علم و دانش

موبایل هیدرولیک چیست و چه تفاوتی با هیدرولیک صنعتی دارد؟

در حال حاضر سیستم های هیدرولیک به جهت نرمی و قدرت و یکنواختی حرکت در ماشین آلات ، از سیستمهای مکانیکی پیش گرفته است . در بین آنها موبایل هیدرولیک که یکی از شاخه های علم هیدرولیک است به طور کلی از سیستم های هیدرولیک صنعتی پیچیده تر و حساس تر است. موبایل هیدرولیک مشخصات ذاتی ای دارد . لذا در ذیل مقایسه ای بین موبایل هیدرولیک و هیدرولیک صنعتی بیان میکنم.

Untitled min

موبایل، در لغت به معنی سیار و متحرک است. به طور کلی موبایل هیدرولیک به سیستمی هیدرولیکی گفته میشود که بر روی دستگاه و یا ماشینی سیار نصب میشود . مثل جرثقیل، بیل مکانیکی، لودر ، لیفتراک و …. در مقابل، سیستم های هیدرولیک صنعتی معمولا دارای محلی مشخص و غیر متحرک هستند. مثل یونیت های هیدورلیک در کارخانجات و شرکت های صنعتی که در محلی مشخص نصب شده اند. چه بسا این محل بر روی دستگاه مشخصی باشد. مثل بعضی از پرس های هیدرولیک که یونیت بر روی سر دستگاه نصب شده است.

تفاوت های میان موبایل هیدرولیک و هیدرولیک صنعتی

1 – در سیستم های موبایل هیدرولیک، کنترل سیستم توسط اپراتور انجام میشود. ولی در سیستم های هیدرولیک صنعتی کنترل توسط تابلوی فرمان انجام میگیرد. چه به صورت رله تکنیک و چه به صورت کنترل کننده های منطقی برنامه پذیر یا PLC.

به عبارت دیگر در سیستم های هیدرولیک صنعتی سیکل کاری تقریبا مشخص و قابل برنامه ریزی است . به طور مثال دستگاه پرس هیدرولیک که با سرعت زیاد حرکت میکند . با نزدیک شدن به قالب سرعت خود را کاهش داده و سپس با سرعت کم فرآیند فرم دهی یا پرسینگ را انجام میدهد . یا بالابرهای هیدرولیک که وظیفه حمل انسان و یا بار را در ارتفاعات مختلف بر عهده دارند . با تابلوهای فرمان برقی و الکترونیکی کنترل میشوند.

ولی در موبایل هیدرولیک هیچ پروسۀ از قبل برنامه ریزی شده ای وجود ندارد. و اپراتور به صورت آنی و در لحظه تصمیم گیری و عمل مینماید. به طور مثال در یک ماشین راهسازی بیل مکانیکی ،Excavator، اپراتور با توجه به نوع و شرایط کاری تصمیم به جمع کردن یا باز کردن جک هیدرولیک ، بوم یا استیک و یا باکت میگیرد. و یا چرخش با سرعت های مختلف و حرکت و ایستادن در محل های گوناگون که هیچ ترتیب خاصی ندارد.

2 – در سیستم های هیدرولیک صنعتی فشارها و سرعت ها معمولا مشخص و ثابت هستند. ولی در موبایل هیدرولیک ما شاهد بارها و سرعت های متفاوتی هستیم.
به طور مثال در یک پرس هیدرولیک، سرعت حرکت و قدرت جک هیدرولیک اصلی و یا جک هیدرولیک کوشن (CUSHION) مشخص است. ولی در یک ماشین لودر و یا یک شاول ( بیل های مکانیکی بزرگ با باکت معکوس ) با هر بار پر کردن باکت معلوم نیست چند تن خاک را جابجا میکنند. گاهی 1 تن و گاهی 10 تن و یا بیشتر. که با این وضعیت فشار روی جک هیدرولیک یا عملگر مربوطه متفاوت میباشد. و همینطور سرعت هم با توجه به وضعیت لیور یا جوی استیک که کنترل آنرا اپراتور به عهده دارد کم و زیاد میشود.

3 – سیستم های هیدرولیک صنعتی معمولا با فشارهای زیر 250 بار کار میکنند. ولی سیستم های موبایل هیدورلیک با فشارهای بالاتری در حدود 400 بار کار میکنند.
در سیستم های هیدرولیک صنعتی معمولا مشکل کمبود فضا وجود ندارد. به عبارت دیگر برای میزان فضای اشغالی توسط یونیت و تجهیزات و عملگرهای مربوطه مثل جک های هیدرولیک محدودیتی نیست. پس یک جک هیدرولیک میتواند با قطرهای بزرگتری ساخته شود . این ازدیاد قطر باعث پایین آمدن فشار کاری سیستم میشود . و این تجهیزات با فشار پایین تری نیروهای بزرگ را اعمال میکنند. ولی در سیستم موبایل هیدرولیک با توجه به محدودیت فضا، حجم پایین عملگرها و تجهیزات مثل هیدروموتورها و جک های هیدرولیک، این تجهیزات باید در فشارهای بالاتری کار کنند. تا بتوانند نیروهای مورد نیاز جهت انجام فرآیندها را تامین کنند.

4- با توجه به اینکه فشار هیدرولیک در سیستم های موبایل هیدرولیک بالاتر از هیدرولیک صنعتی است. فلذا لقی های قطعات در موبایل هیدرولیک کمتر از هیدرولیک صنعتی میباشد. به طور مثال لقی بین اسپول و دیواره شیر یا اسپول و اسلیو بسیار کمتر از تجهیزات هیدرولیک صنعتی است. این خصوصیت باعث میشود که در فشار های بالاتر لیک روغن و هدر رفت انرژی کمتر از حالت استاندارد هیدرولیک صنعتی باشد . با پایین آمدن لقی و فاصله هوایی بین قطعات بالاجبار دقت های ساخت بالاتر و ماشین آلات ساخت آن قطعات گران تر میشوند. پس این دقت در ساخت، قیمت تمام شده این قطعات و تجهیزات را از نمونه های هیدرولیک صنعتی گران تر میکند.

5 – در سیستم های هیدرولیک صنعتی معمولا مدارات به صورت جداگانه و مستقل از هم هستند. ولی در موبایل هیدرولیک، مدارات به صورت یکپارچه و فشرده با هم هستند.
در هیدرولیک صنعتی هر جک هیدرولیک یا هیدروموتور مستقل و دارای مداری مشخص است. ولی در موبایل هیدرولیک مدارهای عملگرها با هم یکپارچه میباشند. و با توجه به نوع کنترل هیدرولیکی، دارای اولویت بندی هستند. عموما این اولویت بندی به این صورت است. مهمترین مدارها ترمزها و قفل کن ها و بعد از آن مدار فرمان ( steering ) و بعد از آن ها با توجه به نوع ماشین، روغن بین مدارات دیگر عملگرها گردش میکند. و اولویت بندی میشود.

به عبارت دیگر در سیستم های هیدرولیک صنعتی روغن از مخزن مکیده میشود. توسط پمپ هیدرولیک تعبیه شده در یونیت هیدرولیک به سیستم تزریق میگردد. پس از انجام فرآیند ، روغن به مخزن بازگردانده شده و برای شروع سیکل بعدی روغن دوباره از مخزن مکیده میشود. ولی در موبایل هیدرولیک روغن بین مدارات گردش میکند. روغن خروجی از یک عملگر به ورودی عملگر بعدی میرود (series configuration). و یا با فشار شارژ پمپ هیدرولیک دوباره به ورودی پمپ هیدرولیک تزریق میشود.

در سیستمهای موبایل هیدرولیک با سیستم فلو شیرینگ ( FLOW SHARING ) و تقسیم دبی بین ادوات این مهم انجام شده است . با این سیستم بازده بالاتر و مصرف سوخت کمتر شده است .

به طور کلی میتوان مدارات سیستم های هیدرولیک صنعتی را با توجه به این مشخصه از نوع مدارات حلقه باز یا OPEN LOOP در نظر گرفت. و سیستم موبایل هیدرولیک را با توجه به چرخش روغن بین مدارات و عملگرها و نوع تغذیه پمپ هیدرولیک از نوع حلقه بسته یا CLOSE LOOP به حساب آورد. انشالله در فرصت مناسب توضیحات کاملی در مورد این دو نوع سیستم و مشخصات آنها در سایت قرار خواهم داد.

6 – تامین انرژی در سیستم های هیدرولیک صنعتی اکثرا توسط نیروی برق میباشد. موتورهای الکتریکی وظیفه به گردش درآوردن شفت پمپ هیدرولیک را بر عهده دارند. ولی در سیستم های موبایل هیدرولیک تامین انرژی جهت چرخش شفت پمپ هیدرولیک به وسیله موتورهای احتراق داخلی میباشد ، که با بنزین و یا گازوییل کار میکنند. پس در سیستم های هیدرولیک صنعتی محدودیتی برای تامین انرژی نیست. ولی در موبایل هیدرولیک تامین انرژی دارای محدودیت میباشد.

به عبارت دیگر با توجه به این خصوصیت برای سیستم های هیدرولیک صنعتی محدودیتی برای مصرف انرژی وجود ندارد. چون انرژی ورودی سیستم از دریای بی پایان برق تامین میشود. ولی در موبایل هیدرولیک با توجه به اینکه باک بنزین یا گازوییل محدودیت دارد لذا مصرف انرژی باید کاملا هوشمندانه، مهندسی و بدون کوچک ترین اتلاف و هدر رفت باشد.

به طور مثال تصور بفرمایید که یک پروژه سد سازی در بالای یک کوه که از جاده اصلی چندین ساعت فاصله دارد در حال انجام است. در این پروژه، نیروی برق قسمت های اداری هم از ژنراتورهایی با موتورهای معمولا گازوییلی یا دیزل ژنراتور تامین میشود. تعداد زیادی ماشین و دستگاه موبایل هیدرولیک مثل لودرها، بیل ها، غلطک ها، کامیون ها و غیره در پروژه در حال کار هستند. تامین سوخت برای این ماشین آلات خود یک چالش است. پس صرفه جویی در مصرف سوخت در یک پروژه با تعداد بالای ماشین آلات بسیار مهم و از نظر اقتصادی بسیار حیاتی است. به همین خاطر در سیستم های موبایل هیدرولیک کوچک ترین هدر رفت انرژی مهم و محاسبه شده است.
به همین خاطر است که برای بالا بردن بازده هیدرولیکی یک سیستم موبایل هیدرولیک و پایین آوردن تلفات انرژی، از پمپ های دبی متغیر و سیستم LS یا لود سنسینگ ( LOAD SENSING) و یا جت سنسور ( JET SENSOR ) در این تجهیزات استفاده میکنند. در ضمن در سیستم های جدید موبایل هیدرولیک برای بالا بردن بازده هیدرولیکی سیستم هیدرولیک سعی شده که کنترل را از اپراتور گرفته و برای حرکت بهینه و کنترل دبی و فشار از ( ECU electronically control unit ) و سنسورهای خطی و زاویه ای و فشار استفاده میکنند.

انشالله در مقاله ای، بالا بردن بازده هیدرولیکی و کم کردن تلفات انرژی را در حد توان توضیح خواهم داد.

به طور کلی سه شاخصه مهم برای بهبود کیفیت یک ماشین موبایل هیدرولیک در بین سازندگان این ماشین آلات وجود دارد.  این شرکت ها سعی در بالا بردن این پارامترها دارند. و برای بالا بردن فروش محصولات خود این پارامترها را مورد توجه قرار میدهند. این سه پارامتر عبارتند از :
1 – بازده هیدرولیکی سیستم
2 – زمان PM
3 – کنترل اتومات

بازده هیدرولیکی سیستم :

این پارامتر بیان کننده این مطلب است. از میزان انرژی ورودی یک سیستم موبایل هیدرولیک به صورت مواد سوختی مانند گازوییل مثلا در یک دستگاه بیل مکانیکی، چه میزان آن به صورت کار مکانیکی توسط سیستم هیدرولیک تبدیل میشود. و چه میزان انرژی هدر میرود.
این پارامتر به صورت درصد در کاتالوگ محصول بیان میشود. و برای یک شرکت راهسازی که به تعداد زیادی از این تجهیزات نیاز دارد بسیار مهم است. که ماشینی تهیه کند که بازده هیدرولیکی 2 درصد بیشتر از بقیه سازندگان دارد. این عدد به ظاهر کم در طول یک پروژه چند ساله با تعداد بالای ماشین آلات شاید برای هر ماشین یا دستگاه بالغ بر هزاران لیتر صرفه جویی در مصرف سوخت و در نتیجه صرفه اقتصادی بسیار زیادی داشته باشد.

زمان PM یا تعمیرات و نگهداری :

هر چه این زمان در یک دستگاه موبایل هیدرولیک بیشتر باشد بدین معناست که پروسه تعمیرات و نگهداری با فاصله های زمانی بیشتری بر روی دستگاه نیاز است. به عبارت دیگر اینکه هر چه این عدد بیشتر باشد، استهلاک قطعات و در نتیجه خرابی دستگاه کمتر است. بازهم این مورد برای یک شرکت که در مناطق دور افتاده از شهر که هیچ امکانی برای تعمیرات وجود ندارد . مثلا در حال ساخت یک اتوبان است، بسیار حائز اهمیت است. برای اینکه ماشین آلات مورد استفاده در پروژه کمتر خراب شود. و زمان تعمیرات و نگهداری بلندتری برای آن سیستم موبایل هیدرولیک در نظر گرفته شده باشد.

کنترل اتومات :

شرکت های سازنده ماشین آلات موبایل هیدرولیک برای بهینه کردن حرکت و استفاده از حداقل انرژی ممکن و بالا بردن بازده هیدرولیکی سیستم موبایل هیدرولیک سعی کرده اند با استفاده از گزینه هایی مثل ناوبری ماهواره ای GPS، تنظیم دقیق دور موتور، کنترل دمای روغن و غیره، این هدف را محقق سازند.
به طور مثال در ماشین های جدید بیل مکانیکی با مشخص کردن نقطه شروع، پایان، عمق و عرض کانال، ماشین به صورت اتومات شروع به خاکبرداری میکند . در این حالت با بهینه ترین حالت مصرف انرژی کانال احداث میشود . بدون نیاز به اپراتور. حتی میتوان زاویه خاکبرداری رو هم برای آن مشخص کرد تا ماشین به صورت اتومات در دامنه کوه و یا تپه به کار خود ادامه دهد.

این متن در سایت اچ پی هیدرولیک منتشر شده و انتشار آن در راه پایدار به معنی تایید تمام یا بخشی از آن نیست.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

حمیدرضا شماعی - نهمین دوره انتخابات هیات مدیره نظام مهندسی ساختمان استان اصفهان