چرا سیستم هیدرولیک هوا میگیرد؟ بررسی کامل علتها، علائم و راهکارهای جلوگیری
سیستمهای هیدرولیک در ماشینآلات صنعتی، راهسازی، کشاورزی، آسانسورها، پرسها، جرثقیلها و بسیاری از تجهیزات سنگین نقش بسیار مهمی دارند. این سیستمها بر پایه انتقال نیرو توسط روغن هیدرولیک کار میکنند. روغن در حالت ایدهآل باید بدون هوا، کف، آلودگی و رطوبت در مدار جریان داشته باشد تا فشار بهدرستی منتقل شود.
اما یکی از مشکلات رایج در سیستمهای هیدرولیک، هوا گرفتن سیستم هیدرولیک است. ورود هوا به مدار میتواند باعث افت فشار، لرزش، صدای غیرعادی، کاهش قدرت، داغ شدن روغن، آسیب به پمپ و حتی خرابی جدی قطعات شود.
در این مقاله بهصورت جامع بررسی میکنیم که چرا سیستم هیدرولیک هوا میگیرد، چه علائمی دارد، چه خطراتی ایجاد میکند و چگونه میتوان از آن جلوگیری کرد.
هوا گرفتن سیستم هیدرولیک یعنی چه؟
هوا گرفتن سیستم هیدرولیک به حالتی گفته میشود که هوا یا گازهای حلشده وارد روغن هیدرولیک یا مسیر جریان روغن شوند. در این حالت، روغن دیگر یک سیال کاملاً یکنواخت و غیرقابل تراکم نیست.
روغن هیدرولیک در حالت عادی تقریباً غیرقابل تراکم است؛ به همین دلیل میتواند فشار را با دقت بالا منتقل کند. اما هوا برخلاف روغن، قابل تراکم است. وقتی هوا وارد مدار شود، بخشی از انرژی سیستم صرف فشردهسازی هوا میشود و عملکرد سیستم دچار اختلال میگردد.
به زبان ساده، وقتی سیستم هیدرولیک هوا میگیرد، دیگر فشار و نیرو به شکل دقیق، سریع و پایدار منتقل نمیشود.
تفاوت هوا گرفتن و کف کردن روغن هیدرولیک
بسیاری از افراد هوا گرفتن سیستم را با کف کردن روغن یکی میدانند، اما این دو مفهوم کمی متفاوت هستند.
هوا گرفتن سیستم هیدرولیک یعنی هوا وارد مدار یا روغن شده است. این هوا ممکن است بهصورت حبابهای ریز یا درشت در روغن وجود داشته باشد.
کف کردن روغن هیدرولیک معمولاً نتیجه وجود مقدار زیادی هوا در روغن است. وقتی روغن با هوا مخلوط شود و خاصیت جدا شدن هوا از روغن ضعیف باشد، سطح روغن در مخزن کفآلود میشود.
بنابراین کف کردن روغن میتواند یکی از نشانههای هوا گرفتن سیستم باشد.
علتهای اصلی هوا گرفتن سیستم هیدرولیک
۱. پایین بودن سطح روغن در مخزن
یکی از شایعترین دلایل هوا گرفتن سیستم هیدرولیک، کم بودن روغن داخل مخزن است. وقتی سطح روغن پایینتر از حد مجاز باشد، پمپ بهجای مکش کامل روغن، مقداری هوا نیز همراه روغن وارد مدار میکند.
این مشکل بیشتر در شرایط زیر دیده میشود:
نشتی روغن از شیلنگها، اتصالات یا سیلندرها
عدم سرویس و بازدید دورهای سطح روغن
پر نکردن مخزن پس از تعمیرات
استفاده طولانیمدت بدون کنترل روغن
اگر سطح روغن خیلی پایین بیاید، دهانه مکش پمپ در تماس کامل با روغن قرار نمیگیرد و هوا وارد مسیر مکش میشود.
۲. نشتی در خط مکش پمپ
خط مکش پمپ یکی از حساسترین قسمتهای سیستم هیدرولیک است. این بخش معمولاً تحت فشار منفی یا خلأ نسبی کار میکند. به همین دلیل، اگر در شیلنگ مکش، اتصالات، اورینگها یا آببندیها کوچکترین نشتی وجود داشته باشد، ممکن است بهجای خروج روغن، هوا به داخل سیستم کشیده شود.
نکته مهم این است که نشتی در خط مکش همیشه با بیرونزدگی روغن همراه نیست. گاهی هیچ اثری از روغنریزی دیده نمیشود، اما سیستم از همان نقطه هوا میکشد.
دلایل رایج نشتی در خط مکش عبارتاند از:
شل بودن بستها و اتصالات
ترکخوردگی شیلنگ مکش
فرسودگی اورینگها
خرابی واشرها
نصب نامناسب اتصالات
استفاده از شیلنگ نامناسب برای مسیر مکش
۳. خرابی یا فرسودگی کاسهنمد و آببندی پمپ
پمپ هیدرولیک باید کاملاً آببندی باشد. اگر کاسهنمد، سیل یا آببندیهای داخلی و خارجی پمپ دچار فرسودگی شوند، احتمال ورود هوا به سیستم افزایش مییابد.
خرابی آببندی پمپ ممکن است باعث شود هوا از اطراف شفت یا نقاط اتصال پمپ وارد مدار شود. این مسئله بهخصوص در پمپهایی که مدت زیادی کار کردهاند یا تحت فشار و دمای بالا بودهاند، رایج است.
علائم احتمالی خرابی آببندی پمپ شامل موارد زیر است:
صدای زوزه یا تقتق پمپ
افت فشار سیستم
گرم شدن بیشازحد روغن
کاهش سرعت عملکرد جکها یا عملگرها
ایجاد کف در مخزن روغن
۴. استفاده از روغن هیدرولیک نامناسب
روغن هیدرولیک باید ویسکوزیته، کیفیت و افزودنیهای مناسب داشته باشد. استفاده از روغن نامناسب میتواند باعث افزایش هواگیری، کف کردن و کاهش عملکرد سیستم شود.
روغنهای بیکیفیت یا نامناسب ممکن است خاصیت آزادسازی هوا و ضدکف ضعیفی داشته باشند. در نتیجه، وقتی هوا وارد روغن میشود، بهراحتی از آن جدا نمیشود و به شکل حباب در مدار باقی میماند.
اشتباهات رایج در انتخاب روغن عبارتاند از:
استفاده از روغن با گرانروی نامناسب
ترکیب چند نوع روغن مختلف
استفاده از روغن تقلبی یا بیکیفیت
استفاده از روغن آلوده یا کهنه
انتخاب روغن بدون توجه به دمای کاری سیستم
۵. پر کردن نادرست مخزن روغن
اگر هنگام تعویض یا اضافه کردن روغن، عملیات پر کردن مخزن بهدرستی انجام نشود، ممکن است هوا وارد سیستم شود. ریختن سریع روغن، استفاده از ظروف آلوده، پر کردن بیشازحد یا کمتر از حد مجاز و روشن کردن فوری سیستم بدون هواگیری میتواند باعث ایجاد حباب در مدار شود.
بهتر است هنگام اضافه کردن روغن:
روغن مناسب و توصیهشده توسط سازنده استفاده شود.
روغن از فیلتر مناسب عبور داده شود.
سطح روغن مطابق نشانگر مخزن تنظیم شود.
پس از پر کردن، سیستم بهآرامی راهاندازی شود.
عملگرها چند بار بدون بار یا با فشار کم حرکت داده شوند.
۶. طراحی نامناسب مخزن هیدرولیک
مخزن روغن هیدرولیک فقط محل ذخیره روغن نیست؛ بلکه وظیفه خنککاری، تهنشینی آلودگیها و جدا شدن هوا از روغن را هم دارد. اگر طراحی مخزن مناسب نباشد، هوا فرصت کافی برای جدا شدن از روغن پیدا نمیکند.
مشکلات طراحی مخزن میتواند شامل موارد زیر باشد:
کوچک بودن حجم مخزن نسبت به دبی پمپ
نزدیک بودن مسیر برگشت روغن به مسیر مکش پمپ
نبود بافل یا جداکننده داخلی
برگشت روغن از ارتفاع زیاد و ایجاد تلاطم
قرارگیری نامناسب فیلتر یا لوله برگشت
نبود زمان کافی برای آرام شدن روغن
در چنین شرایطی، روغن همراه با هوا دوباره توسط پمپ مکش میشود و هواگیری سیستم ادامه پیدا میکند.
۷. برگشت روغن با تلاطم زیاد به مخزن
وقتی روغن برگشتی از شیرها، سیلندرها یا عملگرها با سرعت زیاد و از ارتفاع بالا وارد مخزن شود، ممکن است با هوا مخلوط شود. این اتفاق شبیه ریختن آب از ارتفاع زیاد در یک ظرف است که باعث ایجاد حباب و کف میشود.
برای جلوگیری از این مشکل، لوله برگشت باید بهگونهای طراحی شود که روغن بهآرامی و زیر سطح روغن وارد مخزن شود. همچنین استفاده از بافل داخلی در مخزن میتواند به کاهش تلاطم و جدا شدن هوا کمک کند.
۸. گرفتگی فیلتر مکش یا صافی ورودی
اگر فیلتر مکش یا صافی ورودی پمپ گرفته باشد، پمپ برای مکش روغن دچار مشکل میشود. در این حالت فشار منفی در ورودی پمپ افزایش مییابد و احتمال کشیده شدن هوا از نقاط ضعیف اتصال بیشتر میشود.
گرفتگی فیلتر همچنین میتواند باعث پدیدهای به نام کاویتاسیون شود که یکی از عوامل مهم آسیب به پمپ است.
دلایل گرفتگی فیلتر عبارتاند از:
تعویض نکردن بهموقع فیلتر
آلودگی زیاد روغن
استفاده از فیلتر نامناسب
ورود گردوغبار و ذرات خارجی به مخزن
تخریب داخلی قطعات سیستم
۹. کاویتاسیون در پمپ هیدرولیک
کاویتاسیون یکی از مشکلات جدی در سیستمهای هیدرولیک است که گاهی با هوا گرفتن اشتباه گرفته میشود، اما میتواند همراه با آن نیز رخ دهد.
کاویتاسیون زمانی اتفاق میافتد که فشار در ورودی پمپ بیشازحد پایین بیاید و حبابهای بخار در روغن تشکیل شوند. این حبابها وقتی وارد ناحیه فشار بالا میشوند، بهشدت فرو میریزند و ضربههای ریز اما مخربی ایجاد میکنند.
علل کاویتاسیون شامل موارد زیر است:
گرفتگی مسیر مکش
کوچک بودن قطر شیلنگ مکش
طولانی بودن بیشازحد مسیر مکش
ویسکوزیته بالای روغن در دمای پایین
دور بیشازحد پمپ
پایین بودن سطح روغن
گرفتگی فیلتر ورودی
کاویتاسیون میتواند باعث خوردگی، صدای شدید، افت راندمان و خرابی پمپ شود.
۱۰. هواگیری نکردن سیستم پس از تعمیرات
بعد از باز کردن مدار، تعویض شیلنگ، تعمیر پمپ، تعویض سیلندر یا تخلیه روغن، مقداری هوا وارد سیستم میشود. اگر پس از تعمیرات، هواگیری بهدرستی انجام نشود، این هوا در مدار باقی میماند و عملکرد سیستم را مختل میکند.
در بسیاری از تجهیزات، لازم است پس از تعمیر:
مخزن تا سطح استاندارد پر شود.
سیستم در فشار پایین روشن شود.
عملگرها چند بار بهآرامی حرکت کنند.
پیچهای هواگیری در صورت وجود باز و بسته شوند.
سطح روغن پس از چند دقیقه دوباره کنترل شود.
۱۱. خرابی سیلندر هیدرولیک
سیلندر هیدرولیک یا جک هیدرولیک نیز میتواند یکی از نقاط ورود هوا یا ایجاد اختلال در مدار باشد. اگر آببندی پیستون، گایدها یا کاسهنمدهای سیلندر خراب شوند، ممکن است نشتی داخلی یا خارجی ایجاد شود.
نشتی خارجی میتواند سطح روغن را کاهش دهد و در نتیجه پمپ هوا بکشد. همچنین در برخی شرایط، خرابی آببندیها میتواند باعث ورود هوا به مدار برگشت شود.
علائم خرابی سیلندر شامل موارد زیر است:
حرکت نامنظم یا پلهای جک
پایین آمدن جک زیر بار
نشتی روغن از اطراف شفت
کاهش قدرت
لرزش هنگام حرکت
۱۲. شل بودن اتصالات و بستها
اتصالات هیدرولیک باید با گشتاور مناسب بسته شوند. اگر اتصالات بیشازحد شل باشند، احتمال ورود هوا وجود دارد. اگر بیشازحد سفت شوند نیز ممکن است رزوه، اورینگ یا آببندی آسیب ببیند و بعداً نشتی ایجاد شود.
به همین دلیل استفاده از اتصالات استاندارد، اورینگ سالم و بستن با گشتاور مناسب اهمیت زیادی دارد.
۱۳. دمای نامناسب روغن
دمای روغن تأثیر زیادی بر عملکرد سیستم هیدرولیک دارد. وقتی روغن بیشازحد سرد باشد، گرانروی آن بالا میرود و پمپ برای مکش آن فشار بیشتری تحمل میکند. این حالت احتمال کاویتاسیون و ورود هوا را افزایش میدهد.
از طرف دیگر، وقتی روغن بیشازحد داغ شود، ویسکوزیته کاهش مییابد و خاصیت روانکاری و آببندی افت میکند. در نتیجه امکان نشتی و هواگیری بیشتر میشود.
بنابراین کنترل دمای روغن، استفاده از خنککن، گرمکن یا روغن مناسب فصل میتواند در جلوگیری از هوا گرفتن سیستم مؤثر باشد.
علائم هوا گرفتن سیستم هیدرولیک
هوا گرفتن سیستم هیدرولیک معمولاً با نشانههای مشخصی همراه است. مهمترین علائم عبارتاند از:
۱. صدای غیرعادی پمپ
یکی از اولین علائم ورود هوا به سیستم، صدای غیرطبیعی پمپ است. این صدا ممکن است به شکل زوزه، تقتق، غرغر یا صدای ضربهای شنیده شود.
۲. حرکت پلهای یا لرزشی جکها
وقتی هوا در مدار وجود داشته باشد، حرکت سیلندرها نرم و یکنواخت نیست. جک ممکن است با لرزش، مکث یا جهش حرکت کند.
۳. افت فشار سیستم
وجود هوا باعث میشود فشار بهدرستی منتقل نشود. در نتیجه سیستم قدرت لازم را ندارد و عملگرها ضعیف کار میکنند.
۴. کف کردن روغن در مخزن
اگر در سطح روغن مخزن کف مشاهده شود، احتمال ورود هوا به روغن زیاد است.
۵. گرم شدن بیشازحد روغن
هوا باعث کاهش راندمان سیستم و افزایش اصطکاک و تلاطم میشود. این مسئله میتواند دمای روغن را بالا ببرد.
۶. کاهش سرعت عملکرد
در سیستم هواگرفته، پاسخدهی شیرها، جکها و موتورها کندتر میشود.
۷. لرزش شیلنگها و خطوط فشار
حبابهای هوا میتوانند باعث ضربان فشار و لرزش در لولهها و شیلنگها شوند.
خطرات هوا گرفتن سیستم هیدرولیک
ورود هوا به سیستم هیدرولیک فقط یک مشکل ساده نیست. اگر بهموقع برطرف نشود، میتواند خسارتهای جدی ایجاد کند.
۱. آسیب به پمپ هیدرولیک
پمپ برای کار با روغن طراحی شده است، نه مخلوط روغن و هوا. وجود هوا باعث کاهش روانکاری، ایجاد ضربه، کاویتاسیون و سایش قطعات داخلی پمپ میشود.
۲. کاهش راندمان سیستم
وقتی هوا در روغن وجود دارد، بخشی از انرژی سیستم تلف میشود. بنابراین دستگاه برای انجام همان کار به انرژی بیشتری نیاز دارد.
۳. خرابی شیرهای کنترل
وجود حباب و تلاطم در روغن میتواند عملکرد دقیق شیرهای کنترل فشار، کنترل جهت و کنترل جریان را مختل کند.
۴. کاهش عمر روغن
هوا باعث اکسید شدن سریعتر روغن میشود. در نتیجه روغن زودتر خاصیت خود را از دست میدهد و لجن، رسوب یا مواد اسیدی در سیستم ایجاد میشود.
۵. کاهش دقت عملکرد
در سیستمهایی مانند پرس، تزریق پلاستیک، ماشینآلات CNC یا تجهیزات دقیق، وجود هوا میتواند باعث کاهش دقت و تکرارپذیری حرکت شود.
۶. افزایش هزینه تعمیرات
اگر هواگیری بهموقع انجام نشود، ممکن است آسیب از یک نشتی ساده به خرابی پمپ، سیلندر، شیرها و فیلترها تبدیل شود.
چگونه مشکل هوا گرفتن سیستم هیدرولیک را تشخیص دهیم؟
برای تشخیص علت هوا گرفتن سیستم، باید مرحلهبهمرحله بررسی انجام شود.
مرحله اول: بررسی سطح روغن
ابتدا سطح روغن مخزن را در حالت مناسب دستگاه بررسی کنید. سطح روغن باید بین حداقل و حداکثر نشانگر باشد.
مرحله دوم: بررسی کف روی روغن
درپوش مخزن یا نشانگر روغن را بررسی کنید. وجود کف، حباب یا ظاهر شیریرنگ میتواند نشانه ورود هوا یا رطوبت باشد.
مرحله سوم: بررسی خط مکش
شیلنگ مکش، اتصالات، بستها، اورینگها و آببندیهای ورودی پمپ را با دقت کنترل کنید. حتی نشتیهای بسیار کوچک هم مهم هستند.
مرحله چهارم: بررسی فیلترها
فیلتر مکش، فیلتر برگشت و سایر فیلترهای سیستم باید از نظر گرفتگی و زمان تعویض بررسی شوند.
مرحله پنجم: گوش دادن به صدای پمپ
صدای غیرعادی پمپ میتواند نشانه ورود هوا، کاویتاسیون یا کمبود روغن باشد.
مرحله ششم: بررسی دمای روغن
دمای بالا یا پایین غیرطبیعی میتواند عامل یا نتیجه هوا گرفتن سیستم باشد.
مرحله هفتم: بررسی نشتیهای خارجی
تمام شیلنگها، اتصالات، سیلندرها و شیرها را از نظر روغنریزی بررسی کنید. نشتی باعث کاهش سطح روغن و ورود هوا میشود.
روشهای جلوگیری از هوا گرفتن سیستم هیدرولیک
۱. کنترل منظم سطح روغن
سطح روغن باید طبق برنامه سرویس بررسی شود. کمبود روغن یکی از سادهترین اما مهمترین علتهای هوا گرفتن سیستم است.
۲. استفاده از روغن استاندارد
همیشه از روغن هیدرولیک مناسب با ویسکوزیته و کیفیت توصیهشده توسط سازنده استفاده کنید. روغنهای بیکیفیت میتوانند باعث کف کردن و افزایش استهلاک شوند.
۳. تعویض بهموقع فیلترها
فیلترهای کثیف باعث محدود شدن جریان و افزایش فشار منفی در خط مکش میشوند. تعویض دورهای فیلترها از بسیاری از مشکلات جلوگیری میکند.
۴. بررسی و سفت کردن اصولی اتصالات
اتصالات باید نه شل باشند و نه بیشازحد سفت. استفاده از اورینگ و آببندی سالم اهمیت زیادی دارد.
۵. طراحی صحیح مسیر مکش
مسیر مکش باید کوتاه، مستقیم و با قطر مناسب باشد. استفاده از زانوییهای زیاد، شیلنگ باریک یا مسیر طولانی میتواند احتمال کاویتاسیون و هواگیری را افزایش دهد.
۶. جلوگیری از تلاطم در مخزن
روغن برگشتی باید زیر سطح روغن وارد مخزن شود و با مسیر مکش فاصله کافی داشته باشد. استفاده از بافل داخلی نیز کمککننده است.
۷. هواگیری پس از تعمیرات
پس از هرگونه تعمیر، تعویض قطعه یا تخلیه روغن، سیستم باید طبق دستورالعمل سازنده هواگیری شود.
۸. نگهداری صحیح پمپ
پمپ باید از نظر آببندی، صدا، دما و فشار کاری بررسی شود. خرابی پمپ میتواند هم علت و هم نتیجه هوا گرفتن سیستم باشد.
روش کلی هواگیری سیستم هیدرولیک
روش هواگیری بسته به نوع دستگاه متفاوت است، اما بهطور کلی مراحل زیر کاربرد دارد:
دستگاه را خاموش کرده و ایمنی کامل را رعایت کنید.
سطح روغن مخزن را بررسی و در صورت نیاز تکمیل کنید.
اتصالات خط مکش و برگشت را کنترل کنید.
سیستم را با دور پایین یا فشار کم روشن کنید.
جکها یا عملگرها را چند بار آرام و کامل حرکت دهید.
اگر سیستم پیچ هواگیری دارد، طبق دستورالعمل آن را باز کنید تا هوا خارج شود.
پس از خروج هوا، پیچها را ببندید.
سطح روغن را دوباره بررسی کنید.
صدای پمپ و حرکت عملگرها را کنترل کنید.
نکته مهم: در سیستمهای حساس، فشار بالا یا ماشینآلات سنگین، هواگیری باید توسط فرد متخصص انجام شود.
اشتباهات رایج هنگام رفع هوا گرفتن سیستم هیدرولیک
برخی اقدامات اشتباه میتوانند مشکل را بدتر کنند. از جمله:
اضافه کردن روغن بدون پیدا کردن علت کم شدن روغن
استفاده از روغن نامناسب یا ترکیب چند روغن مختلف
تعویض پمپ بدون بررسی خط مکش
نادیده گرفتن فیلترهای گرفته
روشن کردن سیستم با سطح روغن پایین
باز کردن اتصالات تحت فشار
هواگیری بدون رعایت ایمنی
استفاده از نوار تفلون نامناسب در اتصالات حساس

