روغن هیدرولیک

روغن هیدرولیک در یک خط پرفشار می تواند با سرعت 450 الی 900 سانتی متر بر ثانیه حرکت کند، و این سرعت به میزان فشار بستگی دارد. زمانی که یکی از شیرها به سرعت بسته می شود تا جریانی قطع شود، یا زمانی که یک سیلندر از کار باز می ماند، افزایش ناگهانی فشار رخ می دهد.

به طور کلی روغن هیدرولیک بر خلاف هوا قابل فشردن و کمپرس کردن محسوب نمی شود. اگر به روغن به میزان 1000 psi فشار وارد شود، تنها به اندازه ی 0.5% فشرده می شود. زمانی که در سیستم هیدرولیک، افزایش ناگهانی فشار رخ می دهد، فشار می تواند به اندازه ی 4 یا 5 برابر بیشتر از حد معمول آن در زمان کار برسد.

از آنجایی که طول مدت یک شوک افزایش ناگهانی فشار به طور میانگین 25 میلی ثانیه است، عقربه ی نشان دهنده ی فشار نمی تواند با سرعت کافی واکنش و میزان دقیق فشار را نشان دهد. بنابر این به طور معمول از مبدل های فشار برای ثبت افزایش های ناگهانی فشار استفاده می کنند. در صورتی این شوک های ناگهانی افزایش فشار به خوبی کنترل نشوند، می توانند منجر به آسیب دیدن خطوط و اجزای سیستم گردند. نشت یک قطره روغن در هر ثانیه به معنای از دست رفتن 405 گالن روغن در طول یک سال است.

شوک گیر به مانند یک انباره ی روغن هیدرولیک عمل می کند، با این تفاوت که می توان آن را مستقیماً بر روی سیستم سوار کرد. شوک گیر را از قبل و پیش از نصب، با نیتروژن خشک شارژ می کنند. کیسه ی پلاستیکی شوک گیر، نیتروژن را از روغن جدا نگه می دارد. میزان شارژ توصیه شده ی نیتروژن به اندازه ی نصف حداکثر فشار سیستم است. شوک گیر را باید تا جایی که ممکن است نزدیک به محل وقوع شوک نصب کرد. برای مثال، اگر شوک به واسطه ی بسته شدن سریع یکی شیرهای دایرکشنال اتفاق می افتد، شوک گیر را نزدیک درگاه تنظیم فشار آن شیر نصب کنید. وقتی که شیر به سرعت بسته شود و شوک ناگهانی افزایش فشار رخ دهد، نیتروژن موجود در شوک گیر، فشرده می شود و این افزایش ناگهانی فشار را به خود جذب می کند. همچنین شوک گیر برای سیستم هایی که دارای خم های 90 درجه ای در اتصالات و لوله های خود هستند نیز بسیار مفید است. مزیت دیگر استفاده از شوک گیر آن است که سر و صدای سیستم نیز کاهش می یابد. این امر می تواند در سیستم هایی که در آن ها از پمپ ها و انباره های حجم بالا استفاده می شود، بسیار مفید فایده باشد.

باید در هنگام لوله کشی یک سیستم، از به کار بردن خَم های 90 درجه در لوله ها و اتصالات اجتناب نمود. وقتی که روغن با سرعت وارد اتصالی می شود و به سرعت یک پیچ 90 درجه ای را پشت سر می گذارد، تکانه های شدیدی به وجود می آید و شوک ایجاد می شود. این امر به ایجاد نشتی در محل اتصال یا بازویی منجر می شود. یک قوس 45 یا 90 درجه ای می تواند به هنگامی که روغن در لوله جریان دارد، تکانه های شدید آن را کاهش دهد.

محکم کاری درست نیز به منظور کاهش وقوع شوک افزایش فشار در سیستم ضرورت دارد. اگر لوله ها ها در اثر شوک هیدرولیکی از جای خود حرکت کنند این امر نهایتاً می تواند به فرسودگی لوله ها و ایجاد نشتی بیانجامد. مهره های U شکل و بست های فلزی رایج به منظورکنترل و مقاومت در برابر شوک های سیستم هیدرولیک ساخته نشده اند.

بدین منظور باید از یک بست هیدرولیکی مناسب استفاده گردد. باید بست ها را با توجه به ابعاد لوله، در فواصل 150 تا 240 سانتی متری کار گذاشت، و باید آن ها به شکلی محکم نمود که جلوی حرکت لوله و متعاقباً ایجاد نشتی گرفته شود. همچنین در فاصله ی 6 اینچی از نقطه ی پایان لوله نیز باید یک بست کار گذاشته شود.

شیلنگ ها نیز در صورتی که به درستی کار گذاشته شده باشند، می توانند شوک های سیستم را به خود جذب کنند. باید شیلنگ را در محل خروجی پمپ و قبل از جایی که روغن وارد لوله های تقسیم می شود، کار گذاشت. در صورتی که جریان پمپ به یکباره قطع شود، این شیلنگ می تواند شوک حاصله را کاهش دهد.

شیلنگ ها نیز باید قبل از اتصال به شیر، مانیفولد یا سیلندر نصب شوند. تنها استثنا زمانی است که سیلندر به صورت عمودی نصب شده باشد. در این حالت، از شیرهای کنترل خودکار یا شیرهای متعادل کننده استفاده می شود تا روغن را درون سیلندری که در حالت ایستاده قرار دارد، نگه دارند. بنابراین، شیلنگ باید قبل از شیر کنترل یا شیر متعادل کننده نصب شود.

باید از طول کافی شیلنگ اطمینان حاصل نمود، زیرا به هنگام وقوع شوک افزایش ناگهانی فشار، طول آن می تواند تغییر کند. از طرف دیگر، نباید شیلنگ ها را بیش از حد طولانی در نظر گرفت، زیرا در این حالت با شیلنگ های دیگر، تیرک ها و سایر اجزا برخورد کند.

فشار غالباً به صورت تصادفی به وسیله ی شیر تنظیمی که بر روی دستگاه قرار دارد، به منظور افزایش سرعت دستگاه تنظیم می شود. زمانی که یک سیلندر یا موتور هیدرولیک در حال کار است، فشار تنها به حدی بالا می رود که بار جابجا شود. بنابراین، محدودیت حداکثر فشار باید 200 psi بالاتر از فشار مورد نیاز برای جابجایی بار تنظیم شود. اگر فشار بر روی مقدار بالاتری تنظیم شود، هنگام استارت زدن یا خاموش کردن دستگاه، شوک اضافی ایجاد می شود.

در سیستمی که مجهز به پمپ دافع فشار است، تنظیمات پمپ تعیین کننده ی حداکثر فشار سیستم است. وقتی که سیستم به این حد از فشار برسد، ماسوره ی پمپ جبران فشار باز می شود و مانع از کار ایستادن پمپ می گردد. در این حالت، پمپ تنها به اندازه ای روغن می دهد که تنظیمات پمپ دافع حفظ شود.

در پمپ های با جابجایی ثابت، شیر تخلیه ی فشار تعیین کننده ی حداکثر فشار سیستم است. هنگامی که دبی در محل شیر تخلیه ی فشار به اندازه ی تنظیم شده برسد، ماسوره باز می شود و حجم روغن موجود در پمپ را به مخزن منتقل می کند.

اگر سیستم های هیدرولیکی دچار شوک افزایش ناگهانی فشار یا نشتی گردند، با تنظیم صحیح فشار، نصب انباره ها و شوک گیرها در محل های مورد نیاز، اطمینان حاصل کردن از اینکه لوله ها و شیلنگ های سیستم به درستی کار گذاشته شده اند، و نیز افزودن فشارگیرهای خودکار به سیستم، باید بتوانید که شوک یا نشتی را در سیستم هیدرولیکی را کاهش داده یا حتی کاملاً از بین برد.

سه نشانه بیشترین خرابی سیستم های هیدرولیکی: الف:کند شدن در عملکرد سیستم هیدرولیکی ب: بالا رفتن حرارت روغن هیدرولیک ج: ایجاد شدن صدا های غیر معمول.

کاهش راندمان و افت قدرت و سرعت سیستم های هیدرولیکی اولین نشانه وجود مشکل در سیستم های هیدرولیکی می باشد و هرگونه افت در سرعت نمایانگر کاهش جریان سیال (دبی) است و می تواند از نشتی های داخلی یا خارجی نشات گرفته و به وجود آمده باشد. نشتی داخلی باعث ایجاد پایین آمدن فشار سیستم و بالا رفتن حرارت می شود.

در قطعات هیدرولیکی از آب بند هایی استفاده شده است که میزان تحمل این آب بندها حداگثر 800 درجه سلسیوس می باشد و بالا رفتن دما بیش از این باعث خرابی و از بین رفتن آنها و کاهش ویسکوزیته روغن خواهد شد که سیستم را دچار مشکل می نماید. وجود هوا در مدار های هیدرولیکی باعث بالا رفتن درجه حرارت می شود ولی معمولا بالا رفتن درجه حرارت سیال به دلیل کاهش ظرفیت انتقال حرارت و یا افزایش یا تولید بیش از حد حرارت می باشد. معمولا در سیستم های هیدرولیکی برای تبادل و پایین آوردن حرارت از مخازن روغن (که با محیط تبادل می کنند) استفاده می شود که در آن باید محیط اطراف مخزن باز باشد تا بتواند حرارت را انتقال دهد. در موارد دیگر که فشار روی سیستم بالا می باشد و میزان تولید حرارت بالاست و یا فضایی برای قرار دادن منبع با فضای خالی وجود ندارد از سیستم های خنک کننده سیال (رادیات) استفاده می شود که به دو دسته خنک کننده با هوا و خنک کننده با آب تقسیم می شوند. همچنین وجود نشتی باعث بالا رفتن حرارت می شود و بالا رفتن بیش از اندازه حرارت نیز باعث ایجاد نشتی (در صورت رفع نکردن مشکلی کوچک با مبلغی پایین در طول مدت زمان کوتاهی باید هزینه سنگینی بابت تعمیر سیستم هیدرولیکی پرداخت نمود).

زمانی که در مدار سیستم هیدرولیکی هوا وجود داشته باشد چرخش آن در مدار باعث به وجود آمدن صدا هایی نا معقول و ضربه ای می شود همچنین وجود هوا در سیستم نشانه هایی از جمله کف کردن روغن و حرکت های یکباره و غیر معمول عملکرد ها را دارا می باشد. هوای موجود در سیستم به طور معمول از بخش ورود و مکش پمپ هیدرولیک وارد سیستم می شود به همین علت با این که فشاری در قسمت ورودی وجود ندارد آن هم باید با دقت بسته و آب بند شود.

کلیه نشانه های خرابی سیستم هیدرولیکی به هم مربوط می باشند و در صورت وجود یکی از عوامل و برطرف نکردن آن باعث به وجود آمدن یکی دیگر می شود.

سروصدای غیرعادی در سیستم‌های هیدرولیک اغلب ممکن است به‌ ۲ دلیل به وجود بیاید:

الف- وجود هوا در روغن هیدرولیک: زمانی که هوا به هر دلیلی به داخل روغن نفوذ می‌کند، در واقع یک ایراد در سیستم هیدرولیک به وجود آمده است. فشرده‌شدن و منبسط‌شدن پیاپی هوا، سروصدایی شبیه به «کوبیدن» تولید می‌کند. بنابراین اگر در بازدیدهایتان متوجه چنین سروصدایی شدید، یکی از علت‌های آن، نفوذ هوا به داخل روغن هیدرولیک است که این مشکل باید به‌سرعت بررسی و رفع شود. البته وجود هوا در روغن هیدرولیک، نشانه‌های دیگری هم دارد. از رایج‌ترین این نشانه‌ها کف‌کردن روغن و حرکت نامنظم عملگرهاست. وجود هوا در روغن هیدرولیک باعث کاهش عمر مفید روغن می‌شود و فاسدشدن روغن را به دنبال دارد. همچنین به‌دلیل افت خواص ضدسایشی روغن و به‌تبع آن داغ‌شدن بیش از حد روغن و سپس سوختن آب‌بندها، باعث آسیب‌دیدن قطعات سیستم هیدرولیک نیز می‌شود. هوا معمولاً از طریق ورودی پمپ هیدرولیک وارد سیستم هیدرولیک می‌شود. به همین دلیل، یکی از مهم‌ترین کارها در هنگام بازدیدهای فنی از یک سیستم هیدرولیک این است که مطمئن شوید خطوط مکش پمپ در بهترین شرایط قرار دارند و کلیه بست‌ها و اتصالات آن‌ها محکم هستند. در خطوط مکش انعطاف‌پذیر یا اصطلاحاً فلکسیبل (Flexible) که نمونه بارز آن «شیلنگ‌ها» هستند، به مرور زمان ممکن است منفذهایی به وجود آید. بنابراین بهتر است شیلنگ‌های کهنه یا مشکوک به فرسودگی مربوط به خط مکش پمپ را در اولین فرصت تعویض کنید. اگر سطح روغن هیدرولیک موجود در داخل مخزن پایین باشد، احتمال پدید آمدن جریان گردابی وجود دارد که در نتیجه آن هوا اجازه ورود به داخل خطوط مکش را پیدا می‌کند. بنابراین همیشه سطح روغن را در مخزن چک کنید و اگر سطح روغن پایین است، تا حد مناسبی در داخل مخزن روغن بریزید. در بعضی از سیستم‌ها، هوا می‌تواند از طریق آب‌بند محور پمپ وارد روغن هیدرولیک شود. آب‌بند دور محور پمپ هیدرولیک را چک کنید و اگر نشتی روغن از آن مشاهده کردید، آن را تعویض کنید.

ب- پدیده کاویتاسیون (حفره‌زایی): پدیده کاویتاسیون زمانی اتفاق می‌افتد که حجم روغن تقاضا شده توسط بخشی از یک مدار هیدرولیک بیش از حجم روغنی باشد که مدار می‌تواند تأمین کند. این موضوع باعث می‌شود که فشار مطلق در آن بخش از مدار هیدرولیک به پایین‌تر از میزان فشار بخار روغن هیدرولیک افت کند. نتیجه بروز چنین حالتی تشکیل حباب‌های بخار در داخل روغن هیدرولیک است که وقتی متراکم می‌شوند می‌ترکند و باعث بروز یک سروصدای خاص می‌شوند. عواقب بروز پدیده کاویتاسیون در سیستم هیدرولیک می‌تواند بسیار جدی باشد. کاویتاسیون باعث خوردگی فلزات می‌شود و بنابراین می‌تواند باعث صدمه دیدن قطعات فلزی موجود در سیستم هیدرولیک (مثل شیرهای هیدرولیک، جک هیدرولیک، هیدروموتور و …) و در نتیجه ورود براده‌های فلز به روغن هیدرولیک و آلودگی روغن شود. حتی در بعضی موارد استثنایی، کاویتاسیون می‌تواند عامل بروز آسیب‌های مکانیکی در قطعات سیستم هیدرولیک باشد. اگرچه کاویتاسیون می‌تواند تقریباً در هر جای یک سیستم هیدرولیک رخ دهد، اما معمولاً در پمپ رخ می‌دهد. یک صافی مسدودشده مربوط به خط مکش پمپ و یا یک خط ورودی دچار گرفتگی، باعث تبخیر مایعات در خط ورودی می‌شود. اگر پمپ در خط مکش خود یک صافی یا فیلتر ورودی دارد، حتماً مطمئن شوید که گرفتگی نداشته باشد. این کار را معمولاً با باز کردن درب مخزن و بازدید صافی یا فیلتر خط مکش می‌توان انجام داد. اگر یک شیر کنارگذر در خط مکش پمپ نصب شده است، لازم است تا چک شود؛ چون ممکن است کاملاً باز باشد و این خود به ایجاد پدیده کاویتاسیون کمک می‌کند. به‌طور خلاصه خط مکش میان مخزن و پمپ هیدرولیک نباید به هیچ وجه محدود یا مسدود باشد.

داغ شدن بیش از حد روغن هیدرولیک: دمای روغن هیدرولیک باید همیشه پایین‌تر از دمای بحرانی باشد. دمای بحرانی روغن هیدرولیک طبق استاندارد جهانی حدوداً ۱۸۰ درجه فارنهایت (معادل ۸۲ درجه سانتی‌گراد) است. اما سال‌ها تجربه کاری بنده در صنعت نشان می‌دهد که وقتی دمای روغن هیدرولیک به حدود ۷۰ درجه سانتی‌گراد برسد، احتمال بروز صدمه در قطعات و اجزای سیستم هیدرولیک به میزان زیادی افزایش می‌یابد. بنابراین شاید بهتر باشد که دمای بحرانی برای روغن هیدرولیک را همان ۷۰ درجه سانتی‌گراد در نظر بگیریم . روغن‌های با دمای بالاتر از ۷۰ درجه سانتی‌گراد می‌توانند به آب‌بندها صدمه بزنند و همچنین فاسد شدن روغن هیدرولیک را تسریع کنند. به همین دلیل عملکرد یک سیستم هیدرولیک در دمایی بالاتر از ۷۰ درجه سانتی‌گراد به هیچ وجه مجاز نیست و باید از آن اجتناب شود. بالا رفتن دمای روغن هیدرولیک اغلب یا به‌دلیل کاهش توان سیستم برای دفع گرماست یا به‌دلیل افزایش بار حرارتی سیستم. سیستم هیدرولیک حرارت اضافی را معمولاً از طریق مخزن هیدرولیک دفع می‌کند. بنابراین وجود مقدار کافی روغن در مخزن از این لحاظ اهمیت زیادی دارد. به همین دلیل سطح روغن در مخزن هیدرولیک باید دائماً چک شود تا همیشه در محدوده مجاز قرار داشته باشد. همچنین باید چک کنید که هیچ‌گونه مانعی برای حرکت جریان هوا در اطراف مخزن وجود نداشته باشد. وجود موانعی مثل گرد و خاک روی بدنه مخزن یا وجود آلودگی در اطراف مخزن مانع تبادل حرارت مخزن با محیط و خنک‌شدن روغن می‌شود. موضوع بسیار مهم دیگر سالم بودن مبدل حرارتی (خنک‌کننده روغن) و عملکرد صحیح آن است. در بازدیدهای فنی لازم است مبدل حرارتی (خنک‌کننده روغن) را هم چک کنید تا مطمئن شوید که هسته درون آن گرفتگی یا انسدادی نداشته باشد. بنابراین ضروریست که عملکرد کلیه قطعات و اجزای سیستم خنک‌کن را چک کنید و درصورت لزوم آن‌ها را تعویض کنید. وقتی سیال از یک منطقه فشاربالا بدون انجام کار مفیدی به‌سمت یک منطقه فشارپایین حرکت می‌کند (افت فشار)، حرارت تولید می‌شود. بر همین اساس هر قطعه‌ای که نشتی داخلی غیرعادی داشته باشد، بار حرارتی سیستم را افزایش خواهد داد. نشتی روغن ممکن است در هر قطعه‌ای رخ بدهد؛ از نشتی داخلی در یک جک که در نتیجه عبور روغن پرفشار از آب‌بند پیستون آن ناشی شده است تا یک شیر فشارشکنی که درست تنظیم نشده است. پس دقت کنید هر قطعه‌ای را که احتمالاً در آن نشتی داخلی وجود دارد و تولیدکننده گرماست، شناسایی و تعویض کنید. دمای بیش از اندازه روغن هیدرولیک علاوه بر آسیب‌زدن به آب‌بندها و کاهش عمر مفید روغن، باعث نازک شدن فیلم روغن (لایه‌ای از روغن که بین دو سطح فلزی قرار می‌گیرد) و در نتیجه از بین رفتن خواص ضدسایشی آن نیز می‌شود. در این حالت روغن نمی‌تواند به‌خوبی سطوح قطعات فلزی سیستم را روانکاری کند و به همین دلیل موجب آسیب دیدن اجزای سیستم خواهد شد. برای جلوگیری از صدمات ناشی از دمای بیش از حد روغن هیدرولیک، بهتر است یک سامانه هشدار افزایش دمای روغن روی سیستم نصب شود و تمام نشانه‌های دمای بیش از حد، بلافاصله مورد بررسی و اصلاح قرار گیرد.

کند شدن عملکرد سیستم: کاهش سرعت و کیفیت عملکرد یک دستگاه هیدرولیکی اغلب اولین نشانه‌ای است که نشان می‌دهد در سیستم هیدرولیک آن دستگاه مشکلی وجود دارد. این مشکل معمولاً به‌صورت طولانی‌تر شدن سیکل عملکرد یا کندتر شدن عملکرد خودش را نشان می‌دهد. به خاطر داشته باشید که در یک سیستم هیدرولیک، شدت جریان روغن، سرعت و پاسخ عملگرها را تعیین می‌کند. بنابراین افت سرعت، نشان‌دهنده افت شدت جریان روغن است. روغن هیدرولیک از طریق نشت خارجی یا داخلی می‌تواند از مدار هیدرولیکی فرار کند. نشتی خارجی مانند یک شیلنگ ترکیده معمولاً آشکار است و بنابراین یافتن آن آسان است. اما تشخیص نشتی داخلی که اغلب در پمپ، شیرها یا عملگرها اتفاق می‌افتد، در صورتی که به تشخیص‌دهنده‌های دارای اشعه ایکس مجهز نباشید، کار بسیار دشواری است.

هر جا نشتی داخلی وجود داشته باشد، حتماً یک افت فشار هم وجود دارد و هرجا که افت فشار وجود داشته باشد، گرما تولید می‌شود. در این حالت یک ترمومتر (دماسنج) مادون قرمز، ابزار مفیدی برای تشخیص آن قسمت‌هایی است که نشتی داخلی غیرعادی دارند. با این وجود اندازه‌گیری دما همیشه نتیجه قطعی در تشخیص نشتی داخلی نمی‌دهد و در چنین مواردی یک ابزار سنجش میزان جریان هیدرولیک (Flow-tester) هم مورد نیاز است.

کنترل مداوم «سروصدا»، «دمای روغن» و «مدت زمان سیکل عملکرد» یک سیستم هیدرولیک، یک راه مؤثر برای تشخیص شرایطی است که می‌تواند منجر به خرابی‌های پرهزینه قطعات سیستم و توقفات خارج از برنامه در تجهیزات هیدرولیک شود. در اکثر موارد، مشاهدات آگاهانه و هوشیارانه تمام آن چیزی است که لازم است. این موضوع ضرورت وجود برنامه‌ای برای انجام بازرسی‌های منظم از سیستم‌های هیدرولیک را نشان می‌دهد.