كيف يعمل الهيدروليك

الهيدروليك

يعرف الهيدروليك على أنّه قوّة ضغط السوائل، ويعتمد علم الهيدروليك على خواص السّائل المحصور، حيث إنّ السائل المحصور غير قابل للانضغاط، والتأثير عليه بضغط يؤدّي إلى توزّع الضّغط على السّائل بشكل منتظم، فينتج عن ذلك نقل قوّة صغيرة من على سطح مكبس صغير وتحويلها إلى قوّة كبيرة على سطح مكبس كبير، أو العكس.

مميزات النظام الهيدروليكي

• تحويل القوة البسيطة إلى قوة ذات مقدار أكبر أو العكس.
• التحكّم بالأنظمة بدقة عالية.
• ثبات العزم والقوة الحاصلة في نظام الهيدروليك.
• أنظمة الأمان والحماية في الأنظمة الهيدروليكيّة عاليّة.
• الحصول على قدرة عاليّة مقارنة مع وزن النظام.
• الزيت الهيدروليكيّ يعمل على تزييت وتشحيم الآلات فيمنع تآكلها وتلفها.

عيوب النظام الهيدروليكي

• تسريب الزيت يؤدّي إلى اتساخ مساحة كبيرة بالزيت.
• تعرّض الزيت إلى شوائب مما يحكم النظام بوجود نظام فلترة عالٍ.
• كلفة النظام الهيدروليكي عاليّة مقارنة مع الأنظمة الميكانيكية وكلفة صيانتها أيضاً عالية.

كيف تعمل قوّة الهيدروليك

إذا كان لدينا نظام مغلق عبارة عن أنبوب على شكل حرف U، وكان هذا الأنبوب له فتحتين في آخره، وتمّ ملء الأنبوب بسائل معين مثلاً ماء، وتمّ التأثير على أحد الأطراف بقوة، نلاحظ أنّ الماء بدأ يخرج من الطرف الآخر، والسبب في ذلك أنّ السائل غير قابل للانضغاط، مما يسبّب توزّع القوّة التي تمّ قمنا بالتأثير بها على الأنبوب كاملاً ودفع الماء من الطرف الآخر.

إذا كان للأنبوب فتحتين بقطرين مختلفين، وتمّ التأثير بقوة على الطرف الذي به القطر الأكبر تعمل القوة على دفع السائل بقوّة أقل، لكن السرعة التي تدفع السائل تكون أعلى من سرعة تدفّق السائل في الفتحة الأولى، فيرتفع السائل إلى أعلى من الطرف الآخر، وإذا تمّ التأثير بقوة على الأنبوب من جهة القطر الأصغر نلاحظ أنّ سرعة اندفاع الماء تكون أقلّ لكن القوّة تكون أعلى في الطرف الثاني ولكن الضغط يبقى ثابتاً، والسبب في ذلك أنّ القوّة في الحالة الثانية تضاعفت بمعدل يتناسب مع نسبة الزيادة الحاصلة بالقطر، وفي الحالة الأولى انخفضت القوة بمعدل يتناسب مع النقصان الحاصل في القطر، وهذه المبدأ هو أساس عمل أنظمة الهيدروليك.

ملخّص مبدأ عمل النظام الهيدروليكيّ

• عدم القدرة على ضغط السائل.
• الضغط الذي يؤثر على السائل يتوزّع بالتساوي ويبقى ثابتاً.
• تنتقل القوّة من نقطة إلى أخرى.
• لأنّ الضغط للسائل يبقى ثابتاً، القوة الصغيرة التي نؤثّر بها على الأشياء يمكن مضاعفتها أضعاف كثيرة في حال تم زيادة القطر للطرف الآخر، والقوة الكبيرة يمكن تخفيضها في حال تم تقليل القطر أو بشكل أعم ليس القطر وإنّما المساحة؛ لأنّ الضغط يعرف على أنّه مقدار القوة التي تؤثّر على وحدة المساحة.

في التطبيقات العملية يتم ضغط السائل الذي يكون عادة زيت، عن طريق محرك، فتنتقل الحركة عبر مضخّة ليتمّ ضغط الزيت بداخلها، وينتقل الأثر عبر المواسير إلى محرّكات تتولّى مهمّة تحريك الأجزاء المطلوبة أو تغيير الاتّجاه حسب المطلب.

مكونات النظام الهيدروليكي

• المحرّك : أداة لتشغيل وتحريك المضخة، قد يكون المحرك كهربائياً أو محرك داخليّ الاحتراق.
• المضخّات : هي المسؤولة عن ضغط الزيت الهيدروليكيّ، وقد تكون في النظام عدة مضخات مثل:
  • مضخّات المحرّك : تقع أسفل المحرك مثبتة بواسطة ماسورة على مسنّن التروس، وتعمل المضخّة على إنتاج قوة الهيدروليك من الطاقة المتولدة داخل المحركة، وهناك أزرار لتشغيلها وإطفاءها حسب الحاجة.
  • مضخات المحرّك الهوائيّة : وهي مضخّات يتمّ تركيبها أعلى المحرك تعمل من خلال الهواء الصادر من المحرّك والذي يدخل إلى المضخة ليضغط الزيت داخلها وتتحول الطاقة الحركية إلى طاقة هيدروليكية.
• الفلاتر : في كل نظام هيدروليك يوجد نوعين من الفلاتر، الأولى فلاتر مضخّة الضغط تقع خلف مضخة الضغط، والثانية فلاتر الخط الراجع، الفلاتر مهمة جداً لتنقية الشوائب، حيث أن تراكم الشوائب في الزيت تقود إلى تلف نظام الهيدروليك بالكامل وتآكل أجزاء الماكينة وعدم قدرة الزيت على إنتاج القوة اللازمة لانجاز العمل المطلوب.
• المواسير :هناك نوعين من المواسير مواسير لزيت الهيدروليك المضغوط ومواسير لخط الراجع.
• الخزان : يتمّ تخزين زيت الهيدروليك في هذا الخزان، يجب مراقبة الخزان لمعرفة كمية الزيت فيه وأن لا تقلّ عن مستوى معين.
• الزيت الهيدروليكيّ : زيت خاصّ يتميّز بتحمله ضغطاً عالياً، دون أن ترتفع درجة حرارته أو أن يتبخّر، ثقيل له رائحة قوية، يثير الجلد.
• الحساسات : هي أجهزة تعمل على إرسال إشارات تساعد العاملين على معرفة وضع النظام بشكل عام، لذا يوجد في كلّ نقطة في النظام حساس يعمل على قياس درجة الحرارة والضغط وفي الخزان يوجد حساس يساعد على معرفة كمية الزيت.
• العدادات :أدوات مرافقة للحساسات تساعد على نقل إشارة الحساس وتحويلها إلى قراءة يسهل فهمها، فيستطيع المهندس المسؤول أو الفني معرفة مقدار الزيت داخل الخزان من خلال قراءة العداد، فتظهر العدادات قراءة الضغط والحرارة في المحرّك والمضخة وغيرها.