திரவங்கள் மூலம் ஆற்றலை மாற்றுவதைப் பற்றி பேசுவதற்கு முன், திரவங்களின் சில பண்புகளையும், அவற்றின் வழியாக விசை எவ்வாறு மாற்றப்படுகிறது என்பதையும் நாம் புரிந்துகொள்ள வேண்டும். இது நமக்கு ஹைட்ராலிக்ஸ் எவ்வாறு செயல்படுகிறது என்பதைப் புரிந்துகொள்ள உதவும்.

சரக்கு

திரவம் என்பது வடிவம் இல்லாத ஏதேனும் பொருளாகும். திரவங்களில் திரவங்களும், வாயுக்களும் அடங்கும்.

தீர்ந்த

திரவம் ஒரு வாயுவைப் போலவே மூலக்கூறுகளால் ஆனது. ஆனால் வாயுவிலிருந்து வேறுபட்டு, திரவத்தில் உள்ள மூலக்கூறுகள் ஒன்றோடொன்று நெருக்கமாக இழுக்கப்படுகின்றன — இருப்பினும், அவை திடப்பொருளில் உள்ளது போல நிலையான இடங்களில் உறுதியாக பதிக்கப்படவில்லை. இதுவே திரவம் சுதந்திரமாக ஓடுவதற்கும், அதன் கொள்கலனின் வடிவத்தை எடுப்பதற்கும் காரணம்.

படம் 2-1: திரவ மூலக்கூறுகள் (கீழே) நெருக்கமாக அடுக்கப்பட்டுள்ளன மற்றும் தொடர்ந்து இயங்கிக்கொண்டே இருக்கின்றன, அதே நேரத்தில் வாயு மூலக்கூறுகள் (மேலே) வெகு தூரத்தில் உள்ளன.

மூலக்கூறு இயக்க ஆற்றல்

திரவத்தின் உள்ளே உள்ள மூலக்கூறுகள் எப்போதும் இயங்கிக்கொண்டே இருக்கின்றன — திரவம் முற்றிலும் சீராகத் தோன்றினாலும் கூட. அவை தொடர்ந்து ஒன்றை ஒன்று நழுவிக்கொண்டே இருக்கின்றன. இந்த மூலக்கூறு இயக்கம் திரவத்தின் உள் ஆற்றல் எனப்படுகிறது.

திரவங்கள் தங்கள் கொள்கலனின் வடிவத்தை எடுக்கின்றன

இந்த மாறாத மூலக்கூறு சரிவு காரணமாக, ஒரு திரவம் ஓடுகிறது மற்றும் அதனை ஏற்றும் எந்தவொரு கொள்கலனின் வடிவத்தையும் நிரப்புகிறது. திரவத்தின் அளவு அதிகமாக இருந்தாலும் அல்லது குறைவாக இருந்தாலும், அது எப்போதும் கொள்கலனின் வடிவத்தை எடுத்துக்கொள்கிறது. இந்த தன்மை பாகுத்தன்மை (viscosity) உடன் நெருக்கமாக தொடர்புடையது, இது பின்னர் வரும் அத்தியாயங்களில் விளக்கப்படும்.

திரவங்கள் ஒப்பீட்டளவில் சுருங்கக்கூடியவை அல்ல

திரவ மூலக்கூறுகள் அருகருகே அடுக்கப்பட்டிருப்பதால், திரவங்கள் ஒரு முக்கிய வழியில் திண்மங்களைப் போலவே நடத்தை புரிகின்றன: அவை ஒப்பீட்டளவில் சுருங்கக்கூடியவை அல்ல — அவற்றை குறிப்பிடத்தக்க அளவில் சிறிய கனஅளவாகச் சுருக்க முடியாது.

இதனால்தான் துளையிடுபவர்கள் (divers) தங்கள் கால்களை முன்னே வைத்து அல்லது கைகளை முன்னே வைத்து ("கத்தி நுழைவு") நீரில் குதிக்கின்றனர்; வயிற்றில் விழும் முறையில் (belly-flopping) குதிப்பதை தவிர்க்கின்றனர். ஒரு பெரிய தட்டையான பரப்பு நீரை வேகமாக விலக்க முடியாது, எனவே அந்த தாக்கம் ஒரு திண்மத்தில் விழுவதைப் போலவே இருக்கும். கால்கள் அல்லது கைகள் சிறிய பரப்பளவில் நீரைப் பிளக்கின்றன, இதனால் தாக்குதலின் விசை மிகவும் குறைவாக இருக்கும்.

ஒரு திரவம் ஒப்பீட்டளவில் சுருங்கக்கூடியது அல்ல மற்றும் எந்தவொரு கொள்கலனின் வடிவத்தையும் எடுத்துக்கொள்வதால், விசையை மாற்றுவதில் அதற்கு உண்மையிலேயே ஒரு நன்மை உள்ளது.

விசை மாற்றம்

ஆற்றலை மாற்றுவதற்கான நான்கு முறைகள் (இயற்பியல், மின்சாரம், திரவ இயக்கவியல், வளிம இயக்கவியல்) அனைத்தும் ஸ்டாட்டிக் விசை (சாத்தியமான ஆற்றல்) மற்றும் டைனமிக் விசை (இயக்க ஆற்றல்) ஆகிய இரண்டையும் மாற்றும்.

திரவத்தின் மூலம் விசை மாற்றப்படுதல்

திடப்பொருளில் செயல்படும் விசைக்கு மாறாக, ஒரு முடிந்த திரவத்தின் மீது செலுத்தப்படும் விசை அழுத்தமாக முழு திரவத்திலும் பரவுகிறது — மேலும் அந்த அழுத்தம் திரவத்தின் எல்லா புள்ளிகளிலும் சமமாக இருக்கும்.

நிரம்பிய திரவத்தால் நிரப்பப்பட்ட கொள்கலனின் மேற்புறத்தில் அமைந்துள்ள நகரக்கூடிய பிஸ்டனை நாம் தள்ளினால், நாம் செலுத்தும் விசை அழுத்தத்தை உருவாக்கும், மேலும் அந்த அழுத்தம் திரவத்தின் எல்லா திசைகளிலும் சமமாக பரவும்.

அழுத்தம் எவ்வாறு உருவாக்கப்பட்டது என்பது முக்கியமில்லை — பிஸ்டன், கை, ஈர்ப்பு விசை, சுருண்ட ஸ்பிரிங், செறிவூட்டப்பட்ட காற்று அல்லது ஏதேனும் ஒரு கலவை மூலம் அது உருவாக்கப்பட்டிருக்கலாம் — ஆனால் ஒரு முடிந்த திரவத்திற்குள் நுழைந்த பின், விசை அழுத்தமாக மாறி முழு திரவத்திலும் சமமாக பரவும்.

திரவம் எந்த கொள்கலனின் வடிவத்தையும் எடுத்துக்கொள்வதால், கொள்கலனின் வடிவத்தைப் பொறுத்து அழுத்தம் எவ்வாறும் பரவ முடியும்.

படம் 2-4: பிஸ்டனின் மீது செயல்படும் விசை திரவத்தில் அழுத்தமாக மாறுகிறது. அந்த அழுத்தம் அனைத்து திசைகளிலும் சமமாகப் பரவுகிறது — இதுதான் ஹைட்ராலிக்ஸின் முக்கிய கோட்பாடு.

பாஸ்கலின் விதி

திரவம் அழுத்தத்தை அனைத்து திசைகளிலும் சமமாகக் கடத்தும் பண்பு, அதன் கண்டுபிடிப்பாளர் பிளேஸ் பாஸ்கல் பெயரில் 'பாஸ்கலின் விதி' என அழைக்கப்படுகிறது.

பாஸ்கலின் விதியின் கணித வடிவம், அத்தியாயம் 1இல் அறிமுகப்படுத்தப்பட்ட அழுத்த வாய்ப்பாட்டுடன் ஒத்திருக்கிறது:

அழுத்த அளவுகாட்டிகள்

அழுத்த அளவிடும் கருவி (பிரெஷர் கேஜ்), அமைப்பில் உள்ள திரவத்தின் மீது செயல்படும் அழுத்தத்தை அளவிடுகிறது. ஹைட்ராலிக் அமைப்புகளில் பயன்படுத்தப்படும் இரண்டு பொதுவான வகைகள்: போர்டன் குழாய் அழுத்த அளவிடும் கருவி மற்றும் பிஸ்டன் வகை அழுத்த அளவிடும் கருவி.

போர்டன் குழாய் அழுத்த அளவிடும் கருவி

ஒரு பூர்டன் குழாய் அளவிடும் கருவி என்பது ஒரு வட்ட முகப்பு மற்றும் ஒரு சுட்டிக்காட்டியைக் கொண்டது. இந்த சுட்டிக்காட்டி ஒரு வளைந்த, நெகிழ்வான உலோகக் குழாயுடன் (பூர்டன் குழாய்) இணைக்கப்பட்டுள்ளது. அமைப்பின் அழுத்தம் குழாயினுள் பிரவேசிக்கும் வாயில் வழியாக உள்ளே பிரவேசிக்கிறது. அளவீட்டு அளவுகோல் பொதுவாக psi, bar அல்லது Pa ஆகியவற்றில் குறிக்கப்படுகிறது.

பூர்டன் குழாய் எவ்வாறு செயல்படுகிறது?

அமைப்பின் அழுத்தம் அதிகரிக்கும்போது, வளைந்த குழாயின் உள் மற்றும் வெளி பரப்பளவுகளுக்கு இடையேயான வேறுபாடு அதனை நேராக்க முயற்சிக்கிறது. இந்த நேராக்கும் இயக்கம் சுட்டிக்காட்டியை வட்ட முகப்பில் ஓடச் செய்து, அழுத்தத்தைக் குறிக்கிறது. பூர்டன் குழாய் அளவிடும் கருவிகள் துல்லியமான கருவிகளாகும்; இவற்றின் துல்லியம் முழு அளவுகோலின் 0.1% முதல் 3.0% வரை இருக்கும்; இவை ஆய்வக சோதனைகளில் அல்லது அழுத்த அளவீட்டுத் துல்லியம் மிக முக்கியமான இடங்களில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

பிஸ்டன் வகை அளவிடும் கருவி

பிஸ்டன் வகை கேஜ் என்பது ஒரு பிஸ்டன், சமநிலை ஸ்பிரிங், சுட்டிக்காட்டி (பாயிண்டர்) மற்றும் அளவுகோல் ஆகியவற்றைக் கொண்டது. அமைப்பின் அழுத்தம் பிஸ்டனின் முகப்பில் செயல்பட்டு, அதனை ஸ்பிரிங்கிற்கு எதிராகத் தள்ளுகிறது. பிஸ்டனின் இயக்கம் சுட்டிக்காட்டியை டயல் மீது நகர்த்துகிறது. அளவுகோல் psi (பார்) அலகில் கேலிப்ரேட் செய்யப்பட்டுள்ளது. பிஸ்டன் கேஜ்கள் உறுதியானவை மற்றும் பொருளாதார ரீதியாக சிறந்தவை — அன்றாட அமைப்பு கண்காணிப்புக்கு பொதுவாக தேர்ந்தெடுக்கப்படும் விருப்பமாகும்.

படம் 2-6: பிஸ்டன் வகை கேஜ் — அமைப்பின் அழுத்தம் பிஸ்டனை ஸ்பிரிங்கிற்கு எதிராகத் தள்ளுகிறது. பிஸ்டனின் இடப்பெயர்ச்சி சுட்டிக்காட்டியை இயக்குகிறது.

அழுத்தத்தை இயந்திர விசையாக மாற்றுதல்

ஒரு சீல் செய்யப்பட்ட திரவத்தின் மூலம் அழுத்தத்தை கடத்துவது அழுத்தத்தை ஏதேனும் ஒரு இடத்தில் மீண்டும் இயந்திர விசையாக மாற்ற முடியுமானால் மட்டுமே பயனுள்ளதாக இருக்கும். அதுவே செயல்படுத்தி (அக்டுவேட்டர்) இன் பணியாகும் — இது ஹைட்ராலிக் அழுத்தத்தைப் பெற்று, அதனை இயந்திர விசையாக மாற்றுகிறது.

ஹைட்ராலிக் சிலிண்டர் என்பது செயல்படுத்திகளில் ஒரு வகையாகும்.

இயற்றம் உருளை

ஹைட்ராலிக் சிலிண்டர் ஹைட்ராலிக் அழுத்தத்தைப் பெற்று, அதனை நேர்கோட்டு (நேரியல்) இயந்திர விசையாக மாற்றுகிறது. ஏற்ற இயந்திர இணைப்புகள் மூலம் இதனை சுழற்சி இயக்கமாகவும் மாற்ற முடியும்.

சிலிண்டர் கட்டுமானம்

ஒரு சிலிண்டரின் அடிப்படைப் பாகங்கள்: குழாய் (டியூப்), முனை மூடிகள், பிஸ்டன், பிஸ்டன் கம்பி மற்றும் உள்ளீடு/வெளியீடு துளைகள். ஒவ்வொரு முனையிலும் ஒரு முனை மூடி இருக்கும். பிஸ்டன் குழாயுக்குள் நகருமாறு வழிநடத்தப்படுகிறது. கம்பி பிஸ்டனுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. குழாயின் ஒவ்வொரு முனையிலும் உள்ள உள்ளீடு மற்றும் வெளியீடு துளைகள் வேலை செய்யும் எண்ணெயை உள்ளே செலுத்தவும், வெளியே விடவும் அனுமதிக்கின்றன.

படம் 2-8: ஹைட்ராலிக் சிலிண்டரின் குறுக்கு வெட்டு. எண்ணெய் ஒரு துளையில் நுழைகிறது, பிஸ்டனைத் தள்ளுகிறது, மேலும் கம்பி நீட்டிக்கப்படுகிறது. மற்றொரு துளையிலிருந்து வெளியேறும் எண்ணெய் டேங்கிற்குத் திரும்புகிறது.

சிலிண்டர் எவ்வாறு செயல்படுகிறது

சிலிண்டரின் உள்ளீடு துளை அமைப்புடன் இணைக்கப்படும்போது, சிலிண்டர் அமைப்பின் ஒரு பகுதியாக மாறுகிறது. A புள்ளியிலிருந்து அழுத்தம் அமைப்பின் மூலம் சிலிண்டருக்குள் உள்ள பிஸ்டனுக்கு மாற்றப்படுகிறது. இந்த அழுத்தம் பிஸ்டனின் பரப்பில் செயல்படுவதால், B புள்ளியில் — கம்பியின் முனையில் — இயந்திர விசை உருவாகிறது.

அழுத்தத்தை பயன்படுத்துதல்

அழுத்தம் ஒரு மூடிய திரவத்தின் வழியாக கடத்தப்படும்போது, சில இயக்கத்தில் உள்ள பாகம் அந்த அழுத்தத்தை உருவாக்குகிறது. இதுவரை கொடுக்கப்பட்ட அனைத்து எடுத்துக்காட்டுகளிலும், இயக்கத்தில் உள்ள பாகம் ஒரு பிஸ்டன் ஆகும். விசையை பிஸ்டன் பரப்பளவால் வகுக்கும்போது, அமைப்பில் உள்ள அழுத்தம் கிடைக்கிறது (P = F/A).

இயந்திர விசை பெருக்கம்

ஹைட்ராலிக்ஸ் மூலம் இயந்திர விசையை (மடங்கு) பெருக்க முடியும். இந்த பெருக்க விகிதம் ஹைட்ராலிக் சிலிண்டர் பிஸ்டனின் பரப்பளவைப் (சதுர அங்குலம் அல்லது சதுர சென்டிமீட்டர்) பொறுத்தது. அழுத்தம் ஒரு மூடிய திரவத்தின் வழியாக சமமாக கடத்தப்படுவதால், வெளியீட்டு சிலிண்டர் பிஸ்டனின் பரப்பளவு உள்ளீட்டு பிஸ்டனை விட அதிகமாக இருந்தால், வெளியீட்டு விசை உள்ளீட்டு விசையை விட அதிகமாக இருக்கும்.

எடுத்துக்காட்டு: 5,000 பவுண்ட் (22,200 N) விசை 10 சதுர அங்குலம் (64.52 சதுர சென்டிமீட்டர்) பரப்பளவு கொண்ட பிஸ்டனின் மீது செயல்படுகிறது, இது பின்வரும் அழுத்தத்தை உருவாக்குகிறது:

அதே 500 psi ஒரு 15 சதுர அங்குலம் (96.78 சதுர சென்டிமீட்டர்) வெளியீட்டு பிஸ்டனின் மீது செயல்படுகிறது:

படம் 2-9 இயந்திர விசை பெருக்கம். இரண்டு பிஸ்டன்களிலும் ஒரே அழுத்தம் செயல்படுகிறது, ஆனால் பெரிய பிஸ்டன் அதிக விசையை உருவாக்குகிறது. F = P × A.

அழுத்த பெருக்கி

ஒரு அழுத்த பெருக்கி (வேறுவகையில் 'பூஸ்டர்' எனவும் அழைக்கப்படுகிறது) ஹைட்ராலிக் அழுத்தத்தை வலுப்படுத்த முடியும். இது ஒரே வீட்டிங்கில் உள்ள ஒரு கம்பியால் இணைக்கப்பட்ட இரண்டு பிஸ்டன்களைப் பயன்படுத்துகிறது; இதில் உள்ளீடு, வெளியீடு மற்றும் வடிவு துளைகள் உள்ளன. பெரிய பிஸ்டன் அமைப்பின் அழுத்தத்தை உணர்கிறது; அது உருவாக்கும் விசை சிறிய பிஸ்டனுக்கு கம்பியின் மூலம் கடத்தப்படுகிறது, ஏனெனில் அதன் பரப்பளவு சிறியதாக இருப்பதால் அது உயர் வெளியீட்டு அழுத்தத்தை உருவாக்குகிறது.

அழுத்த பெருக்கி எவ்வாறு செயல்படுகிறது

பெரிய பிஸ்டன் அமைப்பின் அழுத்தத்தை உணர்ந்து, அந்த விசையை கம்பியின் மூலம் சிறிய பிஸ்டனுக்கு கடத்துகிறது. சிறிய பிஸ்டனின் பரப்பளவு குறைவாக இருப்பதால், சிறிய பிஸ்டன் முனையில் வெளியீட்டு அழுத்தம் அதிகமாக இருக்கும் — அழுத்தம் பெருக்கப்படுகிறது.

எடுத்துக்காட்டு: 5,000 பவுண்ட் (22,200 என்) விசை பெரிய பிஸ்டனின் மீது (பரப்பளவு: 15 சதுர அங்குலம் / 96.78 சதுர சென்டிமீட்டர்) செயல்படுகிறது. அழுத்தம் = 333 பிஎஸ்ஐ (22.9 பார்). இந்த விசை சிறிய பிஸ்டனுக்கு (பரப்பளவு: 0.76 சதுர சென்டிமீட்டர்) மாற்றப்படுகிறது. வெளியீட்டு அழுத்தம் = 5,000 பவுண்ட் / 0.76 சதுர சென்டிமீட்டர் × (1/10,000) = 2,000 பிஎஸ்ஐ (137.9 பார்). வெளியீட்டு விசை = 30,000 பவுண்ட் (133,200 என்).

அழுத்த மிகைப்பி பொதுவாக பிடிப்பு கட்டமைப்புகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

படம் 2-11: அழுத்த மிகைப்பி. பெரிய பிஸ்டன் தனது விசையை சிறிய பிஸ்டனுக்கு மாற்றுகிறது, அதன் பரப்பளவு மிகவும் சிறியதாக இருப்பதால் — வெளியீட்டில் மிக அதிக அழுத்தத்தை உருவாக்குகிறது.

ஹைட்ராலிக் ஆற்றல் கடத்தல்

ஒரு இயந்திரத்தில் ஹைட்ராலிக்ஸ் (அல்லது ஏதேனும் பிற ஆற்றல் கடத்தல் முறை) பயன்படுத்துவதன் நோக்கம் பயனுள்ள வேலையைச் செய்வதாகும். ஒரு சிலிண்டர் வேலை செய்ய வேண்டுமெனில், அது சுமையின் மீது விசையைச் செலுத்தி, அதை ஒரு தூரம் நகர்த்த வேண்டும் — எனவே இந்த அமைப்புக்கு தொடர்ச்சியான திரவ ஓட்டத்தை வழங்க ஆற்றலைப் பயன்படுத்தக்கூடிய ஒரு கூறு தேவைப்படுகிறது.

ஹைட்ராலிக் ஆக்கியுமுலேட்டர்

இதுவரை நாம் பார்த்திருக்கும் அனைத்தும், ஒரு மூடிய திரவத்தில் அழுத்தத்தை உருவாக்கும் விதமாக பிஸ்டன்கள் மற்றும் சிலிண்டர்களைப் பயன்படுத்துகின்றன. பிஸ்டன் விசையைச் செலுத்துகிறது; சிலிண்டர் திரவத்தை மூடிப் பாதுகாக்கிறது. இவ்வகை சாதனம் 'அக்கியூமியுலேட்டர்' (சேமிப்புத் தொட்டி) என அழைக்கப்படுகிறது.

ஒரு அக்கியூமியுலேட்டர், அழுத்தத்தின் கீழ் உள்ள திரவத்தின் சாத்தியமான ஆற்றலைச் சேமித்து வைக்க முடியும். அந்தச் சேமிக்கப்பட்ட சாத்தியமான ஆற்றலை பணியாற்றும் ஆற்றலாக (ஓட்டம் மற்றும் அழுத்தம்) மாற்ற முடியும்.

எடுத்துக்காட்டு: 500 psi (34.5 பார்) அழுத்தத்தில் செயல்படும் ஒரு அக்கியூமியுலேட்டர், ஒரு சுமையைத் தள்ள அழுத்தத்தை வழங்குகிறது. சேமிக்கப்பட்ட 500 psi இல், 400 psi (27.6 பார்) சுமையின் எதிர்ப்பை преодолеть பயன்படுத்தப்படுகிறது, மீதமுள்ள அழுத்தம் சுமையை இயக்க ஓட்டமாக மாறுகிறது.

அக்கியூமியுலேட்டர்களுக்கு ஒரு குறைபாடு உள்ளது: சுமை மிக அதிகமாக இருந்தால், அதனை преодолிக்க போதுமான அழுத்தம் இருக்காது, எனவே எந்தப் பணியும் செய்ய முடியாது. மேலும், சேமிக்கப்பட்ட திரவம் முழுவதும் வெளியேறிவிட்ட பின், மேலும் ஓட்டம் இருக்காது.

ஒரு சுமையை преодолிக்க போதுமான அழுத்தத்தை ஏற்படுத்தவும், தொடர்ந்து ஓட்டத்தை வழங்கவும், வேறொரு சாதனம் தேவைப்படுகிறது — அது 'பாசிட்டிவ்-டிஸ்பிளேஸ்மென்ட் ஹைட்ராலிக் பம்ப்' (நேர்மறை இடப்பெயர்ச்சி ஹைட்ராலிக் பம்ப்) ஆகும்.

படம் 2-12: சேமிப்புத் தொகுதியின் செயல்பாடு. சேமிக்கப்பட்ட அழுத்தம் ஒரு சுமையைத் தள்ள முடியும், ஆனால் திரவம் முற்றிலும் தீர்ந்துவிட்டால், ஓட்டம் நின்றுவிடும் — சேமிப்புத் தொகுதி தனியாகத் தொடர்ச்சியான வேலையை நிலைநிறுத்த முடியாது.

நேர்மறை-இடப்பெயர்ச்சி ஹைட்ராலிக் பம்ப்

நேர்மறை-இடப்பெயர்ச்சி பம்ப் என்பது தொடர்ச்சியான திரவ ஓட்டத்தை, உள் அசைவுகளின் (திரும்பும் அல்லது சுழற்றும்) மீண்டும் மீண்டும் நிகழும் செயல்முறையால் உருவாக்குகிறது. இது இயக்க ஆற்றல் (ஓட்டம்) மற்றும் அழுத்த ஆற்றல் ஆகிய இரண்டையும் வழங்குகிறது — தொடர்ச்சியான ஹைட்ராலிக் வேலையைச் செய்வதற்குத் தேவையான வேலை ஆற்றல்.

திரும்பும் பிஸ்டன் பம்ப்

திரும்பும் பிஸ்டன் பம்ப்பில், ஒரு பிஸ்டன் கிராங்க் அல்லது கேம் மூலம் ஒரு முதன்மை இயக்கி (எஞ்சின் அல்லது மின்னோட்ட மோட்டார்) உடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. உள்ளீடு மற்றும் வெளியீடு ஆகிய இரண்டிலும் பந்து வகை சரிபார்ப்பு வால்வுகள் பொருத்தப்பட்டுள்ளன. பிஸ்டன் வெளியே இழுக்கப்படும்போது, உள் கனஅளவு விரிவடைகிறது, உள்ளீட்டு பந்து வால்வு திறக்கிறது மற்றும் திரவம் உள்ளே பாய்கிறது. பிஸ்டன் உள்ளே தள்ளப்படும்போது, கனஅளவு சுருங்குகிறது, அழுத்தம் உருவாகிறது, உள்ளீட்டு பந்து வால்வு மூடுகிறது மற்றும் வெளியீட்டு பந்து வால்வு திறக்கிறது — இதனால் திரவம் அமைப்பிற்குள் தள்ளப்படுகிறது. தொடர்ச்சியான முன்னும் பின்னுமான அசைவு ஒரு துடிப்பு ஓட்டத்தை உருவாக்குகிறது; அழுத்தம் அமைப்பு தேவையாகும் எந்த மதிப்பிலும் இருக்கலாம்.

படம் 2-13: திரும்பிவரும் பிஸ்டன் பம்ப். பிஸ்டன் உள்ளேயும் வெளியேயும் நகர்கிறது; இதனால் எண்ணெய் துவாரத்தின் வழியாக உள்ளே இழுக்கப்படுகிறது மற்றும் வெளியே துவாரத்தின் வழியாக தள்ளப்படுகிறது.

சுழற்றும் நேர்மறை-இடப்பெயர்ச்சி பம்ப்

தொழில்துறை ஹைட்ராலிக் அமைப்புகளில் மிகவும் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் பம்ப் சுழற்றும் நேர்மறை-இடப்பெயர்ச்சி பம்ப் ஆகும். இது ஒப்பீட்டளவில் சீரான, அழுத்தமேற்றப்பட்ட ஓட்டத்தை உருவாக்குகிறது மற்றும் மின்னோட்ட மோட்டார் அல்லது எஞ்சின் மூலம் இயக்குவது எளிது. சுழலும் உறுப்பின் ஒவ்வொரு சுழற்சியும் திரவத்தின் குறிப்பிட்ட கனஅளவை இடப்பெயர்ச்சி செய்கிறது.

சுழற்றும் பம்பின் கட்டமைப்பு

சுழற்றும் பம்பிற்கு ஒரு கவர் (ஹவுசிங்) மற்றும் ஒரு சுழலும் கூறு உள்ளது. கவரில் உள்ளீடு மற்றும் வெளியீடு ஆகியவை உள்ளன. சுழலும் கூறு ஓட்டத்தையும் அழுத்தத்தையும் உருவாக்குகிறது. காட்டப்பட்டுள்ள எடுத்துக்காட்டில் ஒரு ரோட்டர் மற்றும் ரோட்டரின் துளைகளில் தன்னிச்சையாக உள்ளேயும் வெளியேயும் நகரக்கூடிய வேன்கள் உள்ளன.

சுழற்று பம்ப் எவ்வாறு செயல்படுகிறது

சுழற்றும் கூட்டு அமைப்பு வீட்டினுள் மையத்திலிருந்து விலகிய (மையமில்லா) நிலையில் பொருத்தப்பட்டு, இயக்க சுழற்று வடம் மூலம் முதன்மை இயக்கியுடன் இணைக்கப்படுகிறது — இதனால் சுழற்றி சுழல்கிறது. சுழற்றி சுழலும்போது, மையவிலக்கு விசை வான்களை வெளிப்புறமாக வீட்டின் சுவரின் மீது தள்ளுகிறது, இதனால் சீல் செய்யப்பட்ட அறைகள் உருவாகின்றன. உள்ளீட்டுப் பக்கத்தில் அறையின் கனஅளவு அதிகரிக்கிறது, திரவம் உள்ளே இழுக்கப்படுகிறது. வெளியீட்டுப் பக்கத்தில் அறையின் கனஅளவு குறைகிறது, அழுத்தம் உருவாகிறது, மேலும் திரவம் அமைப்பின் வெளியே தள்ளப்படுகிறது. இந்த பம்ப் அமைப்பில் உள்ள குறைந்தபட்ச எதிர்ப்புக்கு சமமான அழுத்தத்தை மட்டுமே உருவாக்குகிறது — அதற்கு மேற்பட்டது எதுவும் இல்லை.

படம் 2-15: சுழற்று வான் பம்ப். சுழற்றி சுழலும்போது, வீட்டின் சுவருடன் தொடர்பு கொண்டு சீல் செய்யப்பட்ட வான்கள் விரிவடையும் (உள்ளீடு) மற்றும் சுருங்கும் (வெளியீடு) அறைகளை உருவாக்குகின்றன.

எதிர்ப்பு மற்றும் அழுத்தம்

ஒரு ஹைட்ராலிக் அமைப்பில், அழுத்தம் மற்றும் எதிர்ப்பு நேரடியாக தொடர்புடையவை. பம்ப் திரவத்தை அமைப்பிற்குள் தள்ளுகிறது; அழுத்தத்தின் அளவு எதிர்ப்பின் அளவைப் பொறுத்தது. அதிக எதிர்ப்பு → அதிக அழுத்தம்; குறைந்த எதிர்ப்பு → குறைந்த அழுத்தம். திரவப் பாய்விற்கு எதிரான எதிர்ப்பு உருவாக்கப்படும் அழுத்தத்தின் அளவைத் தீர்மானிக்கிறது.

பம்ப்பிற்கு ஏற்படும் எதிர்ப்பு

ஒரு பம்ப் இரண்டு வகையான எதிர்ப்புகளைச் சந்திக்கிறது: சுமை எதிர்ப்பு மற்றும் பாய்வு எதிர்ப்பு. பாய்வு எதிர்ப்பை புறக்கணித்தால், ஒரே எதிர்ப்பு சுமை எதிர்ப்புதான். சுமை எதிர்ப்பை преодолеть 200 psi (13.8 பார்) தேவைப்பட்டால், பம்ப் 200 psi அழுத்தத்தை உருவாக்கி, ஹைட்ராலிக் செயல்பாட்டு ஆற்றலை செயல்படுத்தியில் (actuator) செலுத்துகிறது, அதனால் சுமை இயக்கப்படுகிறது.

பாய்வு எதிர்ப்பு எப்போதும் இருக்கும். இது பம்ப்பை முதன்மை இயக்கியிலிருந்து அதிக ஆற்றலை எடுக்கவும், அதனை வெல்ல அதிக அழுத்தத்தை உருவாக்கவும் கட்டாயப்படுத்துகிறது.

படம் 2-16: எதிர்ப்பு மற்றும் அழுத்தம். பம்ப் அழுத்தம், அது சந்திக்கும் மொத்த எதிர்ப்பை (சுமை எதிர்ப்பு + பாய்வு (உராய்வு) எதிர்ப்பு) வெல்ல உயர்கிறது.

கூடுதல் ஆற்றல் மாற்றம்

பாய்வு எதிர்ப்பை வெல்ல பம்ப் திரவத்திற்கு அதிகமாக வழங்கும் ஆற்றல், செயலியில் பயனுள்ள இயற்பியல் வேலை ஆற்றலாக மாற்றப்படுவதில்லை — அது பாய்வு உராய்வால் நுகரப்படுகிறது. இந்த 'நுகரப்பட்ட' ஆற்றல் ஆற்றல் சேமிப்பு விதியின்படி இழக்கப்படுவதில்லை; அது வெப்பமாக மாற்றப்படுகிறது, இது திரவத்தின் வெப்பநிலையை உயர்த்துகிறது. இந்த வெப்பமே அமைப்பின் திறனின்மையாகும்.

வேகம் மற்றும் பாய்வு வீதம்

ஒரு இயக்க நிலையில் (பாய்வு நிலையில்) இயற்பியல் அமைப்பில், திரவம் குறிப்பிட்ட வேகத்தில் (வேகம்) குழாய்கள் வழியாக இயங்குகிறது. வேகம் ft/s (அடி/வினாடி) அல்லது m/s-ல் அளவிடப்படுகிறது.

ஒரு குறிப்பிட்ட புள்ளியின் வழியாக ஒரு நேர அலகில் கடந்து செல்லும் திரவத்தின் கனஅளவு, பாய்வு வீதம் எனப்படுகிறது. இயற்பியல் அமைப்புகளில் இதன் அலகு பொதுவாக gpm (அமெரிக்க காலன்/நிமிடம்) அல்லது Lpm (லிட்டர்/நிமிடம்) ஆகும்.

வேகம் மற்றும் பாய்வு வீதம் இரண்டும் தொடர்புடையவை: ஒரு பெரிய குழாய் வழியாக 5-காலன் (18.95 லிட்டர்) கொள்ளளவு கொண்ட கொள்கலனை ஒரு நிமிடத்தில் நிரப்ப, திரவம் 10 ft/s (3.04 m/s) வேகத்தில் இயங்க வேண்டும். அதே 5 gpm ஐ வழங்க, குழாயின் அளவு பாதி எனில், திரவம் 20 ft/s (6.10 m/s) வேகத்தில் இயங்க வேண்டும். பாய்வு வீதம் ஒன்றே; வேகம் வேறுபட்டது.

படம் 2-17: ஒரே செலுத்து வீதம், வெவ்வேறு வேகம். சிறிய குழாயில், ஒரு நிமிடத்திற்கு ஒரே கனஅளவை கடத்த திரவம் வேகமாக இயங்க வேண்டும்.

உராய்வு வெப்பத்தை உருவாக்குகிறது

இயந்திரவியல் குழாய்கள் வழியாக ஓடும் திரவம் உராய்வின் காரணமாக வெப்பத்தை உருவாக்குகிறது — அது வேகமாக ஓடினால், அதிக வெப்பம் உருவாகிறது. தொழில்துறை பயன்பாடுகளில், எஞ்சினிலிருந்து செயல்படும் பாகத்திற்கு இடையில் உள்ள குழாய்களின் உள்ளே திரவத்தின் பரிந்துரைக்கப்பட்ட வேகம் 15 அடி/வினாடி (4.572 மீ/வினாடி) ஆகும்.

வளைவுகள் வெப்பத்தை உருவாக்குகின்றன

நேரான குழாயில் ஓடும் திரவம் ஒரு வளைவை அடையும்போது திடீரென திசையை மாற்ற வேண்டும். திரவத்தின் மூலக்கூறுகள் ஒன்றுடன் ஒன்று மோதுகின்றன, மேலும் குழாயின் சுவருடனும் மோதுகின்றன — இதுவும் வெப்பத்தை உருவாக்குகிறது. குழாயின் அளவைப் பொறுத்து, ஒரு 90° முனை வளைவு பல அடி நேரான குழாயின் வெப்ப உற்பத்தியை விட அதிக வெப்பத்தை உருவாக்கக்கூடும்.

அழுத்த வேறுபாடு

அழுத்த வேறுபாடு என்பது ஒரு அமைப்பில் ஏதேனும் இரண்டு புள்ளிகளுக்கு இடையேயான அழுத்த வேறுபாடாகும். அழுத்த வேறுபாடு உங்களுக்கு இரண்டு விஷயங்களைச் சொல்கிறது:

1. அந்த இரண்டு புள்ளிகளுக்கு இடையே இயந்திரவியல் செயல்பாட்டு ஆற்றல் (அழுத்தத்தின் கீழ் ஓடும் திரவம்) இருப்பதை இது காட்டுகிறது.
2. இது அந்த இரண்டு புள்ளிகளுக்கு இடையில் ஹைட்ராலிக் ஆற்றல் எவ்வளவு வெப்பமாக மாற்றப்பட்டது என்பதை அளவிடுகிறது.

எடுத்துக்காட்டு: அழுத்த காட்டி 1 என்பது 200 psi (13.79 பார்) ஐக் காட்டுகிறது; அழுத்த காட்டி 2 என்பது 180 psi (12.41 பார்) ஐக் காட்டுகிறது. வேறுபாடு = 20 psi (1.38 பார்). இதன் பொருள்:

3. திரவம் காட்டி 1 இலிருந்து காட்டி 2 நோக்கி ஓடுகிறது.
4. இரண்டு காட்டிகளுக்கு இடையிலான ஓட்ட உராய்வினால் 20 psi அளவு ஹைட்ராலிக் ஆற்றல் வெப்பமாக மாற்றப்பட்டது.

படம் 2-19: அழுத்த வேறுபாடு. இந்தக் குழாய் பகுதியில் 20 psi குறைவு ஓட்டம் இருப்பதைக் காட்டுகிறது, மேலும் உராய்வு வெப்பத்திற்கு இழந்த ஹைட்ராலிக் ஆற்றலை அளவிடுகிறது.

ஹைட்ராலிக் அமைப்புகளில் வெப்பத்தைக் குறைப்பதற்கான வடிவமைப்பு

ஹைட்ராலிக் ஆற்றலை வெப்பமாக மாற்றுவது என்பது அமைப்பு ஆற்றலை வீணடிப்பதைக் குறிக்கிறது. திறனை மேம்படுத்த, வடிவமைப்பாளர்கள் சரியான எண்ணெய் பாகுத்தன்மையைத் தேர்ந்தெடுக்க வேண்டும், குழாய்களைச் சரியான அளவில் வடிவமைக்க வேண்டும், மேலும் வளைவுகள் மற்றும் இணைப்புப் பாகங்களின் எண்ணிக்கையைக் குறைக்க வேண்டும். இவை அனைத்தும் ஓட்டத்தடையைக் குறைத்து, வெப்பமாக இழக்கப்படும் ஆற்றலைக் குறைக்கின்றன.

படம் 2-20: ஒரு உண்மையான சுற்றுச்செயலில் வெப்ப உருவாக்கம். ஒவ்வொரு குழாய், இணைப்புப் பாகம், வளைவு மற்றும் வால்வும் அழுத்த வீழ்ச்சிக்கும் ஆற்றல் இழப்பிற்கும் பங்களிக்கின்றன.