نویسنده: سینا سلیمانی
اگر به هواپیما های مدرن امروزی به خصوص هواپیما های بزرگ حمل و نقل نظری افکنیم ، انها را همچون کارخانجاتی پرنده خواهیم یافت ، کارخانجاتی که در انها سیستم های متعددی دستاندرکارند تا پروازی مطمئن و راحت فراهم آید .
این سیستم ها عبارتند از :
Fuel system -1
Pneumatic system -2
Anti Icing system -3
Oxygen system -4
Air conditioning system -5
Electric system -6
Hydraulic system -7
که در این مطلب به سیستم هیدرولیک و اجزای تشکیل دهنده آن خواهیم پرداخت.
سیستم هیدرولیک چیست :
سیستم هیدرولیک یکی از شاخه های مکانیک سیالات میباشد ، که وظیفه آن تبدیل نیروی اولیه با مقدار کم به نیروی خروجی با مقدار زیاد و مورد نیاز را بر عهده دارد .
هیدرولیک ( hydraulic ) علمی است که بر پایه فشار سیالات بنا شده و با استفاده از اجزائ مکانیکی و مایع تحت فشار برای تولید ، کنترل و انتقال قدرت بکار گرفته می شود .
ما در هواپیما ها برای عمل هایی همچون حرکت فرامین کنترل ، باز و بسته کردن چرخ Landing Gear ) ، عملکرد ترمز ها ، برف پاک کن ، باز و بسته کردن درب های بار و... از سیستم هیدرولیک استفاده میکنیم .
سیال های هیدرولیک به سه دسته تقسیم میشوند که این سه دسته عبارتند از:
( Vegetable Fluids .)
این نوع اولین روغنی است که در سیستم های هیدرولیک هواپیما مورد استفاده قرار گرفته است .
از روغن کرچک ( Castor oil ۰) و الکل ( Alcohol ) به عنوان مایع این روغن استفاده میکنیم . که امروز فقط در سیستم ترمز بعضی از هواپیما های قدیمی کوچک دیده میشود.
برای شناسایی سریع ، رنگ آن آبی شده است .
-2 روغن معدنی ( Mineral Fluids ) ( Mil-H-5606 )
این نوع روغن از مشتقات نفت می باشد و در هواپیما هایی مورد استفاده زیاد قرار میگیرد .
تنها اشکال آن خطر آتشسوزی می باشد .
این روغن برای فشار های تا حداکثر 1500psi مورد استفاده قرار میگیرد و برای شناسایی بهتر آن را به رنگ قرمز در می اورند .
3 – روغن مصنوعی
( Synthetic Fluids)
( Mil-H-8446)
این سیال نوعی روغن هیدرولیک نسوز میباشد که توسط شرکت سولوتیا در ایالات متحده ساخته شده است .
این روغن به نام تجاری ( Skydroll ) معروف می باشد که ترکیبات ساختش به صورتی است که از خوردگی و فرسودگی قطعات جلوگیری کند ،
و برای فشار های تا حداکثر
5000 psi مورد استفاده قرار میگیرند .
اسکایدرول به رنگ های سبز ، ارغوانی و بنفش عرضه میشود .
کار سیستم هیدرولیک:
همانطور که در قبل اشاره کردیم سیستم هیدرولیک با استفاده از سیال هیدرولیک در کار های مکانیکی مانند باز و بسته شدن چرخ ها ( Landing Gear ) ، حرکت فرامین کنترل ، ترمز ها ، باز و بسته کردن برخی درب ها ،مانند درب های بار و... به ما کمک میکند .
زیرا قطعاتی مانند ارابه فرود ( Landing Gear ) دارای وزن بسیار زیادی میباشند و ما برای حرکت آنها نیاز به نیروی زیادی داریم که سیستم هیدرولیک توانایی تولید این نیرو را برای ما دارد .
سیستم هیدرولیک دارای قطعات زیادی میباشد که در ادامه به اصلی ترینِ آنها خواهیم پرداخت .
اجزای اصلی سیستم هیدرولیک:
مخزن ( Reservoir ) :
مخزنی است که به ( hydraulic tank ) معروف میباشد ، این تانک برای ذخیره سیال هیدرولیک مورد استفاده قرار میگیرد و سیال هیدرولیک پس از انجام کار به مخزن باز میگردد.
تانک ها به دو صورت وجود دارند ...
انواع مخزن ( Reservoir ) :
-1 : Gravity Reservoir
این نوع در هواپیما های Unpressurized A/C استفاده میشود ، معمولاً به شکل استوانه ای وجود دارند که جهت جریان روغن ، در بالاترین نقطه سیستم نصب میگردد تا از ( pump cavitation ) یا ( Pump starvation ) جلوگیری به عمل آید .
درون تانک تیغه هایی به نام فین
( Fin ) جهت استحکام و صفحاتی به نام ( Baffle ) جهت جدا کردن هوا از روغن و نیز جلوگیری از تلاطم روغن در مخزن استفاده میگردد .
مجرایی به نام ( vent ) در سر تانک همواره ارتباط فشار هوای اتمسفر را بر سر روغن تانک برقرار میسازد.
هرگاه هواپیمایی آکروباتیک باشد ، وجود ( check valve ) در قسمت
Vent از ریختن روغن به بیرون هنگام پرواز معکوس
( Upside down) جلوگیری میشود ...
پایین ترین قسمت تانک را ( Sump ) گویند که شیر تخلیه
(Drain ) در آن قرار دارد که هنگام سرویس کردن بتوان رسوبات را از محل خارج نموده ، به آن
(Sediment trap) گویند .
این نوع تانک مقداری هوای فشرده بر سر روغن خود فراهم نموده که به آن
( Positive feed tank ) گویند .
از این رو احتیاجی به نصب تانک در ارتفاع نبوده زیرا فشار روغن در هر لحظه بر ( pump inlet ) وجود دارد و معمولا در هواپیماهایی که ارتفاع زیاد دارند استفاده میگردد ، زیرا فشار جو با افزایش ارتفاع کم میشود .
2_ پمپ هیدرولیک ( Hydraulic pump ) :
پمپ هیدرولیک با استفاده از نیروی مکانیکی ، نیروی موتور و نیروی الکتریکی باعث ایجاد جریان و فشار مورد نیاز در سیستم میشود .
در هواپیما ها پمپ های هیدرولیکی به چندین نوع یافت میشود .
که این پمپ ها عبارتند از :
این نوع پمپ خود به دو دسته تقسیم میشود
( Constant displacement pump ) و ( Variable displacement pump )
( Actuating cylinder)
سیلندر محرک یکی از مهم ترین قطعات در سیستم هیدرولیک میباشد. این سیلندر با استفاده از فشار و جریان سیال هیدرولیک و تبدیل آن به نیروی مکانیکی برای ما کار را انجام میدهد . به عبارتی دیگر این سیلندر قادر است نیروی سیال هیدرولیک را به حرکت خطی تبدیل کند .
انواع سیلندر های عملگر عبارتند از :
( Hydraulic Filter)
در اثر کار کردن قطعات مختلف سیستم هیدرولیک ممکن است ذراتی از قطعات گوناگون جداشده و در روغن معلق گشته ، مانند ( براده آهن ، تیکه کوچکی از یک قطعه و...) که در تماس با قطعات دیگر تولید سایش و خوردگی میکند . از این رو با استفاده از فیلتر ، روغن را صاف میکنیم تا از اسیب دیدن قطعات جلوگیری کنیم .
انواع فیلتر هیدرولیک:
پوسته این فیلتر دارای دو مجرای ورودی و خروجی روغن میباشد. درون فیلتر سوپاپ خلاصی به نام ( by pass valve ) قرار دارد که در صورت گرفتگی ( filter blockage ) عمل نموده و روغن فیلتر نشده به سیستم میفرستد. این عمل به این دلیل است که اگر راه فیلتر مسدود گردید نیز سیستم به مشکل گرفتگی و قفل شدن سیستم دچار نشود ...
این فیلتر ( serviceable ) بوده و میتوان آن را تمیز و دوباره مصرف نمود .
این فیلتر بسیار حساس بوده و میتواند اجرامی به بعد چند میکرون را فیلتر نماید .
جنس آنها کاغذی ( Cellulose paper ) میباشد و این فیلتر ( Unserviceable ) بوده و یک بار مصرف میباشد.
در بعضی از انواع فیلتر جهت توجه مکانیک یک ( Indicator pin ) بر روی پوسته فیلتر قرار داشته که در صورت ( filter blockage ) این پین بیرون می آید و نیز جهت توجه خلبان در صورت گرفتگی فیلتر ، چراغی در کاکپیت ( Cockpit ) روشن میشود یا به صورت نوشته ای بر روی ( ECAM ) ( Electronic centralized aircraft monitor ) نشان داده میشود .
این فیلتر که نیز به اسم سازنده آن ( cuno filter ) نامیده میشود ، از تعدادی دیسک ثابت ( stationary disc ) و دیسک محرک ( Rotary disc ) یا blad تشکیل شده اند که یکی در میان روی هم قرار گرفته اند ، در بین انها تیغه هایی به نام ( spacer ) وجود دارند .
هرگاه فیلتر گرفته شود با کمک handle رسوبات را به بیرون هدایت کرده و بنابراین ، این ذرات در فیلتر سامپ ( filter sump ) جمع شده که به کمک ( drain valve ) تخلیه میگردد . این فیلتر توسط مکانیک چک روزانه ( daily check ) میشود ، این فیلتر ( serviceable ) میباشد.
آکومولاتور در سیستم هیدرولیک مانند باطری در سیستم الکتریکی میباشد. یعنی وقتی که موتور و به همراه آن دینام خاموش است ، باطری برای مدت محدودی سیستم را تغذیه نموده . در سیستم هیدرولیک نیز آکومولاتور Acc به هنگام کار نکردن پمپ ، برای مدت محدودی میتواند فشار سیستم را تغذیه نماید .
به آکومولاتور نیز surge chamber و pressure chamber می گویند .
انواع Accumulator :
در هر سه مدل از دو قسمت Air chamber و oil chamber و یک حایل بین این دو تشکیل شده که میتواند یک دیافراگم ، پیستون یا bladder باشد .
محفظه هوا به وسیله یک سوپاپ معروف به ( Schrader ) قابل شارژ یا دیس شارژ می باشد .
معمولا به اندازه 3/1 فشار سیستم هیدرولیک ، محفظه هوا را شارژ میکنیم...
سیستم های هیدرولیکی که از پمپ فشار ثابت یا پمپ هایی که بدون مکث یک فشار را تحویل سیستم میدهند استفاده میکنند ، با نبود این قطعه دچار مشکل میشوند. زیرا اگر در زمانی که از قطعات سیستم استفاده نمیشود پمپ به کار خود ادامه دهد و فشار را بالا ببرد ، یا با انفجار سیستم ( لوله ها و اتصالات و...) یا از کار افتادن پمپ ، روبه رو خواهیم شد . به همین دلیل ما از قطعه ای به نام ( pressure Regulator ) برای جلوگیری از این اتفاق استفاده میکنیم...
Pressure Regulator دارای دو مدل ( spool type ) و ( Balance type ) میباشد.
سوپاپ ها قطعات مهمی در سیستم هستند که وضیفه آنها ( کنترل فشار سیستم ، عوض کردن جریان و... ) میباشد که در ادامه به آن خواهیم پرداخت. از مهم ترین سوپاپ های سیستم هیدرولیک میتوان به ( c.v. )=( check valve ) ، ( S.V. )=( selector valve ) ، ( P.R. )=( pressure Regulator ) اشاره کرد .
انواع سوپاپ :
این نوع سوپاپ یک طرفه میباشد ، بدین صورت که حرکت روغن را در یک طرف تأمین نموده و در جهت مخالف راه عبور به آن نمیدهد ، با وجود سادگی کمک بسیار زیادی در سیستم به ما میکند . از این سوپاپ در سیستم ساخت ( زودپز) استفاده میشود .
به طور کلی ( Check valve ) به دو نوع ، ساچمه ای ( Ball type ) و مخروطی ( Cone type ) یافت میگردد .
این سوپاپ یک شیر انتخابی میباشد که جهت گردش روغن را مشخص میکند . که به شکل های ( piston type _ poppet type _ Rotary ) یافت میشود.
همانطور که دیدیم در P.R ( pressure Regulator ) ضمن برداشتن lood از دوش پمپ ، فشار را در یک Range حفظ مینماید ، ولی برای احتیاط ، سیستم های هیدرولیک به یک Relief valve یا سوپاپ اطمینان مجهزند که اگر احیاناً P.R نتواند به وضیفه خود عمل نماید ، ( R.V ) در فشار بالاتری که معمولاً ( psi 500 ) بیش از فشار تنظیمی P.R است ،باز شده و فشار اضافی را خلاص مینماید.
چنانچه در یک سیستم sub_sys بر اثر حرارت زیاد دچار افزایش فشار فوقالعاده شویم برای تسکین از ( Thermal R.V ) استفاده میشود که در فشاری بالا تر از R.V اصلی ، ( psi 3800 ) باز میشود.
و از دیگر valve های سیستم هیدرولیک میتوان به گذینه های زیر توجه نمود :
در سیستم هیدرولیک انواع مختلف عایق وجود دارد که معمولاً آنها را بر حسب سطح مقطع شان طبقه بندی میشوند و در این میان به اسامی چون ( O_Ring , L_Ring
U_Ring , V_Ring ) بر می خوریم ، که نوع O و V مورد استفاده گسترده تری دارند .
: O_Ring
برای فشار های کم و متوسط تا حدود ( psi 1500 ) قابل استفاده بوده و از هر دو طرف در مقابل فشار مقاومت میکند . درصورتی که فشار از ( 1500 psi ) تجاوز نماید ، در دو طرف آن معمولا از
Back up ( پشتیبان ) عایق که دارای مقاطع مستطیلی هستند استفاده میشود .
: V_Ring
به این نوع Chevron گفته میشود و برای فشار های زیاد مورد استفاده قرار میگیرد ولی فقط در یک جهت میتواند فشار را حفظ نماید و در موقع نصب باید دقت نمود که فشار از راس به دور باشد و در صورتی که فشار از دو طرف وارد شود باید در دو جهت آن را نصب نمود .
نحوه کارکرد سیستم هیدرولیک :
سیستم هیدرولیک از قطعات مختلفی تشکیل شده است که به آن پرداختیم .
قبل از هر چیزی نیاز است سیال هیدرولیک وارد سیستم شود .
پس از شارژ شدن روغن در مخزن ( Reservoir ) و کل سیستم ، سیال توسط پمپ به سمت سیلندر عملگر ( Actuating cylinder ) حرکت میکند ، بعد از پمپ قطعه ی pressure Regulator قرار دارد که این قطعه در زمان استفاده نکردن از سیستم ، برای از بین رفتن بار اضافی ، فشار پمپ را آزاد کرده و توسط لاین ها به مخزن باز میگرداند و در زمان نیاز ، سیال هیدرولیک را به سمت سیلندر عملگر حرکت میدهد .
پس از عبور جریان از (pressure Regulator ) ، روغن از (ACC ) گذشته و به سیلندر عملگر میرود.
اگر سیستم هیدرولیک هواپیما از کار بیفتد چه اتفاقی رخ میدهد ؟؟؟
برای کم تر کردن ریسک از بین رفتن سیستم هیدرولیک ، در هواپیما ها سیستم را به چند قسمتِ کاملا مجزا تقسیم میکنند ، برای مثال سیستم A ، سیستم B ، سیستم C .
اگر سیستم A به هر دلیلی از کار بیفتد ما میتوانیم با کمک سیستم B یا C ، سیستم A را فعال کنیم .
ایت عمل توسط قطعه ای به نام ( PTU ) = ( Power transfer unit ) ، انجام میگردد .
این قطعه یک نوع پمپ می باشد که با استفاده از فشار سیستم های دیگر ، سیستم از کار افتاده را فعال میکند ...
در این مقاله به سیستم هیدرولیک هواپیما پرداختیم ، سیستم هیدرولیک در بسیاری از صنعت ها مورد استفاده قرار میگیرد .
چهار صنعت رایج که هیدرولیک در آن ها کاربرد بسیار زیادی دارد عبارتند از:
موتورهای هیدرولیکی غالباً در مصارف صنعتی که برق مناسب و اختصاصی وجود ندارد مورد استفاده قرار می گیرند و مقاومت آنها در برابر تغییرات محیطی از جمله کارکردن در مناطق بسیار گرم ، سرد یا گرد و غبار ، آنها را به یک راه حل ایده آل تبدیل می کند.
آنها معمولاً برای تأمین نیروگاه های نورد ، میکسر های صنعتی ، نوارهای نقال و … استفاده می شوند. موتورهای هیدرولیکی می توانند به اندازه کافی بزرگ باشند تا بتوانند ماشین های قالب گیری و تزریقی را تأمین کنند یا به اندازه کافی کوچک باشند تا در صنایع ظریف از جمله صنعت جواهرات یا در صنعت پزشکی مانند دندانپزشکی سرعت عمل را افزایش و دقت کار را بالا ببرد .
2. کاربرد هیدرولیک در ماشین های راهسازی:
بیشتر تجهیزات راهسازی و ماشین های ساخت و ساز که در عملیات های ساخت و ساز و راهسازی و پروژه های عمرانی کار میکنند از سیستم های هیدرولیکی برای تولید نیروی اصلی خود استفاده می کنند. تجهیزاتی و ماشین آلاتی مانند لودر ، گریدر ، بولدوزر ، جرثقیل ، بولدوزر ، دکل های حفاری و لایه برداری از تونل ها و ساخت پل ها به دلیل قابلیت اطمینان و قابلیت انعطاف پذیری فوق العاده ، از محرک های چرخ هیدرولیکی استفاده می کنند.
3. کاربرد هیدرولیک در تفریحات!
در پارک ها و شهربازی ها عمدتا از موتورهای هیدرولیکی برای استفاده در تجهیزات سرگرمی چون ماشین های رانندگی و کنترل حرکت سواری در چرخ و فلک ها ، لوازم حرکتی هیجانی استفاده می کنند زیرا سواری نرم و مطمئن تری نسبت به دستگاه های الکتریکی یا مکانیکی را امکان پذیر میسازند.
نام و نام خانوادگی :
پست الکترونیک :
نظرات:
برای ارتباط با تحریریه سایت به آدرس تلگرامی mohammad_shafikhani@ مراجعه نمایید. به منظور تبلیغات در سایت با آدرس تلگرامی mohammad_shafikhani @ مکاتبه نمایید . برای اعلام مشکل در سایت و نظرات و پیشنهادات خود با آدرس support@aviationarticles.ir مکاتبه فرمایید.
ایده راه اندازی پایگاه خبری aviationarticlesبه بهمن ۱۳۹7 برمی گردد. پایگاه خبری aviationarticlesبا هدف آگاه و حساس سازی شهروندان وعلاقه مندان و در دسترس بودن تمامی تحلیل ها ومطالب روز هوانوردی ایران و جهان در حوزه تخصصی هوانوردی آغاز به کار کرد.
پایگاهی که سعی دارد با بهره گیری از متخصصان با تجربه و مجرب صنعت هوانوردی ، مقالاتی نو ،جامع و مفید را دراختیارمخاطبان خود قراردهد.
تمامی حقوق مادی و معنوی این وبسایت متعلق به مهندس محمد شفیع خانی می باشد
© طراحی سایت و بهینه سازی : گروه طراحی سیرن