في استكشافي للتقدم الهندسي، أصبحت مفتونًا بتطور النظام الهيدروليكيلقد تطورت هذه الأنظمة بشكل ملحوظ على مر السنين، محدثةً تحولاتٍ في مختلف الصناعات من خلال تعزيز الكفاءة والدقة في العمليات. بدءًا من تطبيقاتها المبكرة في الآلات البسيطة وصولًا إلى الأنظمة الهيدروليكية المعقدة التي نراها اليوم، تعكس هذه الرحلة ابتكاراتٍ في التصميم والمواد والتكنولوجيا. خلال بحثي، اكتشفتُ معالمَ واكتشافاتٍ رئيسيةً شكّلت قدرات النظام الهيدروليكي. في هذه المقالة، سأناقش تطور الأنظمة الهيدروليكية، مُسلّطًا الضوء على تطورها التاريخي وتأثيرها على الممارسات الهندسية الحديثة.

مكبس هيدروليكي دفع وضغط الهواء يدفعان السائل الهيدروليكي، حيث صُنع ناقل الحركة وفقًا لمبدأ باسكال للضغط الهيدروستاتيكي في القرن السابع عشر، مما أدى إلى تطوير تقنية ناشئة. في المملكة المتحدة عام ١٧٩٥، استخدم برامان جوزيف (جوزيف برامان، ١٧٤٩-١٨١٤) الماء كوسيط لتشكيل مكابس هيدروليكية تُستخدم في الصناعة، مما أدى إلى ولادة أول مكبس هيدروليكي في العالم. في عام ١٩٠٥، استُبدلت تقنية الزيت والماء بالعمل الإعلامي، وحُسِّنت بشكل أكبر. 

بعد الحرب العالمية الأولى (1914-1918)، وبسبب التطبيق الواسع النطاق للنقل الهيدروليكي، وخاصة بعد عام 1920، تطور أكثر سرعة. المكونات الهيدروليكية في أواخر القرن التاسع عشر وحوالي أوائل القرن العشرين، 20 عامًا، بدأت فقط في دخول المرحلة الرسمية للإنتاج الصناعي. 1925 فيكرز (ف. فيكرز) اختراع مضخة الريشة المتوازنة الضغط، والمكونات الهيدروليكية للنقل الصناعي الحديث أو الهيدروليكي للتأسيس التدريجي للمؤسسة. أوائل القرن العشرين G • تقلبات كونستانتيمسكو للطاقة التي أجريت من خلال اجتياز البحوث النظرية والعملية؛ في عام 1910 على النقل الهيدروليكي (الاقتران الهيدروليكي، محول عزم الدوران الهيدروليكي، وما إلى ذلك) المساهمات، بحيث هذين المجالين من التنمية. 

خلال فترة الحرب العالمية الثانية (1941-1945)، ظهرت تطبيقات أدوات الآلات 30% في الولايات المتحدة الأمريكية في مجال ناقل الحركة الهيدروليكي. تجدر الإشارة إلى أن تطوير ناقل الحركة الهيدروليكي في اليابان تفوق على أوروبا والولايات المتحدة ودول أخرى لما يقرب من 20 عامًا. قبل وبعد عام 1955، شهد قطاع النقل الهيدروليكي في اليابان تطورًا سريعًا، وأُسس عام 1956 "صناعة الهيدروليك". بعد ما يقرب من 20 إلى 30 عامًا، تطورت اليابان في مجال ناقل الحركة الهيدروليكي السريع، وأصبحت رائدة عالميًا. 

هناك العديد من المزايا البارزة للنقل الهيدروليكي، ويستخدم على نطاق واسع، مثل الاستخدام الصناعي العام لآلات معالجة البلاستيك، وضغط الآلات، وأدوات الآلات، وما إلى ذلك؛ تشغيل آلات الهندسة والآلات الإنشائية والآلات الزراعية والسيارات، وما إلى ذلك؛ صناعة الحديد والصلب الآلات المعدنية، ومعدات الرفع، مثل جهاز تعديل الأسطوانة؛

مشاريع المياه المدنية مع أجهزة التحكم في الفيضانات وأجهزة بوابة السدود، ومنشآت مصاعد الأسرة، والجسور وغيرها من المؤسسات التي تلاعبت بها؛ منشآت محطة الطاقة التوربينية السريعة، ومحطات الطاقة النووية، وما إلى ذلك؛ السفينة من سطح السفينة مع الآلات الثقيلة (الونش)، وأبواب القوس، وصمام الحاجز، والدافع الخلفي، وما إلى ذلك؛ تكنولوجيا الهوائيات الخاصة العملاقة مع أجهزة التحكم، وعوامات القياس، والحركات مثل المرحلة الدوارة؛ أجهزة التحكم العسكرية الصناعية المستخدمة في المدفعية، وأجهزة مكافحة التدحرج في السفن، ومحاكاة الطائرات، وأجهزة التحكم في هبوط الطائرات القابلة للسحب والدفة وغيرها من الأجهزة. 

كامل النظام الهيدروليكي يتكون من خمسة أجزاء وهي مكونات الطاقة ومكونات التنفيذ ومكونات التحكم والمكونات المساعدة والزيت الهيدروليكي. 

دور المكونات الديناميكية للسائل المحرك الأصلي هو تحويل الطاقة الميكانيكية إلى ضغط النظام الهيدروليكي للمضخات، مما يُغذي النظام الهيدروليكي بأكمله. تتكون تروس المضخة الهيدروليكية عادةً من مضخة، ومضخة ريشة، ومضخة مكبس. 

تنفيذ المكونات (مثل الأسطوانات الهيدروليكية والمحركات الهيدروليكية) حيث يمكن تحويل ضغط السائل إلى طاقة ميكانيكية لتحريك الحمل لحركة ترددية في خط مستقيم أو حركة دورانية. 

مكونات التحكم (أي الصمامات الهيدروليكية المختلفة) في النظام الهيدروليكي، تُستخدم للتحكم في ضغط السائل ومعدل تدفقه واتجاهه وتنظيمهما. ووفقًا لوظائف التحكم المختلفة، يُمكن تقسيم صمام التحكم في الضغط الهيدروليكي إلى صمامات، وصمامات تحكم في التدفق، وصمامات تحكم اتجاهية.

تنقسم صمامات التحكم في الضغط إلى صمام تدفق (صمام أمان)، وصمام تخفيف الضغط، وصمام تسلسلي، ومرحلات ضغط، وغيرها؛ وتشمل صمامات التحكم في التدفق صمام الخانق، وصمامات الضبط، وصمامات تحويل التدفق، وغيرها؛ وتشمل صمامات التحكم الاتجاهية صمامًا أحادي الاتجاه، وصمام تحكم في السوائل أحادي الاتجاه، وصمام مكوك، وصمامًا آخر. ويمكن تقسيمها، وفقًا لطرق التحكم المختلفة، إلى صمام تحكم هيدروليكي، وصمام تحكم، وصمام تحكم في نسبة الضغط، وصمام تحكم في الصمامات. 

المكونات المساعدة، بما في ذلك خزانات الوقود، وفلاتر الزيت، والأنابيب ومفاصل الأنابيب، والأختام، ومقياس الضغط، ومستوى الزيت، مثل دولارات الزيت. 

الزيت الهيدروليكي في النظام الهيدروليكي هو عمل وسيط نقل الطاقة، وهناك مجموعة متنوعة من الزيوت المعدنية، وزيت المستحلب الهيدروليكي فئات هوب. 

دور النظام الهيدروليكي هو مساعدة البشر على العمل، وذلك من خلال استخدام مكونات تدور أو تضغط في حركة ترددية. 

يتكون النظام الهيدروليكي وإشارة التحكم في الطاقة الهيدروليكية من جزأين، حيث يتم التحكم في إشارة بعض أجزاء الطاقة الهيدروليكية المستخدمة لتحريك حركة صمام التحكم. 

يُقصد بدائرة الطاقة الهيدروليكية استخدام مخطط يوضح الوظائف المختلفة للعلاقة المتبادلة بين المكونات. يحتوي هذا المخطط على مصدر المضخة الهيدروليكية والمحرك الهيدروليكي والمكونات المساعدة؛ ويحتوي جزء التحكم الهيدروليكي على صمامات تحكم متنوعة تُستخدم للتحكم في تدفق الزيت والضغط والاتجاه؛ بالإضافة إلى أسطوانة تشغيلية أو هيدروليكية مزودة بمحركات هيدروليكية، وفقًا للمتطلبات الفعلية. 

في تحليل وتصميم المهمة الفعلية، يُظهر المخطط الكتلي العام التشغيل الفعلي للمعدات. يُشير السهم المجوف إلى تدفق الإشارة، بينما تُشير الأسهم الصلبة إلى تدفق الطاقة. 

الدائرة الهيدروليكية الأساسية لتسلسل العمل - مكونات التحكم (صمامان رباعيا الاتجاه) ونابض إعادة الضبط لتشغيل المكونات (أسطوانة هيدروليكية مزدوجة الفعل)، بالإضافة إلى تمديد وسحب صمام تخفيف الضغط عند الفتح والإغلاق. لتنفيذ المكونات ومكونات التحكم، تعتمد العروض التقديمية على رموز مخططات الدوائر المقابلة، كما تم تقديم رموز جاهزة لمخططات الدوائر. 

مبدأ عمل النظاميمكنك تشغيل جميع الدوائر للبرمجة. إذا كان أول تطبيق للمكونات مرقمة بالرقم 0، فإن مكونات التحكم المرتبطة بالمعرف هي 1. بعد ذلك، يتم تطبيق المكونات المقابلة لمعرف المكونات الزوجية، ثم يتم تطبيق المكونات المقابلة لمعرف المكونات الفردية. لا يقتصر عمل الدائرة الهيدروليكية على التعامل مع الأرقام فحسب، بل يشمل أيضًا التعامل مع معرف الجهاز الفعلي، وذلك للكشف عن أعطال النظام. 

تعريف معيار DIN ISO1219-2 لعدد مكونات النظام، والذي يتضمن الأجزاء الأربعة التالية: معرف الجهاز، معرف الدائرة، معرف المكون، ومعرف المكون. في حال وجود جهاز واحد فقط، يُمكن حذف رقم الجهاز. 

عمليًا، هناك طريقة أخرى تتمثل في ترميز جميع مكونات النظام الهيدروليكي بالأرقام في هذا الوقت. يجب أن تتوافق المكونات وترميزها مع قائمة الأرقام. تُطبق هذه الطريقة بشكل خاص على أنظمة التحكم الهيدروليكية المعقدة، حيث تحمل كل حلقة تحكم الرقم المقابل للنظام.

مع النقل الميكانيكي، فإن النقل الكهربائي مقارنة بالمحرك الهيدروليكي له المزايا التالية: 

1. مجموعة متنوعة من المكونات الهيدروليكية، يمكن تخطيطها بسهولة ومرونة. 

2. خفيف الوزن، صغير الحجم، قليل القصور الذاتي، سريع الاستجابة. 

3. لتسهيل التحكم، وتمكين مجموعة واسعة من تنظيم السرعة المتدرجة (نطاق السرعة 2000:1). 

4. لتحقيق الحماية من الحمل الزائد تلقائيًا. 

5. الاستخدام العام للزيت المعدني كوسيلة عمل، يمكن للحركة النسبية أن تكون سطحًا ذاتي التشحيم، وعمر خدمة طويل.

6. من السهل تحقيق الحركة الخطية.

7. من السهل تحقيق أتمتة الآلات، عندما يكون التحكم المشترك في استخدام الكهروهيدروليكي، لا يمكن تحقيق درجة أعلى من أتمتة العملية فحسب، بل يمكن تحقيق التحكم عن بعد. 

عيوب النظام الهيدروليكي: 

١. نتيجةً لمقاومة تدفق السوائل وتسربها، تقلّ كفاءتها. إذا لم تُعالج المشكلة بشكل صحيح، فإنّ التسرب لا يُلوّث المواقع فحسب، بل قد يُسبّب أيضًا حرائق وانفجارات. 

2. الأداء الضعيف نتيجة تأثير تغير درجات الحرارة، سيكون غير مناسب في ظروف درجات الحرارة العالية أو المنخفضة. 

3. تتطلب صناعة المكونات الهيدروليكية الدقيقة تكلفة أعلى وبالتالي سعر أعلى. 

4. بسبب تسرب الوسط السائل والانضغاط ولا يمكن أن تكون نسبة النقل صارمة. 

5. ليس من السهل معرفة أسباب الفشل في ناقل الحركة الهيدروليكي؛ فمتطلبات الاستخدام والصيانة تتطلب مستوى أعلى من التكنولوجيا. 

في النظام الهيدروليكي وأجهزته، يُستخدم جهاز مانع التسرب لمنع تسرب المواد داخل وخارج نظام الهيدروليك ومنع دخول الأجسام الغريبة. تلعب الأختام دورًا هامًا في المكونات، وتحديدًا الأختام. يؤدي تسرب المواد إلى تسرب النفايات والتلوث البيئي والآلات، بل قد يؤدي إلى تعطل الآلات والمعدات ووقوع حوادث شخصية. يؤدي التسرب داخل النظام الهيدروليكي إلى انخفاض حاد في الكفاءة الحجمية، ما يؤدي إلى انخفاض الضغط عن الحد المطلوب، ما قد يؤدي إلى توقفها عن العمل. قد يتسبب دخول جزيئات الغبار الدقيقة إلى النظام الهيدروليكي في تآكل المكونات أو تفاقمه، مما قد يؤدي إلى مزيد من التسرب. 

لذلك، تُعدّ الأختام وجهاز الختم من المكونات المهمة للمعدات الهيدروليكية. وتُعدّ موثوقية عملها وعمرها الافتراضي مؤشرًا هامًا على كفاءة النظام الهيدروليكي. بالإضافة إلى المساحة المغلقة، تُستخدم الأختام لسد الفجوة بين سطحي الوصل المتجاورين، وذلك للتحكم في السائل بأصغر فجوة. في مانع التسرب، يُضغط على مانع التسرب الذاتي (أي ذاتي الغلق) ومانع التسرب الذاتي المُحكم (أي ذاتي الغلق). 

أمراض النظام الهيدروليكي الثلاثة 

١. نتيجةً لاختلاف سرعة تدفق وسط نقل الحرارة (الزيت الهيدروليكي) في مختلف أجزاء النظام، يحدث احتكاك داخلي بين السوائل وأنابيب النفط، وفي الوقت نفسه يحدث احتكاك بين الجدران الداخلية، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الزيت. ستؤدي هذه الحرارة إلى زيادة التسرب الداخلي والخارجي، مما يقلل من كفاءته الميكانيكية.

في الوقت نفسه، نتيجةً لارتفاع درجة الحرارة، يحدث تمدد في الزيت الهيدروليكي، مما يؤدي إلى زيادة الضغط، مما يُعيق التحكم الجيد في ناقل الحركة. الحل: الحرارة من سمات النظام الهيدروليكي، ولا تقتصر على تقليل التآكل. يجب استخدام زيت هيدروليكي عالي الجودة، وتجنب تركيب الأنابيب الهيدروليكية قدر الإمكان، وتجنب الانحناء، واستخدام أنابيب ووصلات عالية الجودة، وصمامات هيدروليكية، وما إلى ذلك. 

٢. يُعد اهتزاز النظام الهيدروليكي أحد عيوبه. نتيجةً لتدفق الزيت الهيدروليكي بسرعة عالية في خط الأنابيب، وتعطل صمام التحكم في فتح وإغلاق آلية الارتطام، يُسبب هذا الاهتزاز نظامًا هيدروليكيًا. يؤدي التحكم القوي في الاهتزاز إلى حدوث خلل في النظام، كما قد يُسبب بعض أعطال المعدات الأكثر تعقيدًا، مما قد يؤدي إلى أعطال النظام.

الحلول: يجب تثبيت الأنبوب الهيدروليكي لتجنب الانحناءات الحادة. لتجنب التغييرات المتكررة في اتجاه التدفق، يجب اتباع إجراءات التخميد بدقة. يجب أن يتمتع النظام الهيدروليكي بأكمله بتدابير تخميد جيدة، مع تجنب تأثير المذبذب المحلي الخارجي عليه. 

٣. تسرب النظام الهيدروليكي من الداخل والخارج. يشير التسرب إلى أي تسرب يحدث في النظام، مثل أسطوانة المكبس الهيدروليكي على جانبي التسرب، وبكرة صمام التحكم، وجسم الصمام، وما بين التسربين. على الرغم من عدم وجود تسرب داخلي يؤدي إلى فقدان السائل الهيدروليكي، إلا أن التسرب قد يؤثر على التحكم في الحركات الثابتة، مما قد يؤدي إلى تعطل النظام. أما التسرب الخارجي، فيشير إلى حدوث تسرب في النظام والتسرب بين البيئة الخارجية.

بالإضافة إلى تأثيره على بيئة العمل، يؤثر التسرب المباشر لزيت الهيدروليك على النظام، حيث يؤدي نقص الضغط إلى تعطله. كما يُشكل تسرب زيت الهيدروليك خطر نشوب حريق. الحل: استخدام أختام عالية الجودة لتحسين دقة تشغيل المعدات. 

آخر: النظام الهيدروليكي للأمراض الثلاثة، يُلخص في: "حمى الأب" (هذا هو ملخص سكان الشمال الشرقي). النظام الهيدروليكي للمصاعد والحفارات ومحطات الضخ والديناميكيات والرافعات وما إلى ذلك في الصناعات الكبيرة والبناء والمصانع والمؤسسات، بالإضافة إلى المصاعد ومنصات الرفع وصناعة محاور دينغ وما إلى ذلك. 

ستكون المكونات الهيدروليكية عالية الأداء وعالية الجودة وعالية الموثوقية، ويحدد النظام اتجاه التطوير؛ إلى الطاقة المنخفضة، والضوضاء المنخفضة، والاهتزاز، دون تسرب، فضلاً عن التحكم في التلوث، وتطبيقات الوسائط القائمة على المياه للتكيف مع المتطلبات البيئية، مثل اتجاه التطوير؛ تطوير كثافة الطاقة العالية المتكاملة للغاية، والذكاء، والميكاترونيك والمكونات الهيدروليكية الصغيرة الخفيفة جدًا؛ الاستخدام النشط للتقنيات الجديدة والمواد والإلكترونيات الجديدة والاستشعار وغيرها من التكنولوجيا الفائقة. 

تطوير اقتران هيدروليكي عالي السرعة وعالي الطاقة وتطوير معدات نقل هيدروليكية متكاملة وتطوير اقتران هيدروليكي متوسط السرعة في مجال تطبيقات السيارات لتطوير المخفض الهيدروليكي وتحسين موثوقية المنتج وساعات العمل MTBF ؛ محول عزم الدوران الهيدروليكي لتطوير منتجات عالية الطاقة وأجزاء ومكونات لتحسين تكنولوجيا عملية التصنيع لتحسين الموثوقية وتعزيز التكنولوجيا بمساعدة الكمبيوتر وتطوير محول عزم الدوران الهيدروليكي وتكنولوجيا نقل الطاقة التي تدعم استخدام ؛ يجب أن تزيد لزوجة سائل القابض من جودة المنتجات وتشكيل كتلة في اتجاه عالي الطاقة وعالي السرعة. 

الصناعة الهوائية: 

المنتجات ذات الحجم الصغير، الوزن الخفيف، استهلاك الطاقة المنخفض، محفظة التطوير المتكاملة، تنفيذ أنواع مختلفة من المكونات، الهيكل المدمج، دقة تحديد المواقع العالية لاتجاه التطوير؛ المكونات الهوائية والتكنولوجيا الإلكترونية، إلى اتجاه التطوير الذكي؛ أداء المكونات إلى السرعة العالية، التردد العالي، الاستجابة العالية، العمر العالي، درجة الحرارة العالية، اتجاه الجهد العالي، التشحيم الخالي من الزيت المستخدم بشكل شائع، تطبيق التكنولوجيا الجديدة، التكنولوجيا الجديدة والمواد الجديدة. 

(1) تستخدم المكونات الهيدروليكية ذات الضغط العالي وضغط العمل المستمر للوصول إلى 40 ميجا باسكال، والحد الأقصى للضغط لتحقيق 48 ميجا باسكال على الفور؛ 

(2) تنويع التنظيم والرقابة؛ 

(3) لتحسين أداء التنظيم بشكل أكبر وزيادة كفاءة مجموعة نقل الحركة؛ 

(4) تطوير ونقل الطاقة الميكانيكية والهيدروليكية لمعدات تعديل المحفظة المركبة؛ 

(5) تطوير وظيفة نظام توفير الطاقة وكفاءة الطاقة؛ 

(6) لتقليل الضوضاء بشكل أكبر؛ 

(7) تطبيق تكنولوجيا خيوط صمامات الخرطوشة الهيدروليكية والهيكل المدمج لتقليل انسكاب الزيت.