شیرهای‌ هیدرولیکی‌

شیرهای‌ هیدرولیکی‌ در یک‌ سیستم‌ بطور کلی‌ وظیفه‌ کنترل‌ فشار، کنترل‌ جریان‌ و هدایت‌ جریان‌انتقالی‌ را بعهده‌ دارند و آنها را می‌توان‌ به‌ سه‌ گروه‌ اصلی شیرهای‌ راه‌ دهنده‌ و شیرهای‌ کنترل‌ فشار وشیرهای‌ کنترل‌ جریان‌ تقسیم‌ نمود.

۱:شیرهای راه دهنده

شیرهای‌ راه‌ دهنده‌ برای‌ فرمان‌ دادن‌ و تعیین‌ یا تعویض‌ راه‌ عبور مایع‌ به‌ دستگاههای‌ هیدرولیک‌ بکارمی‌روند که‌ کلا توقف‌ یا شروع‌ سیستم‌ از طریق‌ این‌ شیرها انجام‌ می‌گیرد

۲-شیرهای‌ کنترل‌ جریان‌ (سرعت‌

Speed control

بوسیله‌ این‌ شیرها می‌توان‌ شدت‌ جریان‌ انتقالی‌ را با تغییر دادن‌ مقطع‌ عبور جریان‌ تغییردار یا کنترل‌نمود. 

در مدارهائیکه‌ نیاز به‌ ایجاد اختلاف‌ سرعت‌ در حرکت‌ رفت‌ و برگشت‌ باشد از شیرهای‌ کنترل‌ جریان‌استفاده‌ می‌شود.

-3 شیرهای‌ کنترل‌ فشار

شیرهای‌ تنظیم‌ کننده‌ فشار در سیستم‌های‌ هیدرولیک‌ وظیفه‌ الف‌( محدود نمودن‌ فشار ب‌) کاهش‌دادن‌ فشار ج‌) تنظیم‌ نمودن‌ فشار را بعهده‌ دارند.

از انواع‌ این‌ شیرها می‌توان‌ سه‌ گروه‌ ذیل‌ را نام‌ برد.

در شیرهای‌ کاهنده‌ فشار سیگنال‌ تحریک‌ شیر از مسیر خروجی‌ گرفته‌ می‌شود.

شیرهای‌ محدود کننده‌ فشار بر دو نوع‌ می‌باشند. که‌ نوع‌ الف‌ در قسمت‌ بالا ترسیم‌ و شرح‌ داده‌ شده‌ وشیر محدود کننده‌ فشار کنترل‌ مستقیم‌ می‌باشد و نوع‌ ب‌ شیر محدود کننده‌ فشار با شیر کمکی‌ (پیش‌کنترل‌ می‌باشد)

شیر محدود کننده‌ فشار با شیر کمکی‌ (پیش‌ کنترل‌)

شیرهای‌ کنترل‌ فشار

-1 شیرهای‌ محدود کننده‌ فشار

توسط این‌ شیرها از افزایش‌ فشار سیال‌ در سیستم‌ از یک‌ حد معین‌ جلوگیری‌ می‌نمایند حداکثر فشارتنظیم‌ شده‌ در این‌ شیرها معمولا بیش‌ از حداکثر فشار کار مصرفی‌ می‌باشد یک‌ شیر محدود کننده‌فشار که‌ تحت‌ حداکثر فشار کاری‌ سیستم‌ تنظیم‌ گردیده‌ می‌بایست‌ در سیستم‌ در خط فشار بعد از پمپ‌تعبیه‌ گردد و هیچگونه‌ شیر دیگری‌ نبایستی‌ بین‌ این‌ شیر و پمپ‌ قرار گیرد این‌ شیرها از نقطه‌ نظرکنترل‌ فشار به‌ دو دسته‌ تقسیم‌ می‌شوند شیر محدود کننده‌ فشار کنترل‌ مستقیم‌ و شیر محدود کننده‌فشار با شیر کمکی‌.

 طرز کار

در حالت‌ کار نیفتاده‌ فنر به‌ پیستون‌ فشار آورده‌ و آنرا به‌ بدنه‌ می‌فشارد در اثر فشار مایع‌ P به‌ سطح‌مخروط A نیروی‌ مؤثر F = P.A تولید می‌گردد و نیروی‌ فنر را می‌توان‌ توسط پیچ‌ قابل‌ تنظیمی‌ کنترل‌نمود علامت‌ اختصاری‌ شیر محدود کننده‌ فشار با یک‌ مربع‌ که‌ دو خط از طرفین‌ بعنوان‌ اتصالهای‌ورودی‌ و خروجی‌ به‌ مربع‌ وصل‌ می‌شود نشان‌ داده‌ می‌شود جهت‌ جریان‌ سیال‌ بوسیله‌ یک‌ فلش‌نشان‌ داده‌ می‌شود شیر بوسیله‌ یک‌ فنر قابل‌ تنظیم‌ بسته‌ می‌شود و در یک‌ سیستم‌ با فشار زیاد و مقدارجریان‌ زیاد از آنجائیکه‌ شیر احتیاج‌ به‌ فنر بزرگتری‌ دارد و حجم‌ زیاد شیر را موجب‌ می‌شود از شیرمحدود کننده‌ فشار با شیر کمکی‌ استفاده‌ می‌شود. 

شیر کاهنده‌ فشار

در شیرهای‌ کاهنده‌ فشار سیگنال‌ شیر از مسیر خروجی‌ تأمین‌ می‌گردد.

در موقع‌ کار نیفتاده‌ پیستون‌ تحت‌ فشار فنر در انتهای‌ کف‌ شیر قرار دارد و فشار ورودی‌ از دهانه‌ورودی‌ به‌ دهانه‌ خروجی‌ جریان‌ یافته‌ و با فشار خارج‌ می‌گردد فشار مذبور از طریق‌ مجرای‌ باریکی‌ دردهانه‌ خروجی‌ بر سطح‌ پیستون‌ شیر تأثیر می‌گذارد و پیستون‌ را جابجا می‌کند و این‌ جابجایی‌ تاحدیست‌ که‌ حالت‌ تعادلی‌ بین‌ نیروی‌ فنر و نیروی‌ وارد بر پیستون‌ ایجاد گردد این‌ جابجایی‌ باعث‌می‌گردد که‌ سطح‌ عبور جریان‌ کاهش‌ یافته‌ و در نتیجه‌ فشار خروجی‌ نسبت‌ به‌ فشار ورودی‌ کاهش‌ یابدفشار در دهانه‌ خروجی‌ بستگی‌ به‌ مقدار نیروی‌ فنر داشته‌ و چنانچه‌ نیروی‌ فنر ازدیاد یابد فشارخروجی‌ نیز افزایش‌ یافته‌ و نیروی‌ فنر توسط پیچ‌ تنظیم‌ قابل‌ تنظیم‌ می‌باشد.

تفاوت‌ عملکرد شیرهای‌ کاهنده‌ فشار با شیرهای‌ محدود کننده‌ فشار

شیر کاهنده‌ فشار در حالت‌ عادی‌ باز بوده‌ و برای بسته شدن از خروجی‌ سیگنال‌ می‌گیرد ولی‌ شیر محدود کننده‌ فشاردر حالت‌ عادی‌ بسته‌ بوده‌ و برای باز شدن از ورودی‌ سیگنال‌ می‌گیرد.

شیرهای‌ تابع‌ فشار

در شیر تابع‌ فشار با اعمال‌ فشار در جهت‌ مخالف‌ نیروی‌ قابل‌ تنظیم‌ فنر مسیر جریان‌ انتقالی‌ باز و یابسته‌ می‌شود در مواقعی‌ که‌ لازم‌ باشد پمپ‌ دیگری‌ را وارد یک‌ مدار هیدرولیک‌ کرده‌ و یا از مدارخارج‌ نمایند. مثلا در موقع‌ حرکت‌ سریع‌ و حرکت‌ بار در ماشینهای‌ ابزار از این‌ شیرها استفاده‌ می‌شود.

شیلنگ های هیدرولیک

شیلنگ های هیدرولیک به عنوان هدایت کنندگان سیال

سیستم های هیدرولیک ، دستگاه هایی هستند که بر اساس سیال (مایع و بخصوص روغن) فعالیت می کنند، در این سیستم ها نیاز است تا سیال از بخش هایی از دستگاه به بخش های دیگر منتفل شود. به ابزارها و قطعاتی که وظیفه انتقال و هدایت روغن در سیستم های هیدرولیک را دارند (مانند شیلنگ )، هدایت کنندگان سیال گفته می شود که می توان آن ها را به صورت زیر طبقه بندی کرد:

۱ ) اتصالات (فیتنگ ها) (fittings)

۲) شلنگ ها (شیلنگ ها) (Hose): که به دو دسته شیلنگ های فشار قویی و پلاستیکی تقسیم بندی می شوند

۳) لوله ها (Tubes): که شامل لوله های صلب و تیوب ها هستند

شیلنگ ها و لوله ها بخش عمده ای از مسیر انتقال سیال را تشکیل می دهند، بنابراین جنس و کیفیت آنها دارای اهمیت بسیاری است و بایست در انواع تنش ها (فشارها، محیط های جوی، فشار کاری و ضربات هیدرولیکی تولید شده توسط سیستم) پایداری بالایی را داشته باشند تا نشتی پیدا نکنند (یا به اصطلاح منفجر نشوند). تنش ها مهمترین عوامل را در تعیین سایز و جنس هدایت کنندگان سیال دارا هستند. سایز و جنس اتصالات، لوله ها و شیلنگ ها باید به طوری باشد که با عبور جریان اصطکاک زیادی تولید نشود و به اصطلاح قادر به انتقال کل دبی باشند.

از عمده دلایلی که بر استفاده از شیلنگ بجای لوله در سیستم های هیدرولیک می توان نام برد: انعطاف پذیری بالا برای اتصال به اجزای محرک ماشین آلات، توانایی جذب ارتعاشات، راحتی در باز و بسته کردن و تعوض آن است

انتقال روغن توسط شیلنگ ها
انتقال روغن توسط شیلنگ ها

انواع شیلنگ های هیدرولیک

شلنگ ها را می توان به چهار گروه کلی اتصال فشاری (بدون بست)، فشار ضعیف ، فشار متوسط و فشار بالا تقسیم بندی کرد.

شلنگ های اتصال فشاری (بدون بست): این نوع شیلنگ ها به بست برای اتصال به سرشیلنگی نیاز ندارند و به راحتی می توان آنها را با یک ضربه به سرشیلنگی متصل کرد. این نوع شلنگ ها برای فشارهای پایین کمتر از ۲۰ بار مناسب هستند

شلنگ های فشار ضعیف: این ها به صورت شیلنگ های لاستیکی شفاف فنری بوده و بین مخزن و پمپ خط مکش نصب می شوند و بر این اساس انتقال سیال را امکان پذیر کرده و در عین حال پمپ قادر به لرزش آزاد خواهد بود. همچنین از این شیلنگ ها می توان برای انتقال روغن برگشتی در قسمت نشتی شیرها و هیدروموتورها استفاده کرد.

شلنگ های فشار متوسط: برای حدود فشار متوسط هیدرولیک ۱۰ تا ۲۵۰ بار مناسب هستند.  از آنها برای انتقال سیالاتی چون روغن، یا مایعات مبتنی بر آب در سیستم های هیدرولیک استفاده می شوند و برای ماشین آلات کشاورزی، ماشین آلات زمین و ماشین آلات / سیستم های حمل و نقل مناسب هستند.

شیلنگ های فشار بالا: این شلنگ ها بین قطعات ثابت و متحرک استفاده می شوند و در مواردی که نتوان از لوله های صلب و تیوب ها استفاده کرد می توان بهره برد.

ساختار شلنگ ها هیدرولیک

شیلنگ ها از لایه های مختلف ایجاد می شوند و از آنجایی که مطلوبست در فشار های مختلف و نیز سیال های متفاوت مقاومت داشته باشند نیاز است تا لایه های آن نیز از سه لایه به بالا و جنس هر لایه متفاوت باشند. به طور خلاصه لایه اول که داخلی ترین لایه بوده و به آن لوله داخلی گفته می شود وظیفه اصلی مقاومت در برابر سیال را داشته و جنس آن بایست با سیال ساگاز باشد و معمولاً از لاستیک مصنوعی، تفلو یا پلی استر برای تولید آن استفاده می شوند.

همانطور که گفته شد لایه داخلی شیلنگ به طور مستقیم با سیال هیدرولیک در تماس بوده و بنابراین بایست با آن سازگاری داشته باشد و در هنگام تغییر سیال باید سازگان آن با شیلنگ مورد توجه قرار داده شود. درجه حرارت سیال نیز بر روی این لایه تاثیر گذار است و همچنین این لایه نبایست دارای مک بوده یا متخلخل یاشد در نظر داشته باشید که یبشتر آب بندی بر روی اتصال سرشیلنگی به عهده لایه داخلی است.

لایه دوم که به آن لایه مسلح گفته می شود، معمولاً از چندین لایه دیگر تشکیل شده است و که بر روی لوله داخلی باقته می شوند و وظیفه آن تحمل فشار داخل شیلنگ است. این لایه معمولاً از شبکه سیمی بافته شده از رشته های فولاد ساخته می شود و بین هر لایه سیم بافت یک لایه عایق جداکننده لاستیکی نیز قرار داده می شوند. توجه داشته باشید که لایه دوم علاوه بر مقاومت در برابر فشارهای داخلی، به شیلنگ مقاومت مکانیکی خاصی داده و دو سر انتهایی شلنگ را ثابت نگاه می دهد. همچنین این لایه باعث هدایت الکتریکی در شلنک نیز می شود.

لایه سوم که رویه شیلنگ است، خارجی ترین لایه بوده و به منظور محافظت شیلنگ در برابر عوامل خارجی همانند اصطکاک (سایش)، عوامل شیمیایی (مانند، UV ، ازن ، خوردگی ناشی از باران)، شعله آتش، الکتریسیته و غیره قرار داده می شود. نیاز است تا جنس مورد استفاده در این لایه لاستیک مقاوم به سایش مانند پلی استر باشد و برای مقاومت بیشتر نیز از چند لایه تشکیل شده باشد. همچنین این لایه به منزله شناسنامه شیلنگ نیز هست که مشخصات از طریق آن قابل تشخیص است.

ساختار شیلنگ مربوط به محصول شیلنگ ۲SN شستشو
شیلنگ ۲SN شستشو

مشخصات و مفاهیم اصلی شیلنگ ها

یکی از مهمترین مشخصاتی که در یک شیلنگ حائز اهمیت است فشار کاری آن بوده که فشاری است که شیلنگ برای آن محدوده طراحی شده است و عموماً آن را با واحد « بار » تعریف می کنند. سازندگان شلنگ این فشار را با در نظر گفتن فشارهای استاتیک و دینامیک مشخص می کنند. فشار کاری استاتیک بر اساس ضریب اطمینان ۴:۱ تعیین می شود، به این معنی که حداکثر فشار کاری مجاز یک چهارم فشار انفجار شیلنگ است.

فشار انفجار که به آن فشار ترکیدگی نیز می گویند، حداقل فشاری است که شیلنگ در آن می ترکد. در صورتی که چند نمونه از یک شلنگ مشخص را انتخاب کرده و آنها را مورد تست و آزمایش قرار دهید، کمترین فشاری که وارد شده بر آنها که منجر به ترکیدگی شیلنگ ها شده است به عنوان فشار انفجار در نظر گرفته خواهد شد. باید در نظر گرفته شود که شیلنگ در فشارهای کمتر از این فشار نبایست دچار حتی نشتی شود.

برای تست شیلنگ نیز یک فشار تست تعریف می شود که مقدار آن دو برابر فشار کاری مجاز بوده و شلنگ را برای مدت ۳۰ تا ۶۰ ثانیه تحت آن فشار قرار می دهند تا بتوانند عملکرد شلنگ را تحت شرایط حاد مورد بررسی قرار دهند.

همچنین زمانی که شلنگ تحت فشار قرار دارد، طول آن بر اساس طرح لایه های بافته شده داخلی تغییر می کند که این افزایش طول بر اساس افزایش فشار افزایش یافته و تابعی از طرح لایه های داخلی است که برای ایمنی بایست به آن توجه کرد. همچنین دمایی که شیلنگ در آن قرار دارد نیز اهمیت بسیار زیادی در طول عمر شیلنگ  که بدین منظور توسط سازنده برای آن دمای کاری تعریف می شود.

یک نمونه شیلنگ هیدرولیک فشار پایین – SAE 100 R6فشار کاری: ۱۵ الی ۳۵ بار

دمای کاری: منفی ۴۰ الی ۱۰۰ درجه سانتی گراید

SAE 100 R6
یک نمونه شیلنگ هیدرولیک فشار متوسط – SAE 100 R5 کمنزیفشار کاری: ۲۰ الی ۱۱۰ بار

دمای کاری: بین منفی ۴۰ الی ۱۰۰ درجه سانتی گراید

SAE 100 R5 کمنزی
یک نمونه شیلنگ هیدرولیک فشار بالا – R2AT / 2SNفشار کاری: ۵۰ الی ۴۱۵ بار

دمای کاری: منفی ۴۰ الی ۱۰۰ درجه سانتی گراید

R2AT / 2SN

انتخاب شیلنگ

یکی از متداول ترین روش ها برای انتخاب شیلنگ استفاده از قاعده STAMP که مخفف اندازه Size ، دما Temperature ، کاربرد Application ، سازگاری شیمایی Media ، فشار Pressure استفاده کرد

اندازه  Size

در صورتی که سایز قطعات سیستم هیدرولیک به طور مناسب انتخاب شود، افت فشار به حداقل می رسد و نیز موجب کنترل گرما و سرعت سیال شده و از خرابی زود هنگام شیلنگ جولوگیری به عمل خواهد آمد. معمولا سایز شیلنگ ها را بر اساس قطر داخلی و با واحد اینچ یا واحد دیگری به نام اندازه دَش (Dash Size) تعریف می شود. هر dash برابر با یک شانزده ام اینچ است.

برای آنکه اندازه شلنگ به درستی انتخاب شود، قطر داخلی آن بر حسب اینچ محاسبه شده و به صورت کسر نوشته می شود. سپس با ضرب کردن صورت و مخرج در یک عدد مناسب، مقدار مخرج کسر را به ۱۶ میرسانید. آنگاه صورت کسر معرف اندازه (Size) شیلنگ خواهد بود که بر اساس واحد dash است.

دما  Temperature

در هنگامی که می خواهید شلنگ مناسب را تعیین کنید بایست دو نوع دما را مدنظر داشته باشید، یکی دمای محیطی (جایی که شیلنگ قرار است در آنجا نصب و استفاده شود) و دوم دمای سیالی که قرار است در داخل شیلنگ جریان داشته باشد.

دمای محیطی بر لایه بیرونی شیلنک تاثیر گذار بوده و در صورتی که این دما بسیار بالا یا بسیار پایین باشد منجر به از بین رفتن این لایه و سیم های تقویت کننده شده و در نتیجه طول عمر شیلنگ کاهش پیدا خواهد کرد.

دمای سیال از اهمیت بالاتری نسبت به دمای محیطی داشته و در صورتی که در محدود تعریف شده شیلنگ نباشد منجر به از بین رفتن لایه داخلی آن خواهد شد.

بنابراین در زمان انتخاب شیلنگ بایست حتما دمای محیطی و دمای سیال را مدنظر داشته و آنها را با محدوده مجاز تعیین شده شیلنگ مقایسه نمایید.

کاربرد  Application

در زمان انتخاب شیلنگ، تجهیزی که قرار است شیلنگ در آن استفاده شود و کاری که قرار است انجام دهد بسیار حائز اهمیت بوده و باید در نظر داشته باشید که برخی اوقات به منظور کاربردهای خاص نیاز خواهد تا شیلنگ های خاصی استفاده شود. به طور مثال، در برخی از کاربردها نیاز است تا شیلنگ در معرض سایش و اصطکاک باشد و بنابراین بایست از شلنگ هایی که دارای روکش مقاوم در برابر سایش هستند استفاده کرد.

به منظور تعیین کاربرد شیلنگ، می توان سوالات مختلفی مانند زیر را تعریف کرده و با پاسخ دهی به آنها کاربرد شیلنگ را تعریف کرد:

صنعتی که شیلنگ قرار است در آن استفاده شود چیست؟ (صنعت سیمان، فولاد، کشاوری، معدن و …)

آیا بر روی شیلنگ بار مکانیکی وجود دارد؟

عوامل محیطی تاثیر گذار بر روی شیلنگ چیست؟

نیاز است تا شیلنگ تحت سایش و اصطکاک باشد؟

مسیر و جایی که شلنگ در آن قرار می گیرد چگونه است؟

فضایی که شیانگ در آن قرار است قرار گیرد کافی بوده یا کم است؟ (در صورتی که فضای کافی برای نصب شلنگ وجود نداشته باشد، آنگاه بایست از شیلنگ های مخصوص با شعاع خم کم استفاده کرد)

شیلنگ ۳۰K واتربلاست : مناسب برای انفجار آب ، پراکندن آب و تمیز کردن تجهیزات شیلنگ تفلون بخار استیل : مناسب در صنایع مختلف همانند الکترونیک، پزشکی، شیمیایی، پتروشیمی، غذایی شیلنگ SAE 100 R6 : ناسب برای کشاورزی ، ساختمان سازی و تجهیزات انتقال مواد و ماشین آلات / سیستم ها.
۳۰K واتربلاست تفلون بخار استیل SAE 100 R6

جنس  Material

یکی از موارد بسیار حائز اهمیت جنس شیلنگ است که بایست با جنس سیالی که قرار است در آن جریان پیدا کند همخوانی داشته باشد. به طور مثال شیلنگ SAE 100 R6  نفت ، مایعات سنتزی یا سیال پایه آب در سیستم های هیدرولیک مناسب بوده و شیلنگ تفلون بخار استیل در برابر انواع مواد شیمیایی و محیط های اسیدی مقاوم است. بنابراین در زمانی که می خواهید شیلنگ مناسب خود را انتخاب نمایید ابتدا نوع سیالی که قرار است در آن جریان پیدا کند را تعیین کرده و سپس شیلنگی که با آن همخوانی دارد را گزنیش کنید.

فشار  Pressure

در هنگام تعیین شیلنگ مناسب خود، باید هم فشار کاری را در نظر گرفت و هم فشار ترکیدگی. در شلنگ های هیدرولیک فشار کاری بایست برابر یا بیشتر از حداکثر فشار سیستم هیدرولیک در نظر گرفته شود و فشار های ناگهانی و گذرا در سیستم و مدار هیدرولیک می بایست از حداکثر فشار کاری کمتر باشد. برای مشخص کردن فشار های ناگهانی و گذرا نیاز است تا از ابزار دقیق اندازه گیر یفشار استفاده شود و نمی توان آن را بر اساس گیج های عقربه ای به طور مناسب تعیین کرد.

فشار ترکیدگی به طور معمول ۴ برابر فشار کاری شیلنگ است و برای آزمون تست فشار ترکیدگی نیاز به میز مخصوص و ایمن و نیز تکنسین ماهر است.