हाइड्रोलिक और वायवीय प्रणालियों की परिभाषा

अपडेट किया गया फरवरी 08, 2019

जिम वुड्रूफ़ द्वारा

द्वारा समीक्षित: मिशेल सीडेल, बीएससी, एलएलबी, एमबीए

हाइड्रोलिक और वायवीय उपकरण हमारे चारों ओर हैं। वे निर्माण, परिवहन, अर्थमूविंग उपकरण और आम वाहनों में उपयोग किए जाते हैं जिन्हें हम हर दिन देखते हैं।

आपकी कार के ब्रेक हाइड्रॉलिक रूप से संचालित होते हैं; आपके घर से साप्ताहिक रूप से गुजरने वाला कचरा ट्रक कचरे को कॉम्पैक्ट करने के लिए हाइड्रोलिक पावर का उपयोग करता है। आपकी कार के नीचे की तरफ काम करते समय आपका मैकेनिक हाइड्रोलिक लिफ्ट का उपयोग करता है।

वायवीय प्रणाली समान रूप से व्यापक हैं। ट्रक और बसें हवा से चलने वाले ब्रेक का उपयोग करते हैं। स्प्रे पेंटर पेंट फैलाने के लिए संपीड़ित हवा का उपयोग करते हैं। क्या आप कभी सुबह जैकहैमर की आवाज से चिढ़ गए हैं? यह एक वायवीय मशीन है जो संपीड़ित हवा का उपयोग करके काम में कठिन है।

1647 में, फ्रांसीसी गणितज्ञ ब्लेज़ पास्कल ने द्रव यांत्रिकी का एक सिद्धांत विकसित किया जिसे पास्कल के नियम के रूप में जाना जाता है। इसमें कहा गया है कि जब किसी सीमित द्रव में किसी बिंदु पर दबाव डाला जाता है, तो कंटेनर में प्रत्येक बिंदु पर दबाव समान रूप से बढ़ जाएगा। जैसा कि यह सिद्धांत जटिल लग सकता है, यह हाइड्रोलिक सिस्टम के संचालन का आधार है।

मान लीजिए आपके पास एक खोखला सिलेंडर है जिसमें 2 वर्ग इंच के क्षेत्र के साथ एक पिस्टन है और इसे 100 पाउंड का इनपुट बल प्राप्त होता है। इसके परिणामस्वरूप 50 पाउंड प्रति वर्ग इंच (100 पाउंड/2 वर्ग इंच) का दबाव होता है।

यह दबाव हाइड्रोलिक ट्रांसमिशन सिस्टम द्वारा दूसरे सिलेंडर में जाता है, जिसे एक्चुएटर के रूप में जाना जाता है, जिसमें 6 वर्ग इंच के क्षेत्र के साथ एक पिस्टन होता है। ५० साई पर, इस सिलेंडर में अब ३०० पाउंड (५० साई एक्स ६ वर्ग इंच) का आउटपुट बल है।

पास्कल का नियम हाइड्रोलिक सिस्टम को उनका लाभ देता है। एक छोटे उपकरण के लिए एक न्यूनतम इनपुट के परिणामस्वरूप एक बड़े एक्चुएटर में एक बड़ा बल उत्पादन हो सकता है। यह भारी कार्यभार को संभालने के लिए पर्याप्त आउटपुट बल को गुणा करने का एक सरल तरीका है।

चूंकि हाइड्रोलिक सिस्टम कई हजार साई तक के दबाव में काम कर सकते हैं, इसलिए एक्चुएटर पर आउटपुट बल बहुत बड़ा हो सकता है। इस उच्च बल उत्पादन के साथ, मैकेनिकल एक्ट्यूएटर में अब भारी उठाने, धक्का देने और चलने वाले कार्यों जैसे कि अर्थमूविंग को करने की शक्ति है।

हाइड्रोलिक सिस्टम हाइड्रोलिक एक्ट्यूएटर्स को चलाने वाले दबाव वाले तरल पदार्थ को ले जाने के लिए ट्रांसमिशन नेटवर्क का उपयोग करता है। हाइड्रोलिक द्रव का दबाव एक प्राइम मूवर द्वारा संचालित पंप से प्राप्त होता है, जैसे कि इलेक्ट्रिक मोटर या गैस/डीजल इंजन। कुछ क्रिया करने के लिए दबावयुक्त तेल को फ़िल्टर किया जाता है, मापा जाता है और ट्रांसमिशन सिस्टम के माध्यम से एक एक्चुएटर में धकेल दिया जाता है। बाद में, द्रव कम दबाव में एक जलाशय में लौटता है जहां पंप पर लौटने से पहले इसे साफ और फ़िल्टर किया जाता है।

हाइड्रोलिक सिस्टम का उपयोग सभी प्रकार के यांत्रिक उपकरणों को संचालित करने के लिए इस्पात और ऑटोमोबाइल उद्योगों जैसे विनिर्माण और उत्पादन संयंत्रों में किया जाता है। वे खनन, अर्थमूविंग और निर्माण जैसे उद्योगों में सामग्री को स्थानांतरित करने, धक्का देने और उठाने के लिए उपयोग किए जाते हैं।

हाइड्रोलिक तेल - हाइड्रोलिक तरल पदार्थ गैर-संपीड़ित होते हैं और कम फ़्लैश बिंदु होते हैं।

एक जलाशय - जलाशय प्रणाली के लिए द्रव रखता है। इसमें द्रव के विस्तार के लिए जगह है, हवा को तरल से बाहर निकलने देता है और तरल को ठंडा करने में मदद करता है। द्रव जलाशय से पंप तक बहता है, जो इसे एक पाइपिंग नेटवर्क के माध्यम से बाहर निकालता है और अंततः, जलाशय में वापस आ जाता है।

फ़िल्टरिंग डिवाइस - छोटे धातु के कण और अन्य विदेशी पदार्थ आमतौर पर द्रव में अपना रास्ता खोज लेते हैं। इन विदेशी कणों को हटाने के लिए हाइड्रोलिक सिस्टम कई फिल्टर और स्ट्रेनर का उपयोग करता है। द्रव संदूषण हाइड्रोलिक प्रणाली में समस्याओं के सबसे आम स्रोतों में से एक है।

एक प्रमुख प्रस्तावक - द्रव पंप को चलाने के लिए इलेक्ट्रिक मोटर या गैस से चलने वाले डीजल इंजन का उपयोग किया जाता है।

एक पंप - पंप जलाशय से तरल पदार्थ खींचता है और इसे दबाव-विनियमन वाल्व के माध्यम से और ट्रांसमिशन नेटवर्क को एक्ट्यूएटर्स तक पहुंचाता है।

कनेक्टर्स - पाइप, टयूबिंग और लचीली होसेस से युक्त एक नेटवर्क द्रव को मैकेनिकल एक्ट्यूएटर्स तक पहुंचाता है।

वाल्व - विभिन्न वाल्व द्रव प्रवाह की मात्रा, उसके दबाव और दिशा को नियंत्रित करते हैं।

एक्चुएटर - एक्ट्यूएटर वे उपकरण हैं जो कार्य गति करते हैं। वे रोटरी हो सकते हैं, जैसे हाइड्रोलिक मोटर, या रैखिक, सिलेंडर की तरह।

वायवीय और अन्य प्रकार के यांत्रिक ड्राइव सिस्टम पर हाइड्रोलिक सिस्टम के कई फायदे हैं क्योंकि यह:

• लगातार बिजली उत्पादन के साथ बड़ी ताकतों को स्थानांतरित करने के लिए छोटे घटकों का उपयोग करता है।
• एक्चुएटर्स हैं जो सटीक स्थिति में सक्षम हैं।
• भारी प्रारंभिक भार के तहत शुरू करने में सक्षम है।
• अलग-अलग भार के तहत सम और चिकनी गति उत्पन्न करता है क्योंकि तरल पदार्थ संपीड़ित नहीं होते हैं और प्रवाह दर को वाल्व के साथ सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सकता है।
• वायवीय प्रणालियों की तुलना में मध्यम गति पर लगातार शक्ति प्रदान करता है।
• दबाव, दिशात्मक और प्रवाह नियंत्रण वाल्व के साथ नियंत्रित और विनियमित करना आसान है।
• आसानी से और जल्दी से गर्मी को नष्ट कर देता है।
• गर्म वातावरण में अच्छा प्रदर्शन करता है।

• पंप, वाल्व, ट्रांसमिशन नेटवर्क और एक्चुएटर महंगे हैं।
• वे लीक से कार्यस्थल को प्रदूषित कर सकते हैं, जिससे दुर्घटना या आग लग सकती है।
• वे उच्च गति पर साइकिल चलाने के लिए उपयुक्त नहीं हैं।
• हाइड्रोलिक तरल पदार्थ गंदगी संदूषण के प्रति संवेदनशील होते हैं और इनका नियमित रूप से परीक्षण किया जाना चाहिए।
• हाई प्रेशर लाइन के टूटने से चोट लग सकती है।
• हाइड्रोलिक तरल पदार्थ का प्रदर्शन तापमान में परिवर्तन का एक कार्य है, जो चिपचिपाहट में परिवर्तन का कारण बन सकता है।

सबसे आम हाइड्रोलिक तरल पदार्थ कम संपीड्यता के कारण खनिज तेल, पॉलीएल्फोलेफिन और फॉस्फेट एस्टर पर आधारित होते हैं। पानी उपयुक्त नहीं है क्योंकि यह ठंडे तापमान में जम सकता है और उच्च तापमान वाले वातावरण में उबल सकता है। पानी भी जंग और जंग का कारण बन सकता है।

1. कार्य गति करने के लिए एक्चुएटर्स को कंडक्टर लाइनों के माध्यम से शक्ति और बल संचारित करें।
2. सर्किट में घटकों, उपकरणों, वाल्वों और एक्चुएटर्स को लुब्रिकेट करें।
3. सिस्टम में किसी भी गर्म स्थान से गर्मी को दूर स्थानांतरित करके शीतलक के रूप में कार्य करें।
4. दक्षता बढ़ाने और अतिरिक्त रिसाव से गर्मी को कम करने के लिए चलती भागों के बीच सील की मंजूरी।

हाइड्रोलिक द्रव के कुछ गुण और विशेषताएं इस प्रकार हैं:

श्यानता - चिपचिपापन एक तरल पदार्थ के प्रवाह के लिए आंतरिक प्रतिरोध है। तापमान बढ़ने पर यह बढ़ता है। एक स्वीकार्य हाइड्रोलिक द्रव पिस्टन, वाल्व और पंपों पर एक अच्छी सील प्रदान करने में सक्षम होना चाहिए, लेकिन इतना मोटा नहीं होना चाहिए कि यह तरल प्रवाह को बाधित करे।

उच्च चिपचिपाहट वाले तरल पदार्थ बिजली की हानि और उच्च परिचालन तापमान का कारण बन सकते हैं। एक तरल पदार्थ जो बहुत पतला होता है, किसी भी चलने वाले हिस्से के अत्यधिक पहनने का कारण बन सकता है।

रासायनिक स्थिरता - हाइड्रोलिक द्रव रासायनिक रूप से स्थिर होना चाहिए। इसे ऑक्सीकरण का विरोध करना पड़ता है और उच्च तापमान जैसे गंभीर परिचालन स्थितियों के तहत स्थिर होना पड़ता है। उच्च तापमान पर लंबे समय तक काम करने से द्रव का उपयोगी जीवन छोटा हो सकता है।

फ़्लैश प्वाइंट - फ्लैश प्वाइंट वह तापमान होता है जब कोई द्रव पर्याप्त मात्रा में वाष्प में बदल जाता है जिससे वह ज्वाला के संपर्क में आ जाता है या फ्लैश हो जाता है। हाइड्रोलिक तरल पदार्थों को दहन का विरोध करने और सामान्य तापमान पर वाष्पीकरण की कम डिग्री प्रदर्शित करने के लिए एक उच्च फ्लैश बिंदु की आवश्यकता होती है।

आग बिंदु - आग बिंदु वह तापमान होता है जहां एक तरल पर्याप्त मात्रा में वाष्पित हो जाता है जब एक लौ के संपर्क में आने पर प्रज्वलित होता है और जलता रहता है। फ्लैश बिंदु की तरह, एक स्वीकार्य हाइड्रोलिक द्रव में एक उच्च अग्नि बिंदु होना चाहिए।

न्यूमेटिक सिस्टम हाइड्रोलिक सिस्टम की तरह होते हैं, लेकिन वे शक्ति संचारित करने के लिए द्रव के बजाय संपीड़ित हवा का उपयोग करते हैं। वे ऊर्जा को नियंत्रित करने और गति उपकरणों को सक्रिय करने के लिए संपीड़ित हवा के निरंतर स्रोत पर भरोसा करते हैं।

विनिर्माण संयंत्र वायवीय ड्रिल और प्रेस चलाने और वस्तुओं को उठाने और सामग्री को स्थानांतरित करने के लिए संपीड़ित हवा का उपयोग करते हैं। फैब्रिकेशन की दुकानें वेल्डिंग, ब्रेजिंग और फॉर्मिंग ऑपरेशन के लिए अधूरे उत्पादों को रखने के लिए एक वायवीय मशीन का उपयोग करती हैं।

हवा कंप्रेसर - एयर कंप्रेसर वातावरण से हवा खींचता है, उस पर दबाव डालता है और संपीड़ित हवा को ट्रांसमिशन सिस्टम में रिलीज करने के लिए एक टैंक में संग्रहीत करता है।

प्राइम ड्राइवर - एक प्राइम ड्राइवर, जैसे इलेक्ट्रिक मोटर या गैस से चलने वाला इंजन, एक एयर कंप्रेसर को शक्ति प्रदान करता है।

डिवाइसेज को कंट्रोल करें - वाल्व दबाव को नियंत्रित करते हैं और प्रवाह और दिशा को नियंत्रित करते हैं।

वायु टैंक - एक टैंक में यांत्रिक उपकरणों की डिलीवरी के लिए संपीड़ित हवा होती है।

एक्चुएटर - ये ऐसे उपकरण हैं जो संपीड़ित हवा से ऊर्जा लेते हैं और इसे यांत्रिक गति में परिवर्तित करते हैं।

हस्तांतरण प्रणाली - पाइप और ट्यूबिंग का एक नेटवर्क संपीड़ित हवा को एक्चुएटर्स तक पहुंचाता है।

दक्षता - हवा की आपूर्ति मुफ्त और असीमित है। संपीड़ित हवा को स्टोर करना, परिवहन करना आसान है और इसे बिना महंगे उपचार के पर्यावरण में छोड़ा जा सकता है।

सरल डिजाइन - एक वायवीय प्रणाली के विन्यास और घटकों में एक सरल डिजाइन होता है और इसे बनाए रखना आसान होता है। वे अधिक टिकाऊ होते हैं और आसानी से क्षतिग्रस्त नहीं होते हैं।

उच्च गति पर काम करने की क्षमता - न्यूमेटिक सिस्टम एक्चुएटर्स को अधिक तीव्र चक्रों में संचालित कर सकते हैं, जैसे पैकेजिंग उत्पादन लाइनों में। प्रवाह दर और दबाव को नियंत्रित करने के लिए दबाव-विनियमन वाल्व का उपयोग करके रैखिक और दोलन आंदोलनों को समायोजित करना आसान है।

स्वच्छता - पर्यावरण को प्रदूषित करने वाले हाइड्रोलिक तरल पदार्थ के लीक होने का कोई खतरा नहीं है। उन कार्यस्थलों में वायवीय प्रणालियों को प्राथमिकता दी जाती है जिन्हें उच्च स्तर की सफाई की आवश्यकता होती है। निकास वायु उपकरण वायुमंडल में वापस छोड़ी जा रही हवा को साफ करते हैं।

कम महंगा - वायवीय घटक कम खर्चीले होते हैं, और निर्माण क्षेत्रों में संपीड़ित हवा व्यापक रूप से उपलब्ध होती है। हाइड्रोलिक सिस्टम की तुलना में रखरखाव की लागत कम है।

संचालित करने के लिए सुरक्षित - वायवीय प्रणालियां आग या विस्फोट के खतरों के बिना ज्वलनशील वातावरण में उपयोग करने के लिए सुरक्षित हैं। वायवीय घटक अधिक गर्म होने पर अधिक गरम नहीं होते हैं या आग नहीं पकड़ते हैं।

कठोर वातावरण में कार्य करने में सक्षम - हाइड्रोलिक्स की तुलना में धूल, उच्च तापमान और संक्षारक वातावरण का वायवीय प्रणालियों पर कम प्रभाव पड़ता है।

कम शक्ति - न्यूमेटिक सिस्टम आमतौर पर 150 साई से कम पर काम करते हैं और एक्चुएटर्स पर कम कुल बल प्रदान करते हैं। वायवीय सिलेंडर आमतौर पर छोटे होते हैं और भारी भार को संभालने की शक्ति नहीं रखते हैं।

शोर - एयर कंप्रेशर्स अधिक शोर उत्पन्न करते हैं, और एक्चुएटर्स से निकलने पर संपीड़ित हवा शोर करती है।

रफ मूवमेंट - क्योंकि हवा संपीड़ित होती है, वायवीय एक्ट्यूएटर्स की गति खुरदरी हो सकती है, जिससे सिस्टम की गति की सटीकता कम हो जाती है। पिस्टन की गति असमान है। हाइड्रोलिक्स मूवमेंट स्मूद हैं।

हवा के पूर्व उपचार की जरूरत है - उपयोग करने से पहले, हवा को पानी और धूल के कणों को हटाने के लिए प्रसंस्करण की आवश्यकता होती है। यदि ऐसा नहीं किया जाता है, तो नियंत्रण उपकरणों और गतिमान घटकों के बीच बढ़ा हुआ घर्षण भाग खराब कर देगा और समय से पहले मरम्मत या प्रतिस्थापन की आवश्यकता होगी।

हाइड्रोलिक एक्ट्यूएटर उन संचालन के लिए अधिक उपयुक्त हैं जिन्हें उच्च बल की आवश्यकता होती है। वे ऊबड़-खाबड़ हैं और समान आकार के पिस्टन के साथ वायवीय एक्ट्यूएटर की तुलना में 25 गुना अधिक बल उत्पन्न कर सकते हैं। हाइड्रोलिक सिस्टम 4,000 साई तक भी काम कर सकते हैं। वायवीय एक्ट्यूएटर आमतौर पर 150 साई से कम होते हैं।

हवा और दबाव के नुकसान की संपीड्यता वायवीय प्रणालियों की दक्षता को कम करती है। जब एक्ट्यूएटर हिल नहीं रहे हों तब भी कंप्रेसर को लाइनों में दबाव बनाए रखने के लिए लगातार चलना चाहिए; हाइड्रोलिक सिस्टम पंप चलाने के बिना निरंतर दबाव रख सकते हैं।