ہم جب تک کہ مائعات کے ذریعے توانائی کو منتقل کرنے کے بارے میں بات نہیں کرتے، ہمیں مائعات کی کچھ خصوصیات اور ان کے ذریعے قوت کے منتقل ہونے کا طریقہ سمجھنا ہوگا۔ یہ ہمیں یہ سمجھنے میں مدد دے گا کہ ہائیڈرولکس کا نظام کیوں اس طرح کام کرتا ہے۔

Fluid

فلوئیڈ (تیزاب) کوئی بھی مادہ ہوتا ہے جس کا کوئی مستقل شکل نہ ہو۔ فلوئیڈز میں مائعات اور گیسیں دونوں شامل ہیں۔

تار

ایک مائع، جیسا کہ گیس، ایکسیکیولز (ذرات) سے بنا ہوتا ہے۔ لیکن گیس کے برعکس، مائع میں موجود ایکسیکیولز ایک دوسرے کے قریب کھینچے جاتے ہیں — تاہم اتنی مضبوطی سے نہیں کہ وہ ایک جامد حالت میں مقررہ مقام پر مقید ہو جائیں جیسا کہ جامد اشیاء میں ہوتا ہے۔ یہی وجہ ہے کہ ایک مائع آزادانہ طور پر بہتا ہے اور اپنے برتن کی شکل اختیار کر لیتا ہے۔

شکل ۲-۱: مائع کے ایکسیکیولز (نیچے) ایک دوسرے کے قریب پیک کیے گئے ہیں اور مستقل حرکت میں ہیں، جبکہ گیس کے ایکسیکیولز (اوپر) ایک دوسرے سے دور ہیں۔

ذراتی حرکی توانائی

ایک مائع کے اندر موجود ایکسیکیولز ہمیشہ حرکت میں رہتے ہیں — حتیٰ کہ جب مائع بالکل ساکن نظر آ رہا ہو۔ وہ مسلسل ایک دوسرے کے اوپر پھسل رہے ہوتے ہیں اور ایک دوسرے کے ساتھ گھسٹ رہے ہوتے ہیں۔ اس ذراتی حرکت کو مائع کی داخلی توانائی کہا جاتا ہے۔

مائعات اپنے برتن کی شکل اختیار کر لیتے ہیں

اس مستقل مالیکولر سلائیڈنگ کی وجہ سے، ایک مائع بہتا ہے اور جس بھی برتن میں رکھا جاتا ہے اس کی شکل کو پُر کر دیتا ہے۔ چاہے مائع کی مقدار زیادہ ہو یا تھوڑی، یہ ہمیشہ برتن کی شکل کو ہی اختیار کرتا ہے۔ یہ صلاحیت وسکوسٹی (چپکنے کی صلاحیت) سے قریبی طور پر منسلک ہے، جس پر بعد کے ابواب میں بحث کی گئی ہے۔

مائعات نسبتاً غیرقابلِ سمیٹنا ہوتے ہیں

چونکہ مائع کے مالیکیولز ایک دوسرے کے قریب قریب ہوتے ہیں، اس لیے مائعات ایک اہم لحاظ سے ٹھوس کی طرح رویہ ظاہر کرتے ہیں: وہ نسبتاً غیرقابلِ سمیٹنا ہوتے ہیں — انہیں کافی حد تک چھوٹے حجم میں دبانا ممکن نہیں ہوتا۔

اسی لیے غوطہ خور پانی میں پاؤں یا ہاتھوں کے ساتھ داخل ہوتے ہیں ("چاقو کی طرح داخل ہونا") بجائے اس کے کہ پیٹ کے بل چھلانگ لگائیں۔ جب ایک بڑی چپٹی سطح کے ساتھ پانی کو ٹکرایا جاتا ہے تو وہ اتنی تیزی سے اپنی جگہ سے ہٹ نہیں سکتا، اور اس کا اثر ایسا ہوتا ہے جیسے کوئی ٹھوس چیز سے ٹکرایا گیا ہو۔ پاؤں یا ہاتھ ایک چھوٹے رقبے کے ساتھ پانی کو دو حصوں میں تقسیم کرتے ہیں، اور چھوٹا رقبہ کم تر اثری قوت کا باعث بنتا ہے۔

چونکہ مائع نسبتاً غیرقابلِ سمیٹنا ہوتا ہے اور کسی بھی برتن کی شکل اختیار کر لیتا ہے، اس لیے یہ قوت کو منتقل کرنے کے معاملے میں ایک حقیقی فائدہ رکھتا ہے۔

قوت کی منتقلی

انرژی کے منتقل ہونے کے چار طریقے (مکینیکل، برقی، ہائیڈرولک، اور پنومیٹک) تمام تر استیطیعی قوت (ذخیرہ شدہ توانائی) اور حركی قوت (حرکتی توانائی) دونوں کو منتقل کر سکتے ہیں۔ جب کسی مائع میں استیطیعی قوت کو منتقل کیا جاتا ہے تو ایک خاص واقعہ رونما ہوتا ہے۔

مائع کے ذریعے منتقل ہونے والی قوت

ایک جامد جسم پر لگنے والی قوت کے برعکس، ایک محصور مائع پر لگائی گئی قوت دباؤ کی صورت میں پورے مائع میں منتقل ہوتی ہے — اور مائع کے ہر نقطے پر دباؤ برابر ہوتا ہے۔

اگر ہم ایک حرکت پذیر پستن پر دباؤ ڈالیں جو مائع سے بھرے ہوئے برتن کے اوپر رکھا ہوا ہو، تو ہمارے زور سے دباؤ پیدا ہوتا ہے، اور یہ دباؤ مائع کے اندر تمام سمتوں میں برابر طور پر منتقل ہوتا ہے۔

چاہے دباؤ کسی بھی طریقے سے پیدا کیا گیا ہو — پستن، ہاتھ، ثقل، سپرنگ، مُضَغوط ہوا، یا ان کے کسی بھی امتزاج کے ذریعے — ایک بار جب یہ کسی محصور مائع کے اندر داخل ہو جاتا ہے، تو قوت دباؤ میں تبدیل ہو جاتی ہے اور مائع کے پورے حجم میں برابر طور پر منتقل ہوتی ہے۔

چونکہ مائع کسی بھی برتن کی شکل اختیار کر لیتا ہے، اس لیے دباؤ برتن کی شکل کے باوجود بھی منتقل کیا جا سکتا ہے۔

شکل 2-4: پسٹن پر وارد ہونے والی قوت، سیال میں دباؤ کا باعث بنتی ہے۔ یہ دباؤ تمام جہتوں میں برابر طور پر پھیلتا ہے — یہ ہائیڈرولکس کا بنیادی اصول ہے۔

پاسکل کا قانون

سیال کی وہ خاصیت جس کے ذریعے دباؤ تمام جہتوں میں برابر طور پر منتقل ہوتا ہے، پاسکل کا قانون کہلاتی ہے، جو اس کے دریافت کنندہ بلیز پاسکل کے نام پر موسوم ہے۔

پاسکل کے قانون کی ریاضیاتی شکل، باب 1 میں پیش کردہ دباؤ کے فارمولے کے مشابہ ہے:

پریشر گیج

دباؤ گیج نظام میں سیال پر عمل کرنے والے دباؤ کو ماپتا ہے۔ ہائیڈرولک نظاموں میں استعمال ہونے والے دو اہم ترین اقسام ہیں: بورڈون ٹیوب گیج اور پسٹن قسم کا گیج۔

بورڈون ٹیوب گیج

برڈون ٹیوب گیج میں ایک ڈائل فیس اور ایک پوائنٹر شامل ہوتا ہے۔ پوائنٹر ایک موڑدار، لچکدار دھاتی ٹیوب سے جڑا ہوتا ہے جسے برڈون ٹیوب کہا جاتا ہے۔ نظام کا دباؤ انلیٹ کے ذریعے ٹیوب میں داخل ہوتا ہے۔ اسکیل عام طور پر psi، بار یا Pa میں نشان زد کی جاتی ہے۔

برڈون ٹیوب کا کام کرنے کا طریقہ

جب نظام کا دباؤ بڑھتا ہے تو موڑدار ٹیوب کے اندر اور باہر کے رقبے کے درمیان فرق اسے سیدھا کرنے کی کوشش کرتا ہے۔ یہ سیدھا ہونے کی حرکت پوائنٹر کو ڈائل پر حرکت دیتی ہے تاکہ دباؤ کو ظاہر کیا جا سکے۔ برڈون ٹیوب گیج درستگی کے حوالے سے بہت دقیق آلات ہیں جن کی درستگی مکمل اسکیل کے 0.1% سے 3.0% تک ہوتی ہے؛ ان کا استعمال لیب ٹیسٹنگ یا کہیں بھی دباؤ کی پیمائش کی درستگی انتہائی اہم ہو، میں کیا جاتا ہے۔

پسٹن قسم کا گیج

پسٹن کی قسم کا گیج ایک پسٹن، ایک توازن کی سپرنگ، ایک اشاریہ (پوائنٹر) اور ایک سکیل پر مشتمل ہوتا ہے۔ سسٹم کا دباؤ پسٹن کے رُخ پر عمل کرتا ہے، جس سے وہ سپرنگ کے خلاف دھکیلا جاتا ہے۔ پسٹن کی حرکت اشاریہ کو ڈائل پر حرکت دیتی ہے۔ سکیل کو PSI (بار) میں درست کیا گیا ہے۔ پسٹن گیج مضبوط اور معاشی طور پر فائدہ مند ہوتے ہیں — روزمرہ کے سسٹم کی نگرانی کے لیے عام انتخاب ہیں۔

شکل 2-6: پسٹن کی قسم کا گیج — سسٹم کا دباؤ پسٹن کو سپرنگ کے خلاف دھکیلتا ہے۔ پسٹن کا بے جا ہونا اشاریہ کو حرکت دیتا ہے۔

دَباؤ کو مکینیکل قوت میں تبدیل کرنا

محفوظ مائع کے ذریعے دباؤ کو منتقل کرنا صرف اس صورت میں مفید ہوتا ہے جب دباؤ کو کسی دوسری جگہ دوبارہ مکینیکی طاقت میں تبدیل کیا جا سکے۔ یہ کام ایکٹویٹر (عملی عنصر) کا ہوتا ہے — جو ہائیڈرولک دباؤ وصول کرتا ہے اور اسے مکینیکی طاقت میں تبدیل کرتا ہے۔

ہائیڈرولک سلنڈر ایک قسم کا ایکٹویٹر ہے۔

ہائیڈرولیک سلنڈر

ہائیڈرولک سلنڈر ہائیڈرولک دباؤ وصول کرتا ہے اور اسے سیدھی لکیری (لینیئر) مکینیکی طاقت میں تبدیل کرتا ہے۔ مناسب مکینیکی لنکیجز کے ذریعے اسے گھومنے والی حرکت (راؤٹیشنل موشن) میں بھی تبدیل کیا جا سکتا ہے۔

سیلنڈر کی تعمیر

ایک سیلنڈر کے بنیادی اجزاء درج ذیل ہیں: بیرل (ٹیوب)، آخری ڈھکنیں، پستون، پستون کی شافٹ، اور داخلہ/خارجہ دروازے۔ ہر ایک سرے پر ایک آخری ڈھکن ہوتی ہے۔ پستون بیرل کے اندر سرک سکتا ہے۔ شافٹ پستون سے منسلک ہوتی ہے۔ بیرل کے ہر سرے پر موجود داخلہ اور خارجہ دروازے کام کرنے والے تیل کو اندر اور باہر جانے کی اجازت دیتے ہیں۔

شکل 2-8: ہائیڈرولک سیلنڈر کا عرضی منقطع منظر۔ تیل ایک دروازے سے داخل ہوتا ہے، پستون کو دباتا ہے، اور شافٹ نکل آتی ہے۔ دوسرے دروازے سے نکلنے والا تیل ٹینک میں واپس جاتا ہے۔

سیلنڈر کا کام کرنے کا طریقہ

جب سیلنڈر کا داخلہ دروازہ نظام سے منسلک ہوتا ہے، تو سیلنڈر نظام کا حصہ بن جاتا ہے۔ نقطہ A سے دباؤ نظام کے ذریعے سیلنڈر کے اندر پستون تک منتقل ہوتا ہے۔ یہ دباؤ پستون کے رقبے پر عمل کرتا ہے اور نقطہ B — شافٹ کے سرے پر — مکینیکی قوت پیدا کرتا ہے۔

دباؤ کا اطلاق

جب دباؤ ایک مسدود سیال کے ذریعے منتقل ہوتا ہے، تو کوئی حرکت پذیر جزو دباؤ پیدا کرتا ہے۔ اب تک دیے گئے تمام مثالوں میں، یہ حرکت پذیر جزو ایک پسٹن ہے۔ قوت کو پسٹن کے رقبے سے تقسیم کرنے سے نظام میں دباؤ حاصل ہوتا ہے (P = F/A)۔

مکینیکل قوت کا افزائش

ہائیڈرولکس مکینیکل طاقت کو بڑھا سکتے ہیں (مضاعف کر سکتے ہیں)۔ اس مضاعفہ کا تناسب ہائیڈرولک سلنڈر کے پسٹن کے رقبے (انچ² یا سینٹی میٹر²) پر منحصر ہوتا ہے۔ چونکہ دباؤ ایک مسدود سیال کے ذریعے یکساں طور پر منتقل ہوتا ہے، اس لیے اگر آؤٹ پٹ سلنڈر کا پسٹن ان پٹ پسٹن سے بڑا ہو تو آؤٹ پٹ قوت ان پٹ قوت سے زیادہ ہوگی۔

مثال: ایک 5,000 پاؤنڈ (22,200 نیوٹن) کی قوت 10 انچ² (64.52 سینٹی میٹر²) رقبے والے پسٹن پر عمل کرتی ہے، جس سے درج ذیل دباؤ پیدا ہوتا ہے:

وہی 500 psi 15 انچ² (96.78 سینٹی میٹر²) کے آؤٹ پٹ پسٹن پر عمل کرتا ہے:

شکل 2-9 میکانیکی طاقت کا بڑھانا۔ دونوں پسٹن پر ایک جیسا دباؤ عمل کرتا ہے، لیکن بڑے پسٹن سے زیادہ طاقت پیدا ہوتی ہے۔ F = P × A۔

دباؤ بڑھانے والا آلہ

ایک دباؤ بڑھانے والا آلہ (جسے بووسٹر بھی کہا جاتا ہے) ہائیڈرولک دباؤ کو بڑھا سکتا ہے۔ اس میں ایک ہی ہاؤسنگ کے اندر دو پسٹن ہوتے ہیں جو ایک راڈ سے جڑے ہوتے ہیں، جس میں ان لیٹ، آؤٹ لیٹ اور ڈرین پورٹس ہوتے ہیں۔ بڑا پسٹن سسٹم کے دباؤ کو محسوس کرتا ہے؛ اس کی طرف سے پیدا ہونے والی طاقت چھوٹے پسٹن پر لاگو کی جاتی ہے، جو اپنے چھوٹے رقبے کی وجہ سے زیادہ آؤٹ پٹ دباؤ پیدا کرتا ہے۔

دباؤ بڑھانے والے آلے کا اصول کام کرنے کا

بڑا پسٹن سسٹم کے دباؤ کو محسوس کرتا ہے اور اس طاقت کو راڈ کے ذریعے چھوٹے پسٹن تک منتقل کرتا ہے۔ چونکہ چھوٹے پسٹن کا رقبہ چھوٹا ہوتا ہے، اس لیے چھوٹے پسٹن کے سرے پر آؤٹ پٹ دباؤ زیادہ ہوتا ہے — یعنی دباؤ بڑھ جاتا ہے۔

مثال: ایک بڑے پسٹن (رقبہ: 15 انچ² / 96.78 سینٹی میٹر²) پر 5,000 پاؤنڈ (22,200 نیوٹن) کا زور عمل کرتا ہے۔ دباؤ = 333 PSI (22.9 بار)۔ یہ زور چھوٹے پسٹن (رقبہ: 0.76 سینٹی میٹر²) تک منتقل ہوتا ہے۔ خروجی دباؤ = 5,000 پاؤنڈ / 0.76 سینٹی میٹر² × (1/10,000) = 2,000 PSI (137.9 بار)۔ خروجی زور = 30,000 پاؤنڈ (133,200 نیوٹن)۔

دباؤ کی شدت بڑھانے والے آلے کا ایک عام استعمال جکڑنے کے فکسچرز میں ہوتا ہے۔

شکل 2-11: دباؤ کی شدت بڑھانے والا آلہ۔ بڑا پسٹن اپنا زور چھوٹے پسٹن تک منتقل کرتا ہے، جس کا رقبہ بہت چھوٹا ہوتا ہے — جس کے نتیجے میں خروجی پر بہت زیادہ دباؤ پیدا ہوتا ہے۔

ہائیڈرولک توانائی کا انتقال

کسی مشین میں ہائیڈرولکس (یا کسی دوسرے توانائی کے انتقال کے طریقہ کار) کو استعمال کرنے کا مقصد مفید کام انجام دینا ہوتا ہے۔ ایک سلنڈر کو کام انجام دینے کے لیے لوڈ پر زور لگانا اور اسے کسی فاصلے تک حرکت دینا ضروری ہوتا ہے — اس لیے نظام کو ایک ایسا جزو درکار ہوتا ہے جو توانائی کا استعمال کرتے ہوئے مائع کے مستقل بہاؤ کو فراہم کر سکے۔

ہائیڈرولک اکومولیٹر

اب تک جو کچھ ہم نے دیکھا ہے کہ ایک مسدود مائع میں دباؤ پیدا کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے، وہ سب پسٹن اور سلنڈر کا استعمال کرتا ہے۔ پسٹن زور لاگو کرتا ہے؛ اور سلنڈر مائع کو مسدود رکھتا ہے۔ اس قسم کے آلے کو 'ایکومولیٹر' کہا جاتا ہے۔

ایکومولیٹر دباؤ کے تحت مائع کی ممکنہ توانائی کو ذخیرہ کر سکتا ہے۔ اس ذخیرہ شدہ ممکنہ توانائی کو کام کرنے والی توانائی (سرگرمی اور دباؤ) میں تبدیل کیا جا سکتا ہے۔

مثال: ایک 500 psi (34.5 بار) کا ایکومولیٹر بوجھ کو دھکیلنے کے لیے دباؤ فراہم کرتا ہے۔ ذخیرہ شدہ 500 psi میں سے، 400 psi (27.6 بار) بوجھ کے مقابلے کو دور کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے، اور باقی دباؤ بوجھ کو حرکت دینے کے لیے سرگرمی میں تبدیل ہو جاتا ہے۔

ایکومولیٹرز کی ایک حد واقعی ہوتی ہے: اگر بوجھ بہت بڑا ہو تو اس کا مقابلہ کرنے کے لیے کافی دباؤ نہیں ہو سکتا، اس لیے کوئی کام نہیں کیا جا سکتا۔ اس کے علاوہ، ایک بار جب ذخیرہ شدہ مائع مکمل طور پر خارج ہو جائے تو مزید سرگرمی نہیں ہو سکتی۔

بوجھ کا مقابلہ کرنے کے لیے کافی دباؤ لاگو کرنے اور مستقل طور پر سرگرمی کی فراہمی جاری رکھنے کے لیے ایک مختلف آلہ درکار ہوتا ہے — یعنی مثبت-جابجا کرنے والی ہائیڈرولک پمپ۔

شکل 2-12: اکومولیٹر کا عمل۔ محفوظ دباؤ کسی بوجھ کو دھکیل سکتا ہے، لیکن جب سیال ختم ہو جاتا ہے تو بہاؤ بند ہو جاتا ہے — اکومولیٹر الگ تھلگ طور پر مستقل کام کو برقرار نہیں رکھ سکتا۔

مثبت ڈسپلیسمنٹ ہائیڈرولک پمپ

ایک مثبت ڈسپلیسمنٹ پمپ دہرائی جانے والی ری سیپروکیٹنگ یا گھومنے والی داخلی حرکت کے ذریعے مائع کے مستقل بہاؤ کو پیدا کرتا ہے۔ یہ دونوں قسم کی توانائی فراہم کرتا ہے: حركتی توانائی (بہاؤ) اور دباؤ کی توانائی — جو مستقل ہائیڈرولک کام کرنے کے لیے ضروری کام کرنے والی توانائی ہے۔

ری سیپروکیٹنگ پسٹن پمپ

ری سیپروکیٹنگ پسٹن پمپ میں ایک پسٹن ہوتا ہے جو ایک پرائم موور (اینجن یا بجلی کا موٹر) سے کرینک یا کیم کے ذریعے منسلک ہوتا ہے۔ انٹری اور آؤٹ لیٹ دونوں میں بال ٹائپ چیک والو ہوتے ہیں۔ جب پسٹن باہر کی طرف کھینچا جاتا ہے تو اندرونی حجم بڑھ جاتا ہے، انٹری بال کھلتا ہے اور مائع اندر داخل ہوتا ہے۔ جب پسٹن اندر کی طرف دھکیلا جاتا ہے تو حجم کم ہو جاتا ہے، دباؤ بڑھتا ہے، انٹری بال بند ہو جاتا ہے اور آؤٹ لیٹ بال کھلتا ہے — جس سے مائع نظام میں دھکیلا جاتا ہے۔ مسلسل آگے پیچھے کی حرکت سے دھڑکنے والا بہاؤ پیدا ہوتا ہے؛ دباؤ وہی ہو سکتا ہے جو نظام کو درکار ہو۔

شکل 2-13: ری سیپروکیٹنگ پسٹن پمپ۔ پسٹن اندر اور باہر کی طرف حرکت کرتا ہے، جس سے آئل ان لیٹ چیک کے ذریعے اندر کھینچا جاتا ہے اور آؤٹ لیٹ چیک کے ذریعے باہر دبا کر نکالا جاتا ہے۔

گھومنے والی مثبت حجمی پمپ

صنعتی ہائیڈرولک نظاموں میں سب سے زیادہ استعمال ہونے والا پمپ گھومنے والی مثبت حجمی پمپ ہے۔ یہ ایک نسبتاً ہموار، دباؤ والے بہاؤ کو پیدا کرتا ہے اور اسے برقی موٹر یا انجن کے ذریعے چلانا آسان ہوتا ہے۔ گھومنے والے جزو کا ہر ایک چکر ایک مقررہ حجم کے سیال کو منتقل کرتا ہے۔

گھومنے والی پمپ کی تعمیر

ایک گھومنے والی پمپ میں ایک ہاؤسنگ اور ایک گھومنے والی اسمبلی ہوتی ہے۔ ہاؤسنگ میں ایک ان لیٹ اور ایک آؤٹ لیٹ ہوتا ہے۔ گھومنے والی اسمبلی بہاؤ اور دباؤ پیدا کرتی ہے۔ دکھائے گئے مثال میں ایک روٹر اور وینز ہیں جو روٹر کے سلوٹس میں آزادانہ طور پر اندر اور باہر سرک سکتی ہیں۔

گھومتے ہوئے پمپ کا کام کرنے کا طریقہ

گھومتی ہوئی اسمبلی کو ہاؤسنگ کے اندر غیر مرکزی (غیر مرکزی) طور پر لگایا جاتا ہے اور ڈرائیو شافٹ کے ذریعے پرائم موور سے منسلک کیا جاتا ہے — رotor گھومتا ہے۔ جب رotor گھومتا ہے، تو مرکزیت کی قوت وینز کو ہاؤسنگ کی دیوار کی طرف باہر کی طرف دباتی ہے، جس سے مسدود کمرے تشکیل پاتے ہیں۔ انلیٹ کی طرف کمرے کا حجم بڑھتا ہے، اور سیال اندر کھینچا جاتا ہے۔ آؤٹ لیٹ کی طرف کمرہ سکڑتا ہے، دباؤ بڑھتا ہے، اور سیال نظام سے باہر دھکیلا جاتا ہے۔ پمپ صرف اس حد تک دباؤ پیدا کرتا ہے جو نظام میں کم از کم مقاومت کے برابر ہو — اس سے زیادہ نہیں۔

شکل 2-15: گھومنے والی وین پمپ۔ وینز ہاؤسنگ کی دیوار کے خلاف سیل کرتی ہیں جس سے کمرے تشکیل پاتے ہیں جو رotor کے گھومنے کے دوران پھیلتے ہیں (انلیٹ) اور سکڑتے ہیں (آؤٹ لیٹ)۔

مقاومت اور دباؤ

ہائیڈرولک سسٹم میں، دباؤ اور مزاحمت براہ راست متعلق ہوتے ہیں۔ پمپ سسٹم میں سیال کو دھکیلتا ہے؛ دباؤ کی سطح مزاحمت کی سطح پر منحصر ہوتی ہے۔ زیادہ مزاحمت → زیادہ دباؤ؛ کم مزاحمت → کم دباؤ۔ سیال کے بہاؤ کے خلاف مزاحمت طے کرتی ہے کہ کتنا دباؤ پیدا ہوتا ہے۔

پمپ پر مزاحمت

ایک پمپ کو دو اقسام کی مزاحمت کا سامنا کرنا پڑتا ہے: لوڈ مزاحمت اور بہاؤ مزاحمت۔ اگر ہم بہاؤ مزاحمت کو نظرانداز کر دیں، تو واحد مزاحمت لوڈ ہی ہوگی۔ اگر لوڈ مزاحمت کو دور کرنے کے لیے 200 psi (13.8 bar) کی ضرورت ہو، تو پمپ 200 psi پیدا کرتا ہے اور ہائیڈرولک کام کرنے والی توانائی کو ایکچویٹر میں منتقل کرتا ہے، جو پھر لوڈ کو حرکت دیتا ہے۔

بہاؤ مزاحمت ہمیشہ موجود ہوتی ہے۔ یہ پمپ کو پرائم موور سے زیادہ توانائی حاصل کرنے اور اسے دور کرنے کے لیے زیادہ دباؤ پیدا کرنے پر مجبور کرتی ہے۔

شکل 2-16: مزاحمت اور دباؤ۔ پمپ کا دباؤ اس کے سامنے آنے والی کل مزاحمت — لوڈ مزاحمت اور بہاؤ (رفتار) مزاحمت — کو دور کرنے کے لیے بڑھ جاتا ہے۔

اضافی توانائی کا تبدیل ہونا

پمپ کے ذریعہ سیال میں داخل کی گئی اضافی توانائی جو بہاؤ کے مقابلے کو دور کرنے کے لیے استعمال ہوتی ہے، ایکٹویٹر پر مفید ہائیڈرولک کام کی توانائی میں تبدیل نہیں ہوتی — بلکہ یہ بہاؤ کے رگڑ (فرکشن) کے ذریعہ صرف کر دی جاتی ہے۔ یہ "صرف شدہ" توانائی قانونِ توانائی کے تحفظ کے معنیٰ میں ضائع نہیں ہوتی؛ بلکہ یہ حرارت میں تبدیل ہو جاتی ہے، جس کی وجہ سے سیال کا درجہ حرارت بڑھ جاتا ہے۔ یہ حرارت نظام کی غیر موثری ہے۔

ذراعت اور بہاؤ کی شرح

ایک حوالہ (بہنے والے) ہائیڈرولک نظام میں، سیال پائپوں کے ذریعہ ایک مخصوص ذراعت (رفتار) سے حرکت کرتا ہے۔ ذراعت کو فٹ/سیکنڈ (فٹ فی سیکنڈ) یا میٹر/سیکنڈ میں ناپا جاتا ہے۔

کسی نقطہ سے وقت کی ایک مقررہ مدت میں گزرنے والے سیال کا حجم بہاؤ کی شرح کہلاتا ہے۔ ہائیڈرولک نظاموں میں اس کا اکائی عام طور پر جی پی ایم (امریکی گیلن فی منٹ) یا ایل پی ایم (لیٹر فی منٹ) ہوتی ہے۔

ذراعت اور بہاؤ کی شرح ایک دوسرے سے متعلق ہیں: ایک بڑے پائپ کے ذریعہ ایک منٹ میں ایک ۵ گیلن (۱۸٫۹۵ لیٹر) کے برتن کو بھرنا ہو تو سیال ۱۰ فٹ/سیکنڈ (۳٫۰۴ میٹر/سیکنڈ) کی رفتار سے حرکت کرتا ہے۔ ایک اُس سے آدھے سائز کے پائپ کے ذریعہ وہی ۵ جی پی ایم فراہم کرنے کے لیے سیال کو ۲۰ فٹ/سیکنڈ (۶٫۱۰ میٹر/سیکنڈ) کی رفتار سے حرکت کرنی ہوگی۔ بہاؤ کی شرح وہی ہے؛ لیکن ذراعت مختلف ہے۔

شکل 2-17: ایک جیسا بہاؤ کی شرح، مختلف رفتار۔ چھوٹے قطر کے پائپ میں، فلوئڈ کو منٹ میں ایک جیسا حجم گزارنے کے لیے تیز رفتار سے حرکت کرنی ہوتی ہے۔

رفتار کے نتیجے میں حرارت پیدا ہوتی ہے

ہائیڈرولک پائپ کے ذریعے بہنے والے مائع کی وجہ سے رفتار کے نتیجے میں حرارت پیدا ہوتی ہے — جتنا زیادہ تیزی سے بہے گا، اتنی ہی زیادہ حرارت پیدا ہوگی۔ صنعتی درجوں میں، پمپ اور ایکچویٹر کے درمیان لائنوں کے اندر مائع کی تجویز کردہ رفتار 15 فٹ/سیکنڈ (4.572 میٹر/سیکنڈ) ہے۔

موڑ کے نتیجے میں حرارت پیدا ہوتی ہے

ایک سیدھے پائپ میں بہنے والا مائع جب کسی موڑ تک پہنچتا ہے تو اچانک اپنی سمت تبدیل کرنا ہوتی ہے۔ مائع کے ذرات ایک دوسرے اور پائپ کی دیوار سے ٹکراتے ہیں — جس کے نتیجے میں بھی حرارت پیدا ہوتی ہے۔ پائپ کے سائز کے مطابق، ایک واحد 90° کا کونا کئی فٹ سیدھے پائپ کے برابر حرارت پیدا کر سکتا ہے۔

دباو فرق

داب کا فرق کسی نظام میں کسی بھی دو نقاط کے درمیان دباؤ کا فرق ہوتا ہے۔ دباؤ کا فرق آپ کو دو چیزوں کے بارے میں بتاتا ہے:

1. یہ ظاہر کرتا ہے کہ ان دونوں نقاط کے درمیان ہائیڈرولک کام کرنے والی توانائی (دباؤ والے، بہنے والے مائع) موجود ہے۔
2. یہ ان دو نقاط کے درمیان ہائیڈرولک توانائی کے حرارت میں تبدیل ہونے کی مقدار کو ماپتا ہے۔

مثال: پریشر گیج 1 کا قراءت 200 psi (13.79 بار) ہے؛ پریشر گیج 2 کا قراءت 180 psi (12.41 بار) ہے۔ فرق = 20 psi (1.38 بار)۔ اس کا مطلب ہے:

3. سائل گیج 1 سے گیج 2 کی طرف بہہ رہا ہے۔
4. دو گیجوں کے درمیان بہاؤ کے اصطکاک کی وجہ سے 20 psi کی مقدار میں ہائیڈرولک توانائی حرارت میں تبدیل ہو گئی۔

شکل 2-19: پریشر کا فرق۔ اس پائپ کے حصے پر 20 psi کا افت ظاہر کرتا ہے کہ بہاؤ موجود ہے اور اصطکاک کی حرارت میں ضائع ہونے والی ہائیڈرولک توانائی کی مقدار کو معلوم کرتا ہے۔

ہائیڈرولک نظاموں میں حرارت کو کم کرنے کے لیے ڈیزائن کرنا

ہائیڈرولک توانائی کو حرارت میں تبدیل کرنا کا مطلب ہے کہ نظام توانائی ضائع کر رہا ہے۔ کارکردگی بہتر بنانے کے لیے، ڈیزائنرز کو مناسب تیل کی وسکوسٹی کا انتخاب کرنا، پائپ کا صحیح سائز منتخب کرنا، اور موڑ اور فٹنگز کی تعداد کو کم سے کم رکھنا ضروری ہے۔ یہ تمام اقدامات بہاؤ کے مقابلے کو کم کرتے ہیں اور اس طرح حرارت کے روپ میں ضائع ہونے والی توانائی کو کم کرتے ہیں۔

شکل 2-20: ایک حقیقی سرکٹ میں حرارت کی پیداوار۔ ہر پائپ، فٹنگ، موڑ اور والو پریشر ڈراپ اور توانائی کے نقصان میں اضافہ کرتا ہے۔