Sula ndéanaimid plé ar tharchur fuinnimh trí leachtanna, ní mór dúinn roinnt airíonna leachtanna a thuiscint agus conas a tharchuireann fórsa tríuthu. Cabhróidh sé seo linn tuiscint a fháil ar chúis an bhfuil hidriliúchán mar atá sé.

Leacht

Is é an t-ghlanadhaí aon ábhar nach bhfuil a chumraí socrútha. Tá leachtanna agus gásanna san áireamh.

Dearg

Tá leacht, cosúil le gás, déanta as móilíní. Ach, ina ionad an gháis, tá na móilíní i leacht tarraingthe go dlúth le chéile — ach ní chomh dian sin go bhfuil siad ceangailte i suíomhanna socrútha mar atá i solad.

Figiúr 2-1: Tá móilíní na leachta (an bun) curtha le chéile go dlúth agus i mbosca ag gluaiseacht, agus móilíní an gháis (an barr) ar fad ó chéile.

Fuinnimh cheimiceach na móilíní

Tá na móilíní laistigh den leacht i mbosca i gcónaí — fiú nuair a léiríonn an leacht go hiomlán ciúin. Tá siad ag slidáil agus ag glacadh thar a chéile i gcónaí. Glacann an gluaiseacht mhóilíneach seo an t-ainm ‘fuinnimh istigh den leacht’.

Tógann leachtanna cruth a gcumadóra

Mar gheall ar an sliabháil mhóilíneach seo leanúnach, is féidir le haghaidh leacht a rith agus a lánú aon chomhthionól a sheasann ann. An bhfuil mórán leachta ann nó beagán, tá sé i gcónaí i bhfoirm an chomhthionóla. Tá an cumas seo dlúthcheangailte le viscosacht, a phléitear sa chapaillí níos déanaí.

Tá leachtaí go dtí mír áirithe neamhshaintréithe

Mar gur fheictear na móilíní leachta i gceangal díreach lena chéile, bíonn iad mar an gcéanna le caillteáin i gcoinníoll amháin tábhachtach: tá siad go dtí mír áirithe neamhshaintréithe — ní féidir iad a chur isteach i volaim níos lú go mór.

Is é sin an fáth go dtagann scubaí isteach sa uisce ar a gcosanna nó ar a lámha (an ‘iontráil ghoinne’) seachas dul isteach leis an mbolg. Ní féidir leis an uisce bogadh amach go tapa leis an ndomhan leathanaigh mór nuair a thagann sé i dteagmháil leis, agus is cosúil le hitheal caillteáin an tionchar. Scoilteann na cosa nó na lámha an t-uisce le limistéar bheag, agus tá an limistéar beag seo ina chúis le heitleán níos lú ar an tionchar.

Mar gur féidir le leacht a bheith go dtí mír áirithe neamhshaintréithe agus mar gheobhann sé foirm aon chomhthionóla, tá buntáiste fíorshuntasach aige maidir le fórsa a aistriú.

Aistriú Fórsa

Is féidir le na ceithre modh aistriú fuinnimh (meicniúil, leictreach, hidrálach, agus pniomatach) fuarú an fhuinneamh státaigh (fuinneamh potainseálach) agus an fhuinneamh dhinimiciúil (fuinneamh gineach) go dtí. Nuair a aistrítear fórsa státaigh trí leacht, tarlaíonn rud speisialta.

Fórsa a aistrítear trí leacht

Ina theannta le fórsa a ghníomhaíonn ar sholad, aistrítear fórsa a chuirtear ar leacht atá faoi bhrú tríomh an leachta mar bhrú — agus is ionann an brú ag gach pointe sa leacht.

Más féidir linn brú a chur ar phistún bog atá suite ar bharr coimeádáin lán le leacht, ansin cuireann an fórsa a úsáideann muid brú i bhfeidhm, agus aistrítear an brú sin go cothrom i ngach treo tríomh an leachta.

Cibé conas a chruthaíodh an brú — trí pistún, trí lámh, trí thiomantas, trí spriong, trí aer a chur faoi bhrú, nó trí aon chombináid acu — nuair a bheidh sé laistigh de leacht atá faoi bhrú, athrófar an fórsa go brú agus aistrítear é go cothrom ar fud an leachta.

Mar gheall ar an gcaoi a ghlacann leacht le cruth aon choimeádáin, is féidir an brú a aistrítear gan smaoineamh ar chruth an choimeádáin.

Figiúr 2-4: Tugann an bhfuorce ar an mboscaíochta brú sa leacht. Spreadh an bhrú go cothrom i ngach treo — seo an eochair le himreoirí hidrailic.

Dlí Pascal

Is é an oibriúchán a bhaineann le leacht chun bhrú a thabhairt go cothrom i ngach treo a thugtar Dlí Pascal air, darb ainm an fheachtaí a d’fhionn é, Blaise Pascal.

Tá an foirm mhatamaiticiúil de Dhlí Pascal mar an gcéanna leis an bhfoirmle bhrú a cuireadh isteach i gCapitol 1:

Meastóir sprioc

Tomhais an t-inneall bhrú an bhrú atá ag gníomhú ar an leacht sa chóras. Is iad na bealaí is coitianta dá n-úsáidtear i gcórais hidrailic an tomhas tubaide Bourdon agus an tomhas boscaíochta.

Tomhas tubaide Bourdon

Tá méadar tubaí Bourdon comhdhéanta as aghaidh an diala agus léighe. Tugann an léighe ceangal le tubaí fhiáin, corrtha, de mheatal a dtugtar an tubaí Bourdon air. Isteann brú an chórais isteach sa tubaí tríd an mbunáit. De ghnáth tá an scála marcáilte i psi, bar, nó Pa.

Conas a oibríonn an tubaí Bourdon

Nuair a éiríonn brú an chórais níos airde, cuireann an difríocht idir an limistéar taobh istigh agus taobh amuigh den tubaí corrtha an t-iarracht chun é a dhíchoirrú. Cuireann an gluaiseacht seo an léighe ar aghaidh an diala chun an brú a thaispeáint. Is uirlisí cruinneachta iad méadair tubaí Bourdon le cruinneacht idir 0.1% agus 3.0% den scála iomlán; úsáidtear iad i dtástáil labharra nó áit ar bith ar bhfuil cruinneacht tomhais an bhrú tábhachtach.

Méadar cineál na bpistón

Tá tomhas píostóin de chineál comhdhéanta as píostón, spriong chothromaithe, léigheoir agus scála. Tá an brú córas ag gníomhú ar aghaidh an phíostóin, ag brú air i gcoinne na sprionge. Tugann gluaiseacht an phíostóin an léigheoir thar an dial. Tá an scála calaimithe i psi (bar). Is éard atá i bpiostón-tomhais ná rud daingean agus costas-éifeachtach — rogha coitianta le haghaidh monatóireachta an chórais gach lá.

Figiúr 2-6 Tomhas píostóin: brú an chórais a bhreith ar an bpíostón i gcoinne spriong.

Tiontú Brú go bhFórsa Mheicniúil

Is féidir an brú a aistriú trí leacht sealadach ach amháin má shéanann sé go dtí fórsa meicniúil áit eile. Sin é oibre an ghníomhaire (an t-elemint a ghníomhaíonn) — glactar leis an mbhrú hidrilic agus tiontaithear é go fórsa meicniúil.

Is cineál amháin den ghníomhaire é cilindir hidrilic.

Siúlach hidreacail

Glactar leis an mbhrú hidrilic sa chilindir hidrilic agus tiontaithear é go fórsa meicniúil líneach (líneach go díreach). Trí cheanglacha meicniúla oiriúnacha is féidir é a thiontú freisin go gluaiseacht rothlaithe.

Tógáil an rúinne

Tá na codanna bunúsacha rúinne: an bharrail (an tuabhrach), na capaill deireadh, an pistún, an ród pistúin, agus portáin isteach/amach. Tá capall deireadh ar aghaidh gach ceann. Is féidir leis an bpistún sliabháil laistigh den bharrail. Tá an ród ceangailte leis an bpistún. Ceadaíonn portáin isteach agus amach ag gach ceann den bharrail an oil oibre a stiúradh isteach agus amach.

Figiúr 2-8: Cros-shectiún rúinne hidrilic. Tagann an t-oil isteach trí phort amháin, brúnn an pistún é, agus snaíonn an ród. Tugann an t-oil a fhágann an port eile ar ais go dtí an tanc.

Conas a oibríonn rúinne

Nuair a chéanglaítear port isteach an rúinne leis an gcóras, bíonn an rúinne mar chuid den chóras. Tarraingíonn an brú ó phointe A tríd an gcóras go dtí an pistún laistigh den rúinne. Tá an brú sin ag gníomhú ar fheachtas an pistúin ag cruthú fórsa meicniúil ag pointe B — ag deireadh an róid.

Brú a chur isteach

Nuair a tharlaíonn an brú tríd leacht sealaithe, tá cuid de na páirteanna ag bogadh chun an brú a ghiniúint. I ngach sampla go dtí seo, is é an pistún an chuid atá ag bogadh. Má roinntear an fórsa ar fheachtas an pistúin, faightear an brú sa chóras (P = F/A).

Iamhú Fórsa Mheicniúil

Is féidir le hidrailicí an fórsa meicniúil a mhéadú (a iolrú). Maidir leis an bhfachtóir iolrúcháin, tá sé ag brath ar limistéar píostún an chilindir hidrailicigh (in² nó cm²). Mar a thugtar an brú go cothrom ar fud leithéid leathnaí, má tá an píostún aschuir níos mó ná an píostún ionchuir, is mó an fórsa aschuir ná an fórsa ionchuir.

Sampla: Tá fórsa de 5,000 lbs (22,200 N) ag gníomhú ar phíostún le limistéar 10 in² (64.52 cm²), ag cruthú brú:

Tá an céanna 500 psi ag gníomhú ar phíostún aschuir 15 in² (96.78 cm²):

Figiúr 2-9 Iolrúchán fórsa meicniúil. Tugtar an céanna brú ar an dá phíostún, ach tá fórsa níos mó ag an bpíostún níos mó. F = P × A.

Lárnán Brú

Is féidir le cur chuige a tharlaíonn brú (a dtugtar freisin 'boistéir' air) brú hidrálach a mhéadú. Úsáideann sé dhá pistún ceangailte le haon ród taobh istigh de theach amháin le portanna ionchuir, aschuir agus díolaithe. Is é an pistún mór a aimsíonn brú an chórais; is é an fórsa a gheineann sé a churtha ar an bpistún beag, a thagann le brú aschuir airde mar gheall ar a limistéar níos lú.

Conas a oibríonn cur chuige a tharlaíonn brú

Is é an pistún mór a aimsíonn brú an chórais agus a aistriú ann an fórsa sin trí an ród go dtí an pistún beag. Mar gheall ar limistéar an phistúin bhig a bheith níos lú, tá brú an aschuir ag an deireadh ina bhfuil an pistún beag airde — is é sin, tá an brú tarlaíte.

Sampla: Tá fórsa de 5,000 lbs (22,200 N) ag gníomhú ar an bpistún mór (limistéar: 15 in² / 96.78 cm²). Brú = 333 psi (22.9 bar). Aistrithear an fórsa sin go dtí an bpistún beag (limistéar: 0.76 cm²). Brú aschuir = 5,000 lbs / 0.76 cm² × (1/10,000) = 2,000 psi (137.9 bar). Fórsa aschuir = 30,000 lbs (133,200 N).

Úsáid coitianta le cur chuige a tharlaíonn brú is ea i gclampaí.

Figiúr 2-11: Lárnán brú. Iarrann an pistún mór a bhfuil an fórsa air ar an bpistún beag, a bhfuil achar níos lú go mór air — ag cruthú brú níos airde go mór ag an aschur.

Aistriú Fuinnimh Uisce

Is é aidhm úsáide hydraulics (nó aon modh eile aistriú fuinnimh) i mbuailcín é obair úsáideach a dhéanamh. Chun cilindir obair a dhéanamh, caithfidh sé fórsa a chur ar an liathróid agus é a bhuailt thar fad — mar sin, tá gá le comhpháirt sa chóras a féadfaí fuinnimh a úsáid chun sruth leanúnach de uisce a sholáthar.

Chunntaí hidrachlaíoch

Gach rud a d’fheicimis go dtí seo a chruthaíonn brú i n-uisce sealaithe úsáideann pistúin agus cilindirí. Cuireann an pistún an fórsa isteach; sealann an cilindir an t-uisce. Glaoitear an cineál gléas seo ar ‘acumhaltaí’.

Is féidir le acumhaltaí fuinnimh potanstaí an uisce faoi bhrú a stóráil. Is féidir an fuinnimh potanstaí atá stóráilte a thiontú go fuinnimh oibre (sruth agus brú).

Sampla: Soláthraíonn cumascán 500 psi (34.5 bar) brú chun lucht a bhrú. De na 500 psi a stóráiltear, úsáidtear 400 psi (27.6 bar) chun an t-ádh fhoréigneach a threisiú, agus tiontaítear an brú atá fágtha i rith le lucht a bhogadh.

Tá teorainn ar chumascáin: má tá an lucht an-mhór, b’fhéidir nach mbeadh go leor brú ann chun é a threisiú, mar sin ní dhéanfar aon obair. Agus nuair a scaoileann an leacht stóráilte go hiomlán, ní bhíonn rith níos mó ann.

Chun an méid brú a úsáid chun an lucht a threisiú agus rith a sholáthar go leanúnach, is gá gléas eile — an pumpa hidriliúil a dhéanann aistriú dearfach.

Figiúr 2-12 Oibríocht an chumascáin. Is féidir leis an mbhrú stóráilte lucht a bhrú, ach nuair a chaitear an leacht, stopann an rith — ní féidir leis an gcumascán oibriú leanúnach a choinneáil amháin.

Pumpa Hidriliúil a Dhéanann Aistriú Dearfach

Tá pompáil a thagann ó ionad sonrach ag cruthú sruth leanúnach leithidí trí ghluaiseacht inmheánach athráilte nó rotharach. Soláthraíonn sé an t-éineorga ghníomhach (sruth) agus an t-éineorga bhrú — an t-éineorga oibre a úsáidtear chun obair uisceolaíochta leanúnach a dhéanamh.

Pompáil phistin a ghlacann leis an gclaonadh

Tá pistin a ghlacann leis an gclaonadh nasctha le hinneall nó le motor leictreach trí chranc nó cam. Tá ceann de na ballaí seiceála cineál liathróide ann ag an mbéal isteach agus ag an mbéal amach. Nuair a tharraingítear an pistin amach, méadaíonn an toirt inmheánach, oscailtear an liathróid isteach agus rithim an leithid isteach. Nuair a bhíonn an pistin ag brú isteach, laghdaíonn an toirt, éiríonn an brú, dúntear an liathróid isteach agus oscailtear an liathróid amach — ag brú an leithid isteach sa chóras. Tá sruth púlsáilte á tháirgeadh ag gluaiseacht leanúnach ar aghaidh agus ar ais; is féidir an brú a bheith ar bith atá de dhíth ar an gcóras.

Figiúr 2-13 Pompáil phistin a ghlacann leis an gclaonadh. Gluaiseann an pistin isteach agus amach, ag tarraingt ola isteach trí an seiceáil isteach agus ag brúthar amach trí an seiceáil amach.

Pompáil rotharach a thagann ó ionad sonrach

Is é an bomba rotharach le fáil is minice a úsáidtear i gcórais uisceolaíochta tionsclaíocha. Tá sreabhadh cothrom, brúite a thugann sé amach agus is éasca é a ollú le motor leictreach nó le himreoir. Aistríonn gach réimniú den eileamh rotharach toirt shonrach leithidí.

Tógáil bomba rotharach

Tá bomba rotharach comhdhéanta as cás agus cruinniú rotharach. Tá iontráil agus amachtráil sa chás. Tá an cruinniú rotharach freagrach as an tsreabhadh agus an bhrú. Taispeánann an sampla atá le feiceáil rotor agus bláisí a d’fhéadfadh a scuabadh go saor in aisce isteach agus amach as na slits i mbun an rotora.

Conas a oibríonn pomp rothartha

Tá an cruinniú rothartha suite go heacnach (as lár) taobh istigh den chás agus ceangailte leis an ngluaisteoir príomhchumhachtach leis an róthar reatha — rothlaíonn an rotar. Mar a rothlaíonn an rotar, tarrann an fórsa laistigh ón rothlú na mbanna amach i dtreo mhuirí an chás, ag cruthú seomraí sealaithe. Ar an taobh ionchuir, méadaíonn toirt an tseomra, agus tarraingtitear an leacht isteach. Ar an taobh aschuir, laghdaíonn an toirt, agus éiríonn an bhrú, agus phuistear an leacht amach den chóras. Ní thugann an pumpa ach brú cothrom leis an gcoimhlint is lú sa chóras — níos mó ná sin.

Figiúr 2-15: Pumpa bhanna rothartha. Cruthaíonn na banna sealaithe in aghaidh mhúr an chás seomraí a mhéadaíonn (ionchur) agus a laghdaíonn (aschur) mar a rothlaíonn an rotar.

Coimhlint agus Brú

I gcóras hidrálach, tá an bhrú agus an t-áisghabháil díreach gaolmhar le chéile. Tugann an phumpa an leacht isteach sa chóras; socránnar an leibhéal brú de réir an leibhéil áisghabhála. Áisghabháil ard → brú ard; áisghabháil íseal → brú íseal. Cinntíonn an t-áisghabháil le rith na leachta cé mhéad brú a tháirgeann sé.

Áisghabháil ar phumpa

Tá dhá chineál áisghabhála romhainn phumpa: áisghabháil lucht agus áisghabháil rith. Má sheachnaímid áisghabháil rith, is é an t-áisghabháil lucht an t-aon áisghabháil atá ann. Má theastaíonn 200 psi (13.8 bar) chun an t-áisghabháil lucht a threisiú, tá 200 psi á tháirgeadh ag an bpumpa agus tá fuinneamh oibre hidrálach á stiúradh isteach sa ghníomhaire, a bhogann an lucht ansin.

Tá áisghabháil rith i gcónaí ann. Cuireann sí an phumpa i mbun níos mó fuinneamh a tharraingt ón ngluaisteoir príomhúil agus brú níos airde a tháirgeadh chun é a threisiú.

Figiúr 2-16 Áisghabháil agus brú. Éiríonn brú na pumpa chun aon áisghabháil iomlán a threisiú — áisghabháil lucht agus áisghabháil rith (frictiún).

Tionchar fuinneamh breise

Ní thugann an bonn an breis eirge a chuirtear isteach sa leacht chun an t-áitríomh srutha a dhéanamh i ngníomhaire hidrálach úsáideach — is é an frithshráid srutha a chaitheann é. Ní chailltear an t-eirge seo i bhfhoilsiú na comhionannais; is isteach i gceartchúrsa teochta a thagann sé, rud a ardóidh teocht an leachta. Is é an teocht seo an neamhéifeachtacht an chórais.

Luas agus Ráta Srutha

I gcóras hidrálach dheinimh (srutha), bogann an leacht trí phíopaí ag luas áirithe (luas). Tomhaistear an luas i bft/s (troighneacha in a secund) nó i m/s.

Is é an toirt leachta a théann thar phointe i gcaoi ama ar leith an ráta srutha. I gcórais hidrálacha is minic a úsáidtear an t-aonad gpm (gallún Meiriceánach in a nóiméad) nó Lpm (litreacha in a nóiméad).

Tá an luas agus an ráta srutha gaolmhar le chéile: chun coimeádán 5-gal (18.95 L) a líonadh i gceann amháin trí phíopa mhór, bogann an leacht ag 10 ft/s (3.04 m/s). Trí phíopa leath chomh mór, caithfidh an leacht bogadh ag 20 ft/s (6.10 m/s) chun an céanna 5 gpm a sholáthar. Tá an ráta srutha mar an gcéanna; tá an luas difriúil.

Figiúr 2-17 An luas srutha chéanna, an luas éagsúil. I mbuailí níos lú, caithfidh an leacht bog aistriú níos tapúla chun an toirt chéanna a thránsfóráil in minute.

Tá teocht ag baint le friction

Tá teocht ag baint le leacht a shroichíonn tríd na buailí hidrálacha mar gheall ar friction — is mó an teocht a ghinntear agus is tapúla an sruth. I dtuairimí tionsclaíocha, is iad 15 troigh/s (4.572 m/s) an luas molta don leacht laistigh de na buailí idir an pomp agus an gníomhaire.

Tá teocht ag baint le ciorcail

Nuair a thagann leacht ag sruth go dtí ciorcal i mbuailí díreach, caithfidh sé treo a athrú go tobann. Tá coláidí ann idir mholáin an leachta féin agus idir na moláin agus an bhalla buaile — tá teocht ag baint leis sin freisin. Ag brath ar mhéid na buaile, is féidir le ciorcal 90° amháin teocht a ghinteadh chomh fada le roinnt troigh de bhuailí díreach.

Idirdhearcadh brú

Is é an difríocht i bpresúr an difríocht idir an bpresúr ag aon dhá phointe sa chóras. Léiríonn an difríocht i bpresúr dhá rud:

1. Léiríonn sé go bhfuil fuinneamh oibre hidrálach (leacht faoi bhréag agus ag sruth) láithreach idir an dá phointe sin.
2. Tugann sé le fáil an méid fuinniú hidriliúil a thabharfar isteach i teocht idir an dá phointe sin.

Sampla: léann an t-iascra bhréige 1 200 psi (13.79 bar); léann an t-iascra bhréige 2 180 psi (12.41 bar). Is é an difríocht = 20 psi (1.38 bar). Ciallaíonn sé seo:

3. Rithimh an leacht ón n-iascra bhréige 1 i dtreo an t-iascra bhréige 2.
4. tugadh 20 psi d’fhuinniú hidriliúil isteach i teocht trí thréith rithimh idir an dá iascra bhréige.

Figiúr 2-19 Difríocht bhréige. Taispeánann an titim 20 psi ar an gceann seo den phíobáil go bhfuil rithimh ann agus go mheasann sé an fuinniú hidriliúil a chailltear mar theocht thréith.

Dearadh chun Teocht a Laghdú i Sistéimeanna Hidriliúla

Ciallaíonn fuinniú hidriliúil a thabhairt isteach i teocht gur ag cailliúint fuinniú atá an córas. Chun an éifeachtúlacht a fheabhsú, caithfidh na dearthóirí viscosacht an oil cheart a roghnú, an méid piobáil a shocrú go ceart, agus an uimhir phuinní agus comhpháirtí a laghdú go dtí an méid is lú. Léiríonn gach ceann de na nithe seo an t-áit a laghdaíonn an t-ádh rithimh agus mar sin laghdaíonn an fuinniú a chailltear mar theocht.

Figiúr 2-20 Giniúint teochta i gciorcad fíor. Déanann gach piob, gach comhpháirt, gach ciorcal agus gach válv a chuid don titim bhréige agus don cailliúint fuinniú.