دليل شامل للأنظمة الهيدروليكية: المبادئ والمكونات والتطبيقات

مقدمة

لمحة موجزة عن الأنظمة الهيدروليكية

النظام الهيدروليكي هو نظام نقل يستخدم السائل كوسيط عمل ويستخدم الضغط الداخلي للسائل لنقل الطاقة (أو الطاقة) وتحويلها والتحكم فيها استنادًا إلى مبدأ باسكال في ميكانيكا الموائع.

النظام الهيدروليكي هو المفتاح للتحكم في المعدات الميكانيكية لأداء مختلف الإجراءات، وسيؤثر مستواه التقني وأداء المنتج بشكل مباشر على مستوى الأتمتة وموثوقية المعدات الميكانيكية.

خصائص الأنظمة الهيدروليكية:

المزايا:

1. الـ ناقل الحركة الهيدروليكي يعمل الجهاز بسلاسة ويمكنه التحرك بثبات بسرعات منخفضة. عندما يتغير الحمل، يكون ثبات حركته مستقرًا نسبيًا، ويمكنه بسهولة تحقيق تنظيم السرعة بدون خطوات أثناء الحركة، وتكون نسبة التنظيم كبيرة، وتصل عمومًا إلى 100:1، ويمكن أن يصل الحد الأقصى إلى 200:1.

2. في ظل نفس الطاقة، فإن جهاز النقل الهيدروليكي له حجم صغير ووزن خفيف وهيكل مدمج، وبالتالي فإن القصور الذاتي صغير ومعدل التحويل مرتفع.

3. التحكم والتنظيم في جهاز النقل الهيدروليكي بسيط نسبياً وسهل التشغيل.

العيوب:

1. يستخدم جهاز النقل الهيدروليكي السائل كوسيط نقل الطاقة، وسيكون هناك تسربات لا يمكن تجنبها بين أجزاء الحركة النسبية، مما يتسبب في فقدان الحجم.

وفي الوقت نفسه، وبسبب انضغاطية الجسم، فإنه ليس من السهل استخدامه بشكل عام في حالة المتطلبات الصارمة للغاية لنسبة النقل (مثل معالجة الخيط والعتاد).

للحد من التسريبات، يجب أن تكون دقة تصنيع المكونات الهيدروليكية عالية.

2. سيؤدي تدفق الزيت في خطوط الأنابيب ومن خلال المكونات الهيدروليكية ذات الصلة إلى فقدان الضغط، وفقدان الاحتكاك الميكانيكي وفقدان الاحتكاك اللزوجة بين الأجزاء المتحركة وجزيئات الزيت المتدفقة، وفقدان الحجم الناجم عن التسريبات، مما يقلل من الكفاءة الكلية للنظام الهيدروليكي.

3. ستؤدي التغيرات في درجة حرارة الزيت إلى تغيرات في لزوجة الزيت، مما سيؤثر على استقرار النظام الهيدروليكي، لذلك من الصعب استخدام ناقل الحركة الهيدروليكي في البيئات ذات درجات الحرارة المنخفضة والعالية.

4. نظرًا للخلوص الصغير بين الجهاز الهيدروليكي وأجزاء الحركة النسبية، فإن النظام الهيدروليكي حساس للتلوث بالزيت، ويجب أن تكون هناك مرافق لمنع تلوث الزيت والترشيح الجيد.

أهمية الأنظمة الهيدروليكية في الصناعات المختلفة

1. تطبيق التكنولوجيا الهيدروليكية في الصناعة

تُطبَّق التكنولوجيا الهيدروليكية عمومًا على المعدات الثقيلة والكبيرة والكبيرة جدًا، مثل الأنظمة الهيدروليكية لمصانع الدرفلة والأنظمة الهيدروليكية للصب المستمر في صناعة المعادن، وسيناريوهات الاستجابة عالية السرعة في الصناعة العسكرية، مثل التحكم في دفة الطائرة والتحكم في دفة السفينة وأنظمة متابعة الاستجابة عالية السرعة.

2. تطبيق التكنولوجيا الهيدروليكية في توليد طاقة الرياح

يُستخدم النظام الهيدروليكي بشكل أساسي لتنظيم عزم الشفرة والتخميد والتوقف وحالة الفرامل لتوربينات الرياح.

يحتوي توربين الرياح في توليد طاقة الرياح على العديد من المكونات الدوارة. تدور الكنة في المستوى الأفقي وتدور مع عجلة الرياح على طول المحور الأفقي لتوليد الطاقة.

في التوربينات الهوائية ذات الشفرات المتغيرة، يجب أن تدور شفرات العجلة الهوائية حول المحور المركزي للجذر للتكيف مع ظروف الرياح المختلفة. عندما يتم إيقاف التوربينات الهوائية يجب أن يتم رمي طرف الشفرة لتكوين تخميد.

3. تطبيق التكنولوجيا الهيدروليكية في المجال العسكري

الحرب الحديثة هي حرب محلية في ظل ظروف التكنولوجيا الفائقة. وتستخدم التكنولوجيا الفائقة على نطاق واسع في المجالات العسكرية وتدخل مختلف الأسلحة والأسلحة التكنولوجية الجديدة إلى ساحة المعركة، مما يجعل فجائية الحرب وقدرتها التدميرية تزداد بشكل غير مسبوق، ويزداد اعتماد الحرب على التكنولوجيا الهيدروليكية.

4. تطبيق التكنولوجيا الهيدروليكية في مجال الآلات الهندسية

تتمتع المطارق الصدمية الهيدروليكية المتغيرة عالية التردد المتغيرة باحتمالية تطبيق جيدة للغاية في مجالات الاستكشاف الجيولوجي وحقول المحيطات.

يتراوح تردد الإثارة لمطارق الصدم الهيدروليكية العامة المتغيرة عالية التردد المتغيرة الهيدروليكية العامة من 10 إلى 20 هرتز، في حين أن أحدث مطارق الصدم الهيدروليكية المتغيرة عالية التردد الهيدروليكية التي تم إدخالها مؤخرًا في اليابان يمكن أن تصل إلى 60 هرتز.

وفي البناء، يمكن تغيير تردد الإثارة والسعة وفقًا للحالة الفعلية للموقع، ويمكن تحقيق تحسين الاهتزاز وظروف العمل.

5. تطبيق التكنولوجيا الهيدروليكية في مجال العمليات تحت الماء

مع تعميق الاستكشاف البشري لقاع البحر في مجتمع اليوم، فإن تطور تكنولوجيا الروبوتات تحت الماء سريع أيضًا، ولم تعد وظائفها تقتصر على أنواع المراقبة البسيطة.

تتركز أنظار الناس على الروبوتات التشغيلية تحت الماء، والتي من الواضح أنها مساحة تطوير وسوق أكبر. في العملية بأكملها، تعتبر اليد الميكانيكية هي العنصر الأكثر استخدامًا وتعقيدًا على نطاق واسع.

تساعد اليد الميكانيكية المرنة الروبوت التشغيلي تحت الماء على إكمال مهام التشغيل المختلفة تحت الماء بنتائج ممتازة.

6. تطبيق التكنولوجيا الهيدروليكية في مجال آلات التعدين

لا تتميز الحفارة الهيدروليكية الجديدة بمزايا الوزن الخفيف، وصغر الحجم، والهيكل المدمج، وما إلى ذلك فحسب، بل تتميز أيضًا بسلسلة من المزايا في عملية النقل، مثل الثبات، والتشغيل السهل، وسهولة تحقيق تنظيم السرعة بدون خطوات والتحكم التلقائي.

بالإضافة إلى ذلك، يتطور الأداء في اتجاه الكفاءة العالية والموثوقية العالية والسلامة والحفاظ على الطاقة والأتمتة والذكاء.

7. تطبيق التكنولوجيا الهيدروليكية في المصاعد

تتمتع المصاعد الهيدروليكية بمزايا سعة الحمولة الكبيرة والتشغيل السلس، ولكن طريقة تشغيلها مختلفة.

إن سكة التوجيه المكدسة ذات الطبقة R مناسبة لشكل حركة المصعد الهيدروليكي السلم، ومجموعة البكرة المركبة مناسبة لشكل حركة المصعد الهيدروليكي.

مبادئ الأنظمة الهيدروليكية

1. البدء

يتم إيقاف تشغيل جميع المغناطيسات الكهربائية ويمر زيت الخرج من المضخة الرئيسية من خلال التفريغ الأوسط للصمامين 6 و21.

2. هبوط سريع للأسطوانة الرئيسية

يتم تنشيط المغناطيسين الكهربائيين 1Y و5Y، ويكون الصمام 6 في الوضع الصحيح، ويمر زيت التحكم عبر الصمام 8 لفتح الصمام أحادي الاتجاه المتحكم فيه بملف لولبي 9.

مسار المدخل: صمام المضخة 1 صمام الموضع الأيمن 6 صمام الموضع الأيمن 13 الغرفة العلوية للأسطوانة الرئيسية.

مسار الإرجاع: صمام الغرفة السفلية للأسطوانة الرئيسية 9 صمام الموضع الأيمن 6 صمام الموضع الأيمن 21 خزان الزيت في منتصف الموضع.

تنزل شريحة الأسطوانة الرئيسية بسرعة تحت تأثير وزنها، ولا تزال المضخة 1، على الرغم من أنها في حالة التدفق الأقصى، غير قادرة على تلبية احتياجاتها، لذلك يدخل الزيت الموجود في الغرفة العلوية لخزان الزيت 15 إلى الغرفة العلوية للأسطوانة الرئيسية من خلال صمام الشحن 14.

3. الاقتراب البطيء من قطعة العمل وزيادة ضغط الأسطوانة الرئيسية

عندما ينزلق منزلق الأسطوانة الرئيسية إلى موضع معين ويؤدي ذلك إلى تشغيل مفتاح الشوط 2S، يتم إلغاء تنشيط 5Y، ويغلق الصمام 9، ويعود الزيت في الغرفة السفلية للأسطوانة الرئيسية إلى خزان الزيت من خلال صمام الضغط الخلفي 10، والصمام 6 في الموضع الأيمن، والصمام 21 في الموضع المتوسط.

في هذا الوقت، يزداد الضغط في الحجرة العلوية للأسطوانة الرئيسية، ويغلق الصمام 14، وتقترب الأسطوانة الرئيسية ببطء من قطعة العمل تحت تأثير زيت الضغط الذي توفره المضخة 1.

بعد ملامسة الشُّغْلة، تزداد المقاومة فجأة، ويزداد الضغط بشكل أكبر، مما يؤدي إلى انخفاض تدفق خرج المضخة 1 تلقائيًا.

4. صيانة الضغط

عندما يصل الضغط في الحجرة العلوية للأسطوانة الرئيسية إلى القيمة المحددة مسبقًا، يرسل مرحل الضغط 7 إشارة، مما يؤدي إلى إلغاء تنشيط 1Y، وعودة الصمام 6 إلى الوضع المتوسط، وإغلاق الحجرة العلوية والسفلية للأسطوانة الرئيسية، وإغلاق الأسطح المخروطية للصمام أحادي الاتجاه 13 وصمام الشحن 14 لضمان إحكام الإغلاق، وبالتالي الحفاظ على ضغط الأسطوانة الرئيسية.

يتم ضبط وقت صيانة الضغط بواسطة مرحل الوقت. أثناء صيانة الضغط، يتم تفريغ المضخة من خلال الموضع المتوسط للصمامين 6 و21.

5. تحرير الضغط، وعودة الأسطوانة الرئيسية وطرف صيانة الضغط

عندما يرسل المرحل الزمني إشارة، يتم تنشيط الملف اللولبي 2Y ويكون الصمام 6 في الوضع الأيسر.

نظرًا لارتفاع الضغط في الحجرة العلوية للأسطوانة الرئيسية، يكون الصمام الدليلي الهيدروليكي 12 في الموضع العلوي ويفتح زيت الضغط صمام تسلسل التحكم الخارجي 11، مما يسمح لزيت الخرج من المضخة 1 بالعودة إلى خزان الزيت من خلال الصمام 11.

تعمل المضخة 1 تحت ضغط منخفض، وهو ما لا يكفي لفتح قلب الصمام الرئيسي لصمام الشحن 14، ولكن بدلاً من ذلك يفتح قلب صمام التفريغ للصمام، مما يسمح بتحرير الزيت في الغرفة العلوية للأسطوانة الرئيسية إلى خزان الزيت العلوي من خلال فتحة صمام التفريغ، وينخفض الضغط تدريجيًا.

عندما ينخفض الضغط في الحجرة العلوية للأسطوانة الرئيسية إلى مستوى معين، يعود الصمام 12 إلى الموضع السفلي، ويغلق الصمام 11، ويزداد ضغط المضخة 1، مما يؤدي إلى فتح الصمام 14 بالكامل. في هذا الوقت، يكون مسار مدخل الزيت:

من المضخة 1 إلى الصمام 6 من الموضع الأيسر إلى الصمام 9 إلى الغرفة السفلية للأسطوانة الرئيسية. مسار عودة الزيت هو:

من الغرفة العلوية للأسطوانة الرئيسية إلى الصمام 14 إلى خزان الزيت العلوي 15، مما يحقق العودة السريعة للأسطوانة الرئيسية.

6. توقف الأسطوانة الرئيسية في مكانها

عندما يرتفع منزلق الأسطوانة الرئيسية لتشغيل مفتاح التنقل 1S، يفقد الملف اللولبي 2Y الطاقة ويكون الصمام 6 في الوضع الأوسط، مما يؤدي إلى إغلاق الغرفة السفلية للأسطوانة الرئيسية بالصمام الهيدروليكي أحادي الاتجاه 9، مما يتسبب في توقف الأسطوانة الرئيسية في مكانها وعدم تحركها، مع تفريغ الزيت الناتج من المضخة 1 من خلال الصمام 6 و21 في الوضع الأوسط.

7. قذف الأسطوانة السفلية وسحبها

عند تنشيط 3Y، يكون الصمام 21 في الموضع الأيسر. ويدخل الزيت إلى الأسطوانة السفلية من خلال المسار التالي: المضخة 1، والصمام 6 في الموضع الأوسط، والصمام 21 في الموضع الأيسر، والتجويف السفلي للأسطوانة السفلية.

يعود الزيت إلى خزان الزيت من خلال المسار التالي: التجويف العلوي للأسطوانة السفلية، الصمام 21 في الموضع الأيسر. يرتفع الغلاف العائم للأسطوانة السفلية، مما يتسبب في البثق.

عندما تفقد 3Y الطاقة، يتم تنشيط 4Y، ويكون الصمام 21 في الموضع الصحيح، مما يؤدي إلى هبوط مكبس الأسطوانة السفلية وتراجعه.

8. حافة الضغط العائم

المكونات الرئيسية للأنظمة الهيدروليكية

يتكون النظام الهيدروليكي عادةً من المكونات التالية:

مصدر الطاقة: 

يقوم هذا المكون بتحويل الطاقة الميكانيكية من محرك كهربائي إلى طاقة ضغط في سائل، مثل الأنواع المختلفة من المضخات الهيدروليكية.

المشغلات:

يتضمن ذلك العديد من الأسطوانات الهيدروليكية والمحركات، التي تحوّل طاقة ضغط السائل إلى طاقة ميكانيكية لتشغيل المكونات العاملة.

مكونات التحكم والتنظيم:

ويشمل ذلك صمامات الضغط المختلفة وصمامات التدفق وصمامات الاتجاه التي تنظم وتتحكم في الضغط والتدفق واتجاه تدفق السائل في النظام الهيدروليكي لتلبية متطلبات مكون العمل للقوة (عزم الدوران) والسرعة (الدوران) واتجاه الحركة (دورة الحركة).

المكونات الإضافية: 

تُعرف جميع المكونات الأخرى خارج المكونات الثلاثة المذكورة أعلاه بالمكونات الإضافية، بما في ذلك خزانات الزيت، وأنابيب الزيت، ووصلات الأنابيب، ومرشحات الزيت، والمراكم، ومقاييس الضغط، والسخانات (المبردات)، وغيرها.

وهي تلعب دوراً مهماً في ضمان موثوقية واستقرار النظام الهيدروليكي.

بالإضافة إلى ذلك، يوجد الزيت الهيدروليكي، وهو وسيط النقل.

تطبيقات الأنظمة الهيدروليكية

لقد حسّنت التكنولوجيا الهيدروليكية من كفاءة العمل بشكل كبير من خلال تكرارها وتحديثها للمعدات التقليدية.

في الوقت الحالي، تم دمج التكنولوجيا الهيدروليكية في تجديد الآلات وحلت تدريجياً محل التكنولوجيا التقليدية كجزء أساسي، مما يشير إلى التطور المستقبلي لصناعة الآلات.

في أي الصناعات يستخدم النظام الهيدروليكي؟ دعنا نلقي نظرة معاً.

1. صناعة الأدوات الآلية

في صناعة أدوات الماكينات، تشمل الأنظمة الهيدروليكية لأدوات ماكينات التشغيل الساخن ماكينات الصب بالقالب وماكينات التشكيل بالحقن والمكابس الهيدروليكية واللكمات وماكينات التشكيل السريع.

تشمل أدوات ماكينات التشغيل على البارد أدوات الماكينات المدمجة والمخارط وأدوات ماكينات التشكيل الجانبي المختلفة.

2. آلات البناء

يتم استخدام ناقل الحركة الهيدروليكي (النظام الهيدروليكي) على نطاق واسع، مثل الحفارات، ورافعات الإطارات، ورافعات السيارات، والجرافات المجنزرة، ورافعات الإطارات، والشاحنات القلابة ذاتية الدفع، والماكينات المسطحة، والبكرات الاهتزازية، إلخ.

3. صناعة السيارات

تُستخدم التكنولوجيا الهيدروليكية (النظام الهيدروليكي) في مركبات الطرق الوعرة الهيدروليكية، والشاحنات القلابة الهيدروليكية، ومركبات العمل الهيدروليكية الهوائية، وشاحنات الإطفاء.

4. الآلات الزراعية والحرجية

تتحكم الأنظمة الهيدروليكية في الأدوات الزراعية في الحصادات والجرارات. تتحكم الأنظمة الهيدروليكية في الحركات المختلفة للخشب في ماكينات حاويات الخشب. كما يتم تشغيل المكابس الساخنة للألواح الاصطناعية بالأنظمة الهيدروليكية.

5. الآلات الكيميائية والنسيجية

في الآلات الكيميائية والمنسوجات، تُستخدم الأنظمة الهيدروليكية في ماكينات حقن البلاستيك وماكينات المطاط وماكينات الورق وماكينات تنعيم الجلود وماكينات طحن الصابون وماكينات صب نفايات السيراميك وماكينات الغزل وماكينات الغزل من آلات النسيج.

6. صناعة الطاقة

تشمل الآلات ذات الأنظمة الهيدروليكية المستخدمة في صناعة الطاقة ما يلي الحفر المنصات، وماكينات استخراج النفط تحت الماء، والمثاقب، والرافعات، وماكينات تعدين الفحم، وماكينات التعدين، والدعامات الهيدروليكية للتعدين، ومعدات توليد الطاقة، إلخ.

7. صناعة المعادن

في صناعة المعادن، تُستخدم الأنظمة الهيدروليكية في آلات تغذية أفران الصهر، وأنظمة التحكم في أفران صناعة الصلب، وماكينات برج المغرفة، وأنظمة الضغط السفلي لمصانع الدرفلة, ثني الأسطوانة أنظمة التوازن، وأنظمة التحكم في الانحراف الشريطي وما إلى ذلك.

8. صناعة بناء السفن

تُستخدم التكنولوجيا الهيدروليكية (النظام الهيدروليكي) على نطاق واسع في صناعة بناء السفن، مثل الجرافات الهيدروليكية بالكامل، وسفن الإنقاذ، وسفن دفع الركائز، وسفن دفع الركائز، وطرق إنتاج النفط، وأجنحة المياه، وسفن الوسائد الهوائية، والمعدات المساعدة للسفن، إلخ.

9. تكنولوجيا تجهيز قطع غيار الآلات الصغيرة والمتوسطة الحجم

على سبيل المثال، مختلف الأجزاء المعدنية الصغيرة والمتوسطة الحجم المصممة لصناعة الأجزاء المعدنية.

تُستخدم المكابس الهيدروليكية بشكل شائع في التشكيل بالضغط لأجزاء الماكينات المعدنية هذه، بما في ذلك التشكيل بالبثق وكبس القوالب والكيّ على البارد و التشكيل بالقالب الساخن، والتشكيل الحر للمقاطع المعدنية.

10. غير ذلكمادة معدنية تقنية الضغط

تنتمي هذه العملية إلى تصنيع منتجات محددة، مثل تكنولوجيا معالجة منتجات المطاط، وتكنولوجيا قولبة SMC، والتشكيل الحراري للأجزاء الداخلية للسيارات.

كما أن مزايا المكابس الهيدروليكية في هذه الأجهزة واضحة للغاية.

الصيانة واستكشاف الأعطال وإصلاحها

فقدان الضغط

وبسبب لزوجة السائل وقوى الاحتكاك التي لا يمكن تجنبها في خط الأنابيب، ستفقد كمية معينة من الطاقة حتمًا أثناء تدفق السائل. ويتجلى فقدان الطاقة هذا بشكل أساسي في صورة فقدان الضغط. هناك نوعان من فقدان الضغط: على طول المسار ونوع محلي.

فقدان الضغط على طول المسار هو فقدان الضغط الناتج عن الاحتكاك أثناء تدفق السائل عبر أنبوب مستقيم بقطر ثابت لمسافة معينة.

يحدث فقدان الضغط الموضعي بسبب التغير المفاجئ في شكل المقطع العرضي لخط الأنابيب، أو التغير في اتجاه تدفق السائل، أو غير ذلك من أشكال مقاومة السائل.

فقدان الضغط الكلي يساوي مجموع خسائر الضغط على طول المسار وفقدان الضغط المحلي. نظرًا لأن فقدان الضغط أمر لا مفر منه، يجب أن يكون الضغط المقنن للمضخة أعلى قليلاً من ضغط التشغيل الأقصى الذي يتطلبه النظام.

بشكل عام، يتم ضرب ضغط العمل الأقصى الذي يتطلبه النظام في معامل 1.3-1.5 لتقدير الضغط المقدر.

فقدان التدفق

في النظام الهيدروليكي، توجد أسطح متحركة نسبية بين كل مكون مضغوط، مثل السطح الداخلي للأسطوانة الهيدروليكية والسطح الخارجي للمكبس. ولأنه يجب أن تكون هناك حركة نسبية، فهناك فجوة معينة بينهما.

إذا كان أحد جانبي الفجوة عبارة عن زيت عالي الضغط والجانب الآخر عبارة عن زيت منخفض الضغط، فإن الزيت عالي الضغط سيتدفق عبر الفجوة إلى منطقة الضغط المنخفض، مما يسبب تسربًا.

وفي الوقت نفسه، وبسبب عدم إحكام غلق المكونات الهيدروليكية بشكل كامل، سوف يتسرب بعض الزيت إلى الخارج. ينخفض معدل التدفق الفعلي بسبب هذا التسرب، وهو ما نسميه فقدان التدفق.

يؤثر فقدان التدفق على سرعة الحركة، ويصعب تجنب التسرب تمامًا، لذلك يجب أن يكون معدل التدفق المقدر للمضخة في النظام الهيدروليكي أعلى قليلاً من الحد الأقصى لمعدل التدفق المطلوب أثناء تشغيل النظام.

عادة، يمكن ضرب الحد الأقصى لمعدل التدفق المطلوب للنظام بمعامل 1.1-1.3 لتقدير معدل التدفق المقدر.

الصدمات الهيدروليكية

السبب: عندما يتدفق السائل في نظام هيدروليكي، يمكن أن يؤدي تبديل المكونات المنفذة وإغلاق الصمامات إلى ذروة ضغط لحظية بسبب القصور الذاتي ورد الفعل غير الحساس بشكل كافٍ لبعض المكونات الهيدروليكية، وهو ما يسمى بالصدمة الهيدروليكية. يمكن أن تتجاوز قيمة الذروة عدة أضعاف ضغط العمل.

الضرر: يمكن أن يسبب الاهتزاز والضوضاء؛ ويجعل مكونات الضغط مثل المرحلات وصمامات التسلسل تنتج إجراءات غير صحيحة، بل وقد يؤدي إلى تلف بعض المكونات وأجهزة الختم وخطوط الأنابيب.

التدابير: اكتشف سبب الصدمة وتجنب التغير الحاد في معدل التدفق. تأخير وقت التغير في السرعة، وتقدير قيمة ذروة الضغط، واتخاذ التدابير المناسبة.

على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي الجمع بين صمامات تبديل التدفق وصمامات تبديل الملف اللولبي إلى منع الصدمات الهيدروليكية بشكل فعال.

التجويف

ظاهرة: إذا تسرب الهواء إلى النظام الهيدروليكي، فإن الفقاعات في السائل سوف تنفجر بسرعة تحت الضغط العالي عندما تتدفق إلى منطقة الضغط العالي، مما يسبب صدمة هيدروليكية محلية ويولد ضوضاء واهتزازات.

وبالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن الفقاعات تدمر استمرارية تدفق السائل، تنخفض قدرة الزيت على التدفق عبر خط الأنابيب، مما يتسبب في تقلبات في معدل التدفق والضغط، ويؤثر على عمر خدمة المكونات الهيدروليكية.

السبب: يحتوي الزيت الهيدروليكي على كمية معينة من الهواء، والتي يمكن أن تذوب في الزيت أو تختلط في شكل فقاعات.

عندما يكون الضغط أقل من ضغط فصل الهواء، ينفصل الهواء المذاب في الزيت ويشكل فقاعات.

عندما ينخفض الضغط إلى أقل من ضغط البخار المشبع للزيت، يغلي الزيت وينتج عدد كبير من الفقاعات. وتشكل هذه الفقاعات المختلطة في الزيت حالة متقطعة تسمى التجويف.

الموقع: من السهل تكوين جيوب هوائية عند منفذ شفط الزيت وأنبوب شفط الزيت تحت الضغط الجوي.

عندما يتدفق الزيت من خلال فجوات صغيرة مثل فتحات الاختناق، ينخفض الضغط بسبب زيادة السرعة، مما قد يتسبب أيضًا في حدوث جيوب هوائية.

الضرر: تنتقل الفقاعات مع الزيت إلى منطقة الضغط العالي وتنفجر بسرعة تحت الضغط العالي، مما يتسبب في انخفاض مفاجئ في الحجم.

يتدفق الزيت عالي الضغط المحيط لتكميله، مما يتسبب في حدوث صدمة فورية محلية، وزيادة سريعة في الضغط ودرجة الحرارة، وإحداث ضوضاء واهتزازات قوية.

التدابير: يجب تصميم المعلمات الهيكلية للمضخة الهيدروليكية وخط أنابيب شفط الزيت بشكل صحيح لتجنب ممرات الزيت الضيقة والمنحنية بشكل حاد ومنع تكوين مناطق الضغط المنخفض.

اختيار معقول للمواد الميكانيكية وزيادة القوة الميكانيكية وتحسين جودة السطح وتعزيز مقاومة التآكل.

تآكل التجويف

السبب: غالبًا ما يكون التجويف مصحوبًا بتآكل التجويف، ويمكن أن يؤدي الأكسجين الموجود في الفقاعات الناتجة في جيوب الهواء إلى تآكل سطح المكونات المعدنية.

ونطلق على هذا التآكل الناجم عن التجويف تآكل التجويف.

الموقع: قد يحدث تآكل التجويف في مضخات النفط وخطوط الأنابيب والأجهزة الأخرى المزودة بأجهزة اختناق، خاصةً في أجهزة مضخات النفط، حيث تكون هذه الظاهرة أكثر شيوعًا.

يعد تآكل التجويف أحد أسباب الأعطال المختلفة في الأنظمة الهيدروليكية، خاصةً في المعدات الهيدروليكية عالية السرعة والضغط العالي، حيث يجب إيلاء اهتمام خاص له.

الضرر والمقاييس هي نفسها بالنسبة للتجويف.

التطورات المستقبلية في الأنظمة الهيدروليكية

1. بروز اتجاه إحلال الواردات محل المنتجات الهيدروليكية الراقية

على الرغم من أن الصناعة الهيدروليكية في الصين قد تطورت بسرعة، إلا أن معظم شركات تصنيع المكونات الهيدروليكية كانت صغيرة الحجم وذات قدرات ابتكارية محدودة.

تتركز المنتجات الهيدروليكية بشكل أساسي في السوق المتوسطة إلى المنخفضة السعر، وهناك فائض كبير في الطاقة الإنتاجية للمكونات الهيدروليكية العادية، مما يؤدي إلى منافسة شرسة في المنتجات منخفضة السعر والمنتجات منخفضة المستوى.

نظرًا للتطور المتأخر للمكونات الهيدروليكية المتطورة مقارنةً بصناعات تصنيع المعدات النهائية، اعتمد مصنعو الحواسيب المركزية المحليون منذ فترة طويلة على الواردات للمكونات الهيدروليكية المتطورة.

في السنوات الأخيرة، مع تطور الصناعة والابتكار التكنولوجي للشركات، حقق مصنعو المكونات الهيدروليكية المحليون اختراقات تدريجية في التكنولوجيا والعمليات، مما أدى إلى تحسين أداء المنتج.

لقد كسرت بعض الشركات عالية الجودة في الصناعة الهيدروليكية تدريجياً اعتماد الشركات المصنعة للحاسبات المركزية المحلية على العلامات التجارية الدولية بفضل نسبة التكلفة والأداء العالية والمزايا الإقليمية، مما أدى إلى توسيع حصتها السوقية باستمرار.

مع تفشي جائحة كوفيد-19 في عام 2020، تم إعاقة التجارة الدولية إلى حد ما، وسعى مصنعو الحواسيب المركزية المحليون بنشاط إلى الشركات المحلية لمطابقتها، مما عزز عملية إحلال الواردات ووفر فرصًا جديدة لمصنعي المكونات الهيدروليكية المحليين.

2. تكامل التكنولوجيا الهيدروليكية مع إنجازات التكنولوجيا الفائقة"

في السنوات الأخيرة، أدى تكامل التكنولوجيا الهيدروليكية مع التقنيات الجديدة مثل تكنولوجيا المعلومات الحاسوبية وتكنولوجيا الإلكترونيات الدقيقة وتكنولوجيا التحكم الآلي إلى تعزيز مستوى تطوير الأنظمة والمكونات الهيدروليكية.

على المدى القصير، فإن إمكانية حدوث تغييرات جذرية في التكنولوجيا الهيدروليكية منخفضة، ولكن ستستمر التكنولوجيا الهيدروليكية في التحسن، وتحديداً من حيث: تصغير المكونات الهيدروليكية وخفة وزنها ووضعها في وحدات؛ وتخضير عمليات الإنتاج؛ وتكامل وتكامل الأنظمة الهيدروليكية.

1) تصغير حجم المنتجات وتخفيف وزنها ووضعها في وحدات نمطية

إن التصغير وخفة الوزن والتركيب النمطي اتجاهات حتمية في الصناعة الهيدروليكية بأكملها.

يمكن تحقيق التصغير من خلال إعادة تصميم تخطيط وهيكل المكونات، ويساعد على تحسين سرعة استجابة الأنظمة الهيدروليكية.

يمكن تحقيق خفة وزن المكونات الهيدروليكية من خلال اختيار المواد والتحديثات التكنولوجية، مما يقلل من استهلاك الطاقة في المعدات النهائية، ويطيل عمر الخدمة، ويحسن كفاءة الإنتاج.

يشير استخدام الوحدات النمطية للمنتجات الهيدروليكية إلى دمج الوظائف المتعددة التي كانت تتحقق في السابق من خلال عدة مكونات منفصلة في وحدة واحدة.

يمكن للوحدات النمطية تحسين كفاءة التجميع وأداء الختم للمنتجات الهيدروليكية.

2) عملية التصنيع الأخضر

لطالما واجهت عملية تصنيع المكونات والأجزاء الهيدروليكية تحديات مهمة مثل تلوث العملية واهتزاز المنتج والضوضاء وفقدان المواد وتسرب الوسط.

في المستقبل، يجب تطبيق تكنولوجيا التصنيع الأخضر على دورة حياة المنتج بأكملها من تصميم المنتج والعملية والتصنيع والاستخدام وإعادة التدوير.

يمكن تقليل اهتزاز وضوضاء المنتجات والأنظمة الهيدروليكية من خلال تحسين الهياكل واستخدام مبادئ التحكم النشط.

يجب التخلص التدريجي من عمليات التصنيع الضارة واستبدالها بعمليات ومعدات صديقة للبيئة لتحسين كفاءة استخدام الموارد والطاقة في عملية التصنيع.

تطوير مواد جديدة التي تقلل الاحتكاك وتقلل من تآكل المكونات الهيدروليكية يمكن أن تحسن كفاءة استخدام المواد.

يمكن أن يؤدي تطوير تكنولوجيا توصيل خطوط الأنابيب الهيدروليكية الجديدة، والبحث في مواد الختم الجديدة، وتحسين هياكل الختم وعمليات التصنيع الدقيقة إلى تحسين أداء ختم المنتجات وتقليل التسرب والتلوث في الوسط.

يمكن أن يؤدي تطوير عمليات إعادة تدوير وسط السوائل وإعادة استخدامها، بالإضافة إلى عمليات تفكيك المكونات الهيدروليكية المتخصصة وإعادة تدويرها وإعادة تصنيعها إلى تحسين قابلية إعادة تدوير المنتج.

3) تكامل وتكامل الأنظمة الهيدروليكية

يمكن لدمج وتكامل الأنظمة الهيدروليكية أن يحقق مرونة وذكاء الأنظمة الهيدروليكية، مما يؤدي إلى الاستفادة الكاملة من مزايا الأنظمة الهيدروليكية، مثل قوة النقل العالية، والقصور الذاتي المنخفض، والاستجابة السريعة.

مع تطوير تكنولوجيا الطاقة الجديدة والمعدات الذكية، يجب الجمع بين تكنولوجيا النقل الهيدروليكي وتكنولوجيا التحكم الإلكتروني بشكل فعال، ويجب تغيير شكل التحكم التقليدي لتحسين أداء استجابة النظام.

تحتاج الصناعة إلى كسر القيود التقليدية، وتعزيز تطوير الأنظمة الذكية والمتكاملة، وتلبية الطلب المستقبلي على المنتجات الهيدروليكية في السوق الصينية. إن تكامل وتكامل الأنظمة الهيدروليكية هو اتجاه التطوير المستقبلي للصناعة الهيدروليكية.

الخاتمة

تقدم هذه المقالة تعريف الأنظمة الهيدروليكية ومبدأها ومكوناتها الرئيسية وتطبيقاتها واستكشاف الأخطاء وإصلاحها والتطور المستقبلي للأنظمة الهيدروليكية.

من خلال قراءة هذا المقال، يُعتقد أنك اكتسبت الكثير من المعرفة. كما نرحب بتعليقاتكم القيّمة في قسم التعليقات.