هل عانيت من قبل من أعطال النظام الهيدروليكي؟ على مدى العقدين الماضيين من الخبرة، لاحظت أن 60% من أعطال النظام الهيدروليكي ناتجة عن قطع الزوايا في أنابيب توصيل السوائل. الأنابيب الهيدروليكية الصحيحة أكثر من مجرد مكون.
ما هي الأنابيب الهيدروليكية؟ الأنابيب الهيدروليكية هي ناقلات لنقل الزيت الهيدروليكي ونقل الطاقة بدقة. وعادة ما تكون مصنوعة من أنابيب فولاذية دقيقة غير ملحومة ويمكنها تحمل بيئات الضغط العالي. وهي تربط بشكل أساسي المضخات والصمامات والأسطوانات والمشغلات وما إلى ذلك.
علمتني عشرون عامًا من الخبرة في الصناعة أهمية خطوط الأنابيب في الأنظمة الهيدروليكية. وبغض النظر عن مدى تقدم الأسطوانات والصمامات والمضخات الهيدروليكية، فإن أداءها محدود بسبب الأنابيب الهيدروليكية.
كما يقول خبراء القلب والأوعية الدموية "حياتك تعتمد على أكثر الأوعية الدموية هشاشة." الأنابيب الهيدروليكية تشبه الأوعية الدموية في جسم الإنسان، وينطبق الأمر نفسه في المجال الهيدروليكي. لا تقوم خطوط الأنابيب في النظام الهيدروليكي بأدوار مساندة، ولكنها تحدد نجاح أو فشل النظام.
ما نوع الأنابيب المستخدمة في الهيدروليكيات؟
إذا سبق لك أن شاهدت عطلًا في نظام هيدروليكي بسبب عدم اختيار خط الأنابيب الصحيح، فقد رأيت خطوط إنتاج كاملة تتوقف عن العمل لأن شخصًا ما استخدم مادة الأنابيب الخاطئة.
يجب أن يكون الاستخدام الرئيسي لخطوط أنابيب النظام الهيدروليكي هو الأنابيب الهيكلية غير الملحومة. من بينها، أنابيب الصلب الكربوني المسحوبة على البارد هي الأكثر شعبية. بالمقارنة مع الأنابيب الملحومة، فإن الهياكل غير الملحومة أكثر استقرارًا وأمانًا. على الرغم من أن الأنابيب الملحومة غير مكلفة نسبيًا، إلا أن الأطراف الملحومة عرضة للتشقق تحت الضغط العالي، مما يشكل خطرًا على السلامة.
في عام 2018، قمت بزيارة شركة صغيرة لتصنيع الآلات في فيتنام. استخدموا أنابيب هيدروليكية بمواد غير متطابقة. بعد نصف شهر من الاستخدام، انفجرت التركيبات، مما تسبب في حدوث تسربات خطيرة ووقت تعطل مكلف. إن اختيار الأنابيب المناسبة ليس مسألة تقنية فحسب، بل هي أيضًا مسألة سلامة وتكلفة.
ما هما نوعان من درجات الأنابيب التي يمكن استخدامها للأنابيب الهيدروليكية؟
في التطبيقات الفعلية، هناك مصنعون يوفرون المال على الأنابيب ويتسببون في تعطل المعدات. على سبيل المثال، في بيئة تطبيقات الضغط العالي، يتم اختيار أنبوب منخفض المستوى، مما يتسبب في تعطل النظام الهيدروليكي بأكمله.
هناك درجتان رئيسيتان من الأنابيب الهيدروليكية:
أنابيب الصلب غير الملحومة المسحوبة على البارد بدقة (مثل ASTM A179/A179M أو EN 10305) والأنابيب الهيدروليكية عالية الضغط (مثل ASTM A519 أو EN 10297).
يوفر النوع الأول تناسق أبعاد دقيق للتطبيقات القياسية، بينما يوفر النوع الثاني قوة ضغط عالية ممتازة للأنظمة التي تزيد عن 5000 رطل لكل بوصة مربعة.
على سبيل المثال
بالنسبة للآلات الزراعية، التي يكون ضغط معظمها أقل من 4000 رطل لكل بوصة مربعة، فإن استخدام الدقة أنابيب غير ملحومة مسحوبة على البارد كافية. تضمن التفاوتات عالية الدقة التركيب الصحيح. يمكن أن يقلل السطح الداخلي الأملس من المقاومة.
ولكن بالنسبة لمعدات البناء الثقيلة، يوصى باستخدام أنابيب هيدروليكية أكثر مقاومة للضغط العالي. تتطلب هذه الأنابيب المزيد من خطوات المعالجة والاختبارات الصارمة. ضمان أبعاد أعلى دقة وقوة ميكانيكية أعلى. وهي أغلى ثمناً، ولكنها آمنة للاستخدام، وذات معدل فشل منخفض، ويمكنها توفير المال على المدى الطويل.
هناك اختلافات كبيرة في عملية إنتاج الأنابيب من مختلف الدرجات. وعادة ما يتم تشكيل الأنابيب الدقيقة القياسية باستخدام تقنية السحب على البارد، بالاعتماد على قوالب لتمديد المعدن لتحقيق الحجم المستهدف؛ وتتطلب أنابيب درجة الضغط العالي إجراءات معالجة أكثر تعقيدًا، بما في ذلك تخفيف الإجهاد وعمليات المعالجة الحرارية المختلفة، من أجل تحسين البنية المجهرية للمادة.
يغفل العديد من المشترين أيضًا عن مفتاح شهادة المواد الإيجابية. وعادةً ما أذكر العملاء بأنه يمكنهم أن يطلبوا من المصنع تقديم شهادة المصنع، ويجب أن تكون الأنابيب الهيدروليكية الدقيقة حاصلة على شهادة IATF 16949. هناك بالفعل العديد من المنتجات الرديئة في السوق، وقد رأيت الكثير من الأنابيب المقلدة ذات المواصفات المزورة تدخل السوق. على سبيل المثال، كنت على اتصال ذات مرة مع شركة تصنيع معدات كبيرة اضطرت إلى سحب مجموعة من 50 جهازًا بسبب مشاكل في الأنابيب التي قدمها المورد أثناء التشغيل الفعلي.
بالإضافة إلى ذلك، تعتبر البيئة أيضًا عاملًا يجب مراعاته عند اختيار المواد. إن متطلبات الضغط الفوري ليست عالية، ولكن إذا كانت المعدات تحتاج إلى أن تكون في بيئة تآكل لفترة طويلة، فيجب تحسين أداء مقاومة التآكل.
ما الفرق بين الخرطوم الهيدروليكي والأنبوب الهيدروليكي؟
يظهر النقاش حول الخراطيم مقابل الأنابيب في كل مشروع أقوم باستشارته تقريبًا. في الشهر الماضي، أصر أحد العملاء على استخدام جميع الأنابيب لحفارة متنقلة، ثم تساءل عن سبب استمرار تعطل النظام.
الأنابيب الهيدروليكية عبارة عن أنابيب معدنية صلبة توفر أقصى قدرة ضغط ومتانة للتطبيقات الثابتة، بينما الخراطيم الهيدروليكية عبارة عن قنوات مرنة مصنوعة من اللدائن والتعزيزات التي تسمح بالحركة بين المكونات. توفر الأنابيب معدلات ضغط أفضل وطول عمر أفضل، بينما تستوعب الخراطيم حركة الماكينة وعزل الاهتزازات.
في تصميم النظام الهيدروليكي الفعلي، يحتاج اختيار الأنابيب الصلبة والناعمة إلى مراعاة عوامل متعددة. لقد شاركت في تصميم النظام الهيدروليكي، من الآلات الزراعية البسيطة إلى المعدات الهندسية ذات الأحمال العالية، وطورت طريقة عملية لاتخاذ القرارات.
عندما يكون للنظام متطلبات عالية لسعة الضغط أو ثبات التدفق أو عمر الخدمة، عادةً ما تكون الأنابيب الصلبة خيارًا أفضل. يمكن لهيكلها الصلب أن يحافظ على إحكام غلق النظام تحت ظروف الضغط العالي أو درجة الحرارة العالية أو الاهتزاز، مما يقلل من خطر التسرب. يمكن فهمها على النحو التالي: تشبه الأنابيب الصلبة الهيدروليكية الجذع الرئيسي للنظام، مما يوفر قنوات مستقرة وفعالة لنقل السوائل.
يلعب الخرطوم دور "الوصلة المتحركة" في النظام الهيدروليكي. يمكن استخدام الخرطوم كمفصل للسماح بتشغيل الأجزاء المختلفة من المعدات الميكانيكية. على سبيل المثال، بين الجرار وملحقاته، أو بين الكابينة وذراع الرافعة في الحفارة. يمكن لهذا المزيج مع الخرطوم أن يتعاون بشكل أفضل مع المعدات الميكانيكية.
لمزيد من المعلومات عن الخراطيم الهيدروليكية، يرجى الرجوع إلى "شرح الخراطيم الهيدروليكية"
في تصميم النظام الهيدروليكي، هناك فرق كبير في الهيكل بين الأنبوب والخرطوم. الأنابيب الهيدروليكية القياسية هيكل فولاذي غير ملحوم متكامل. سمك جدار الأنبوب بأكمله موحد ومتسق. الخراطيم الهيدروليكية عبارة عن هياكل مركبة ذات طبقات، تتكون عادةً من ثلاث طبقات: أنبوب مطاطي صناعي داخلي، وطبقة تقوية وسطى (طبقة مضفرة بالأسلاك أو طبقة حلزونية)، وطبقة واقية خارجية.
يمكن أن تتحمل الأنابيب الدقيقة ضغوطًا أعلى، حيث يمكن أن يتحمل بعضها ضغوط عمل أعلى من 700 بار. وفي الوقت نفسه، فإن جدارها الداخلي الأملس يقلل بشكل كبير من مقاومة السوائل، مما يقلل من فقدان الطاقة ومشاكل توليد الحرارة. تساعد الموصلية الحرارية الممتازة التي توفرها المواد المعدنية على تبديد الحرارة وتبريد الزيت الهيدروليكي.
وبالطبع، تتمتع الخراطيم أيضًا بمزاياها الخاصة. فالمرونة الجيدة تمكّنها من امتصاص الاهتزازات الميكانيكية وتقلبات الضغط بفعالية، مما يحمي المكونات الرئيسية مثل جسم المضخة. في المعدات المعقدة، تكون ميزة المرونة في تركيب الخراطيم واضحة، وفي كثير من الحالات، تدعم الاستبدال السريع في الموقع دون الحاجة إلى أدوات خاصة.
من خلال عقود من الخبرة الميدانية، تعلمت أن أفضل الأنظمة تستخدم كلا المكونين بشكل استراتيجي. قام أحد عملاء التصنيع بتخفيض مطالبات ضمان معداته بمقدار 30% بعد أن أعدنا تصميم نظامهم لاستخدام الأنابيب الصلبة لخطوط الضغط الرئيسية والخراطيم عالية الجودة فقط حيثما كانت المرونة ضرورية للغاية.
ما هي النهاية القياسية للأنابيب الهيدروليكية؟
أثناء زيارة ميدانية للمصنع، كانت الأنابيب الهيدروليكية هناك صدئة في كثير من الأحيان. والسبب في المشكلة ليس المادة، ولكن عيوب عملية المعالجة السطحية، مما يؤدي إلى عدم كفاية قدرة الأنابيب على مقاومة التلوث.
يجب أن يضمن السطح الداخلي نعومة وخشونة السطح (＜ 1.6 ميكرومتر). ضمان انخفاض مقاومة السوائل. عادة ما تكون المعالجة السطحية الخارجية للأنابيب الهيدروليكية مجلفنة, الطلاء بالفوسفات، والطلاء بالرش، والحفر الحمضي لمنع التآكل.
غالبًا ما يتجاهل المهندسون القيمة الحقيقية لعملية المعالجة السطحية لأنابيب النظام الهيدروليكي. حتى اختلافات المعالجة السطحية على مستوى الميكرون يمكن أن تؤثر على موثوقية وأداء النظام الهيدروليكي بأكمله.
عندما لا ترقى معالجة الجدار الداخلي إلى المستوى المطلوب، ستحدث سلسلة من التفاعلات المتسلسلة:
- يتدهور أداء ديناميكيات الموائع ويحدث الاضطراب
- يتم تقليل كفاءة نقل الطاقة في النظام بشكل كبير
- يسبب تراكم الحرارة الاحتكاكية زيادة غير طبيعية في درجة حرارة الزيت
- عيوب السطح المجهرية تصبح نقاط تراكم الملوثات
- يزداد خطر التآكل الموضعي بشكل كبير
يتطلب تحقيق التشطيب الداخلي المثالي للأنابيب الهيدروليكية سلسلة من خطوات المعالجة الدقيقة. بعد السحب أو الدرفلة، تخضع الأنابيب الهيدروليكية عالية الجودة لعملية تنظيف صارمة. تحتاج الأنابيب الخاصة أيضًا إلى المعالجة بالتخليل أو التلميع الميكانيكي حتى يصل الجدار الداخلي إلى أفضل حالة.
يجب تحديد طريقة معالجة السطح الخارجي للأنابيب وفقًا للاحتياجات الفعلية. إذا كانت في بيئة داخلية ذات درجة حرارة ثابتة، فلا يلزم سوى التنظيف البسيط والمعالجة بالزيت المقاوم للصدأ. وهذا يضمن سلامة التخزين ويسهل التركيب اللاحق.
ولكن في ظروف العمل الأشد قسوة، مثل الجلفنة، فهو خيار جيد. ويمكنه التعامل بشكل أفضل مع البيئات العامة المسببة للتآكل. إذا كانت ظروف العمل قاسية بشكل خاص، فعليك التفكير في طلاء راتنجات الإيبوكسي.
أثناء عملية التصنيع الآلي الدقيق، فإن معالجة طرف الأنبوب أمر بالغ الأهمية بشكل خاص. يجب أن تكون جميع الشقوق مسطحة ومربعة، ويجب أن تكون الحواف مسطحة تمامًا. يمكن أن يضمن ذلك إحكام إغلاق أجزاء التوصيل ومنع دخول الملوثات إلى الأنبوب أثناء التجميع. وكثيرًا ما أؤكد للفريق أن موثوقية الأنظمة الهيدروليكية غالبًا ما تنعكس في التحكم في هذه التفاصيل.
خاتمة
الأنابيب الهيدروليكية هي الأبطال وراء الكواليس. عند الاختيار، عليك مراعاة مستوى الضغط وظروف العمل الفعلية والظروف البيئية. وسواء اخترت الأنابيب الفولاذية غير الملحومة أو الخراطيم المرنة، فإن المادة المناسبة والجودة الجيدة عاملان مهمان في تحديد استقرار النظام.
