواهد انتقال نیرو و انجام کار توسط سیال هیدرولیک را انجام دهد؛ از منبع قدرتی به نام پاورپک یا یونیت هیدرولیک استفاده می کند. پاورپک هیدرولیک منبع تامین قدرت سیستم هیدرولیک است. پاورپک ها نقش بسیار تاثیرگذاری در مجموعه های هیدرولیکی دارند و با توجه به تنوع کاربرد در صنایع مختلف استفاده می شوند.
مشخصات فنی پاورپک هیدرولیک یا یونیت هیدرولیک
پاروپک یا یونیت هیدرولیک با توجه به نیاز مصرف کننده ساخته می شود که مهم ترین فاکتورها برای ساخت پاورپک هیدرولیک یا یونیت هیدرولیک الکتروموتور، پمپ، ظرفیت مخزن و شیر فشار شکن می باشد که در ادامه به بررسی این موارد خواهیم پرداخت.
اجزای اصلی تشکیل دهنده پاورپک هیدرولیک
لازم است حین طراحی سیستم های هیدرولیک به شرایط خاص و هر نوع کاربری دقت و توجه لازم اعمال شود. پاورپک هیدرولیک از بخش ها و اجزای مختلفی تشکیل شده است؛ سه بخش اصلی در پاورپک هیدرولیک شامل الکتروموتور، پمپ هیدرولیک و مخزن که علاوه بر موارد نام برده اجزای دیگری مانند شیرهای فشارشکن و گیج های فشارسنج از دیگر موارد استفاده شده در پاورپک هیدرولیک هستند. بخش کنترل و هدایت توان، همان خط لوله و مسیر انتقال روغن است که شامل انواع شیرها و متعلقات هیدرولیک می باشد. در ادامه هر کدام از سه بخش اصلی را توضیح داده و بررسی می کنیم. در شکل زیر بخش های تشکیل دهنده نمونه ای از یک پاورپک که هر کدام از اجزا به تفکیک مشخص شده است را مشاهده می کنیم.
- الکتروموتور
- فشارسنج
- شیر فشارشکن
- گیج ارتفاع
- مخزن روغن
- فیلتر مکش
- پمپ
- اتصالات موتور و پمپ
- الکتروموتور
در سیستم های هیدرولیک نیاز به نیرو محرکه است که الکتروموتور این وظیفه را بر عهده دارد. الکتروموتورها با جریان AC و DC کار می کنند و نوع AC آنها به دلیل توان خروجی بالا، ارزان تر بودن و نگهداری آسان رایج تر است. آنچه در الکتروموتورها رخ می دهد تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی دوار است که این کار را توسط روتور و استاتور انجام می دهد. مشخصه اصلی الکتروموتورها توان و دور است که با توجه به نیاز سیستم از توان و دورهای متفاوت از آن در پاورپک هیدرولیک استفاده می شود. در صنایع مختلف استفاده از الکتروموتور با برق AC به دلایل زیر رایج تر می باشد.
- توان خروجی بالا که برای کاربردهای صنعتی مناسب می باشد.
- هزینه ساخت آنها نسبتاً ارزان می باشد.
- نگهداری آسان و قابلیت استفاده در شرایط مختلف آب و هوایی
- پمپ هیدرولیک
انرژی مکانیکی دوار خروجی از الکتروموتور توسط پمپ هیدرولیک به انرژی هیدرولیکی تبدیل می شود به این ترتیب که به کمک کوپلینگ، شفت خروجی از الکتروموتور را به شفت محرک پمپ متصل می کنیم و با چرخش شفت الکتروموتور، شفت محرک پمپ هم چرخیده و اختلاف فشاری بین ورودی و خروجی پمپ ایجاد می شود و در نتیجه روغن از مخزن مکش می شود و در نهایت از طریق پورت خروجی به کمک شلنگ ها یا لوله های تعبیه شده در سیستم هیدرولیک به سمت عملگرها حرکت می کند. پمپ های دنده ای، کارتریجی و پیستونی از مرسوم ترین نوع پمپ های مورد استفاده در پاورپک هیدرولیک هستند.
- مخزن یا تانک هیدرولیک
مخزن هیدرولیک محلی برای نگهداری روغن و همچنین ته نشین شدن آلودگی هایی مانند لجن، ذرات فلزی و نیز از بین رفتن حباب های هوا ایجاد شده در روغن است. با توجه به اینکه مخزن تنها محلی برای ذخیره سازی روغن نیست، طراحی مناسب آن می تواند یک عامل تاثیرگذار برای افزایش طول عمر قطعات هیدرولیک باشد. نکته ای که معمولا در طراحی مخازن رعایت می شود این است که ظرفیت مخزن برای سیستم پاورپک هیدرولیکی که دارای پمپ با دبی ثابت است باید سه برابر این دبی در نظر گرفته شود و در صورت استفاده از پمپ با دبی متغیر ظرفیت مخزن را سه برابر دبی متوسط در نظر بگیرید.
مخزن هیدرولیک با ظرفیت 5 گالن
اجزاء هیدرولیک تانک
در شکل زیر یک مخزن هیدرولیک استاندارد و اجزای تشکیل دهنده آن نشان داده شده است.
هیدرولیک تانک (Hydraulic Tank)
- بالا از راست به چپ: مجرای تنفس و فیلتر - خط ورودی پمپ - تخلیه خطوط نشتی - خط برگشت - فلنج آب بندی شده - درب دریچه تمیز کاری
- پایین از راست به چپ: صفحه انتهایی - صفحه موج گیر - دریچه تخلیه - صافی - روغن نما و دماسنج - دریچه تخلیه
به صورت سنتی پمپ، موتور الکتریکی و سایر اجزای مجموعه سیستم هیدرولیک روی وجه فوقانی و مخازن مکعب مستطیلی قرار داده می شوند. در بسیاری از موارد قرار دادن پمپ در داخل سیال هیدرولیک می تواند ضمن کاهش نیاز به فضای لازم روی سطح مخزن، مزین برگشت نشتی های پمپ به طور مستقیم به مخزن را نیز در بر داشته باشد. علاوه بر این، این گونه سیستم ها سر و صدای کمتری را نیز تولید می کنند زیرا سیال هیدرولیک به طور طبیعی صداها را مستهلک می نماید.
در یک آرایش دیگر می توان مخزن را در بالای مجموعه موتور پمپ مستقر نمود. این حالت مزیت افزایش فشار ناشی از وزن سیال به فشار اتمسفر در ورودی پمپ را به وجود می آورد. این مزیت به جلوگیری از بروز کاویتاسیون کمک می کند. علاوه بر این، درب فوقانی مخزن به راحتی قابل برداشتن بوده و دسترسی و سرویس داخل مخزن به سهولت امکان پذیر می گردد. البته مشکلات ناشی از عدم برگشت خطوط نشتی به پمپ را نیز بایستی در نظر گرفت و لذا می توان از یک پمپ جانبی جهت برگرداندن روغن از زیر مخزن به داخل آن استفاده نمود. مشکلات ناشی از سر و صدا در این طرح بیشتر از طرح غوطه ور می باشد.
حالت های مختلف پاورپک یا یونیت هیدرولیک
به چهار روش می توان الکتروموتور و پمپ را به مخزن متصل کرد که عبارت است از:
- الکتروموتور و پمپ روی مخزن (به صورت عمودی یا افقی)
- الکتروموتور و پمپ در کنار مخزن
- الکتروموتور و پمپ در زیر مخزن
- الکتروموتور و پمپ به صورت مستغرق داخل مخزن
هر کدام از این روش ها دارای مزایا و معایب خاص خودشان هستند، اما برتری روش آخر در این است که در این حالت علاوه بر اینکه فضای کمتری اشغال می کند؛ به دلیل مستغرق بودن پمپ در روغن سر و صدای تولیدی بسیار کم است و همچنین اگر به طور احتمالی نشتی روغن داشته باشیم، روغن در داخل مخزن تخلیه می شود و هیچ گونه اتلاف روغن نخواهیم داشت.
ساخت یونیت هیدرولیک
یونیت هیدرولیک بنابر نیاز مشتری برای حرکت مکانیکی و یا درخواست طراح، در الگو و مدل های مختلف ساخته و طراحی می شود. در هایپر صنعت فامکو، یونیت یا پاورپک صنعتی و اجزای سازنده آن ، طراحی و همچنین ساخته می شود. یوینت های هیدرولیک ساخته شده توسط هایپر صنعت فامکو امکان ساخت با قطعات کیفیت بالا و همچنین قطعات اروپایی را دارد. یونیت های کوچک و مینی تا یونیت های بزرگ و یونیت های بالابری همگی این موارد توسط شرکت فامکو ساخته و قابل ارائه به مشتریان عزیز می باشد.
قرار دادن موتور پمپ به صورت عمودی
قرار دادن موتور پمپ به صورت افقی
برای یک یونیت هیدرولیک ابعاد مخزن چگونه محاسبه می شود؟
بهتر است حجم مخزن به اندازه کافی بزرگ باشد که توانایی تامین ورودی سیستم بدون در نظر گرفتن جریان برگشتی را برای چندین دقیقه داشته باشد. به عنوان یک قاعده حجم مخزن را برای سیستم های مجهز به پمپ های دبی ثابت معادل سه برابر دبی خروجی (لیتر/دقیقه) و برای سیستم های مجهز به پمپ های دبی متغیر (واریابل) معادل سه برابر دبی متوسط می توان در نظر گرفت.
نکته: در مناطق گرم بایستی حجم مخزن بزرگتر از معمول در نظر گرفته شده و یا اینکه از مبدل حرارتی جهت خنک کاری استفاده گردد.
بلوکه یا منیفولد هیدرولیک
بلوکه های هیدرولیک به تنظیم جریان، فشار و جهت سیال کمک می کنند. طراحی بلوکه ها بسته به نوع و تعداد اجزای کنترل کننده متفاوت می باشد. در شکل زیر بلوکه هیدرولیکی مشاهده می شود که هم شیرهای کنترل جهت و هم کنترل فشار روی آن نصب شده اند. استفاده از این نوع بلوکه ها در مدارهایی که محدویت جا برای نصب شیرها وجود دارد رایج است.
نکته: در اصطلاح عام به بلوکه های هیدرولیکی، "زیر شیری" هم گفته می شود.
شیرهای هیدرولیک
شیرها قطعاتی هستند که وظیفه کنترل کردن را در یونیت هیدرولیک بر عهده دارند. این کنترل می تواند با روش هایی نظیر قطع و وصل جریان، انتقال جریان یا یکطرفه نگهداشتن جهت سیال باشد. در یونیت های هیدرولیک شیرهای هیدرولیکی هستند که باعث ورود روغن به سیلندر و خروج روغن از آن می شوند. از انواع پرمصرف این نوع شیرها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- چک ولو ها
- فشارشکن ها
- نیدل ولو یا فلوکنترل ها
- شیرهای کنترل جهت
چک ولو
فشار شکن
فلو کنترل
شیر کنترل جهت
فیلترها
می توان مکان های نصب فیلتر را به صورت زیر دسته بندی کرد:
- خط مکش
- خط فشار
- خط برگشت
- دریچه تهویه مخزن
در مورد فیلتر فشار و برای فیلتر برگشت توضیحاتی داده شده اما در ادامه توضیحاتی پیرامون فیلتر خط مکش (صافی ها) و فیلتر تهویه مخزن آورده شده است.
فیلتر خط مکش
از صافی که در مجرای ورودی پمپ نصب می گردد به منظور حفاظت پمپ در مقابل آلودگی استفاده می شود. صافی ها در مقایسه با فیلترها، دارای شبکه بندی نسبتاً درشتی هستند، تا در اثر ایجاد گرفتگی مجاری صافی در ورودی پمپ کاویتاسیون بوجود نیاید.
در بسیاری از سیستم ها استفاده از صافی با ظرفیت عبور جریان تا چهار برابر ظرفیت پمپ مناسب می باشد.
فیلتر خط مکش (Suction Filter)
فیلتر مجرای تهویه مخزن
برای اینکه پمپ حین عملکرد دچار مشکل کاویتاسیون نشود، بایستی مخزن به طریق مناسب با اتمسفر ارتباط داشته باشد. در شرایطی که احتمال وجود آلودگی در هوا وجود دارد، استفاده از فیلتر هوایی در مجرای ارتباط مخزن با هوا ضروری است. سطح سیال داخل مخزن، حین عملکرد سیستم مرتباً نوسان نموده و در نتیجه مقادیری هوا از بیرون به داخل مخزن مکیده می شود. به همراه مکش هوا، ذرات آلودگی نیز به مخزن وارد می گردند و لذا استفاده از فیلتر مجرای تنفس جهت حذف این ذرات ضروری است.
فیلتر مجرای تهویه مخزن (Air Breather Filter)
نحوه سفارش پاورپک هیدرولیک در هایپر صنعت فامکو
لازم است قبل از سفارش پاورپک هیدرولیک در مجموعه فامکو اطلاعات زیر را در اختیار مهندسین فامکو قرار دهید تا طراحی متناسب با نیاز شما انجام شود. اطلاعات مورد نیاز برای سفارش پاورپک عبارت است از:
- سرعت جک هیدرولیک و نحوه نصب آن
- فشار کاری سیستم
- دبی پمپ
به جز موارد نام برده در صورتی که تمایل به استفاده از برند خاصی در پاورپک دارید بهتر است آن را مشخص کنید، زیرا با توجه به برندهای استفاده شده پاورپک می تواند قیمت های متفاوتی را شامل شود. پس از تحویل اطلاعات بالا، محاسبات زیر انجام شده و در اختیار کارگاه قرار می گیرد و در نهایت پس از گذشت یک روز کاری قیمت تمام شده پاورپک هیدرولیک محاسبه شده و به اطلاع مشتری رسانده می شود و در نهایت پس از تایید قیمت توسط مشتری، روند ساخت پاورپک شروع می شود.
محاسبات انجام شده برای انتخاب اجزای اصلی پاورپک
- محاسبه توان الکتروموتور
برای انتخاب الکتروموتور باید توان و دور آن مشخص شده باشد. به کمک رابطه زیر می توان توان الکتروموتور را معین کرد.
600/(حاصلضرب دبی و فشار) = توان الکتروموتور
دبی و فشار به کار رفته در رابطه فوق، دبی خروجی پمپ بر حسب لیتر در دقیقه و فشار کاری سیستم بر حسب بار است.
- محاسبه دبی خروجی پمپ
رابطه زیر برای محاسبه دبی خروجی پمپ استفاده می شود.
زمان/حجم کل سیلندر = دبی پمپ
حجم سیلندر با ضرب کردن مساحت سطح مقطع سیلندر در طول کورس بدست می آید و دارای واحد لیتر است. زمان هم بر حسب واحد دقیقه در رابطه فوق به کار می رود.
- محاسبه فشار سیستم
برای محاسبه فشار سیستم از رابطه زیر استفاده می کنیم که در آن نیرو دارای واحد نیوتن و مساحت بر حسب مترمربع است و در نهایت فشار بر حسب پاسکال بدست خواهد آمد.
P = F/A
در نهایت با داشتن مجموعه اطلاعات فوق می توان الکتروموتور، پمپ، مخزن و سیلندر را برای پاورپک هیدرولیک انتخاب کرد.
نحوه عملکرد پاورپک هیدرولیک یا یونیت هیدرولیک
همان طور که در ابتدا هم گفته شد یونیت هیدرولیکی به عنوان منبعی جهت تولید قدرت برای انجام کار با نیروی هیدرولیکی شناخته می شود. با توجه به اینکه پاورپک دارای مخزن روغن می باشد بنابراین ماده اولیه تولید انرژی موجود، می باشد. با روشن شدن الکتروموتور و گردش شفت مرکزی آن، پمپ هیدرولیک با یکی از 4 روش فوق در مخزن نصب شده شروع به مکش روغن و تغذیه مدار می کند. با وجود رلیف ولو (شیر تنظیم فشار هیدرولیکی) فشار در مدار، تولید شده و ثابت می شود و از طریق شیر کنترل جهت برای انجام کار مورد نظر، استفاده می شود. سیال هیدرولیک سپس از مسیر برگشت دوباره به مخزن برمی گردد.
برندها و سازندگان معتبر پاورپک هیدرولیک یا یونیت هیدرولیک
به طور معمول تولیدکنندگان جهانی تجهیزات هیدرولیکی، یونیت های منحصر به خود را نیز تولید می کنند که از معتبر ترین آنها می توان به داپلوماتیک و پارکر اشاره کرد. اما در کشور ما نیز تولید پاورپک توسط تامین کنندگان مختلف مطابق با نیاز مشتری انجام می شود. هایپر صنعت فامکو با دو دهه سابقه درخشان در زمینه مشاوره، تهیه، تولید، نصب و راه اندازی و ارائه خدمات پس از فروش و تعمیرات پاورپک های هیدرولیکی، آماده ارائه خدمات ذکر شده می باشد.
کاربرد پاورپک یا یونیت هیدرولیک
به طور کلی با توجه به وظیفه تولید توان پاورپک ها از آنها می توان در کلیه صنایع و اموری که از قدرت سیستم هیدرولیک استفاده می کنند بهره برد. نمونه ای از این صنایع به شرح زیر می باشد:
- ابزارآلات هیدرولیکی
- صنایع نفت و گاز
- بالابرهای سبک و سنگین
- هواپیماها
- پرس های هیدرولیکی
- صنایع نظامی
- جرثقیل ها و خودروهای خدماتی مانند خودروبرها
- ماشین آلات کشاورزی
- تراکتور
- ماشین آلات ساختمانی
- بالابر هیدرولیک
- سیزر لیفت
- ماشین آلات کاغذسازی
- فیلتر پرس
مزایای پاورپک یا یونیت هیدرولیک
- جمع و جور بودن و عدم نیاز به فضای زیاد
- قابلیت متحرک یا ثابت بودن، تناسب با کاربری مورد نیاز
- قابلیت استفاده برای انجام بیشتر فعالیت های هیدرولیک
- استفاده راحت
- نصب و تعمیرات آسان
- سادگی ساختمان
- قیمت مناسب نسبت به توان قابل ارائه
با عرض سلام و ادب. بسیار فوق العاده هست اطلاعاتی که در سایتتون گذاشتید. ممنون.
سلام جناب کریمی عزیز، ممنون از نظر دلگرم کننده شما.
مطالب ارایه شده بسیار عالی بود و ممنون از در اختیار گذاشتن آن.
ممنون از شما که مطالعه فرمودید...
با عرض سلام خدمت مجموعه محترم شرکت فامکو، از اینکه نگاه شما به مقوله هیدرولیک صرفا تجاری نبوده و با توضیحات علمی کاربردی خود باعث راهنمایی مشتریان و علاقمندان به این رشته می شوید قابل تقدیر می باشد، موفق باشید.
جناب مرادی عزیز سلام، داشتن همراهانی مثل شما برای ما مایه مباهات بوده و باعث می شود تا ثابت قدم تر از دیروز در این مسیر قدم برداریم، ممنون از اینکه وقت گرانبهای خود را برای ما صرف کردید. لطف عالی مستدام...