ایده نادرستی که شامل سیلندرهای هیدرولیک است این است که اگر مهر و موم پیستون نشتی داشته باشد، سیلندر به آرامی حرکت خواهد کرد. در حالی که یک مهر و موم نشتی پیستون میتواند دلیل اصلی حرکت سیلندر باشد، فیزیک مربوطه اغلب به درستی درک نمیشود.
واقعیت این است که اگر مهر و موم پیستون به طور کامل از یک سیلندر دو طرفه برداشته شود، سیلندر با روغن پر میشود و پورتها مسدود میشوند، سیلندر میتواند بار خود را به طور نامحدود نگه دارد، مگر اینکه مهر و موم میله نشتی داشته باشد.
در این حالت، به دلیل حجم نامتناسب در هر طرف پیستون، فشار مایع برابر میشود و سیلندر به صورت هیدرولیکی قفل میشود. هنگامی که این اتفاق بیفتد، سیلندر فقط در صورتی میتواند حرکت کند که مایع از سیلندر از طریق مهر و موم میله یا پورتهای آن خارج شود.
شکل ۱. سیلندر دو میله — حجم روغن در هر دو طرف پیستون برابر است.
استثنائات قاعده
دو استثنا برای این نظریه وجود دارد. اولی یک سیلندر دو میلهای است (شکل ۱) که حجم در هر دو سمت پیستون برابر است.
استثنای دوم مربوط به باری است که بر روی یک سیلندر دو طرفه آویزان است (شکل ۲). در این ترتیب، حجم مایع تحت فشار در سمت میله به راحتی میتواند در سمت پیستون جای گیرد. اما همانطور که سیلندر به آرامی حرکت میکند، یک خلا در سمت پیستون به دلیل حجمهای نابرابر ایجاد میشود و بسته به وزن بار، این خلا ممکن است در نهایت به برابری منجر شود که حرکت بیشتر را متوقف کند.
این پایان چرخه نیست، اما مهم است که حداقل این نظریه را قبل از ادامه درک کنیم.
با وجود این دو استثنا، اگر پورتهای خدمات سیلندر دو طرفه توسط یک سوپاپ بسته به عمل مسدود شوند (شکل ۳)، و مهر و موم پیستون عبور کند، فشار در نهایت در هر دو طرف سیلندر برابر میشود. در این لحظه، قفل هیدرولیکی برقرار میشود و دیگر حرکتی نمیتواند رخ دهد، مگر اینکه مایع اجازه داشته باشد از سیلندر یا مدار سیلندر خارج شود.
شکل ۲. بار آویزان بر روی سیلندر دو طرفه
کاهش ناحیه موثر
به دلیل کاهش ناحیه موثر که ناشی از فشاری است که اکنون بر روی ناحیه حلقه میلهای عمل میکند، فشار استاتیک در سیلندر باید برای حمایت از همان بار افزایش یابد. به یاد داشته باشید، نیروی ایجاد شده توسط یک سیلندر نتیجهای از فشار و ناحیه است.
به عنوان مثال، اگر فشار ناشی از بار در سمت پیستون سیلندر ۲۰۰۰ PSI و در سمت میله صفر بود هنگامی که دریچه کنترل جهت بسته شد، با فرض عدم نشتی از سوپاپ، فشار برابر شده ممکن است ۳۰۰۰ PSI باشد بسته به نسبت نواحی پیستون و حلقه.
حال در نظر بگیرید که اگر این مدار یک سوپاپ relief پورت خدمات (شکل ۴) با تنظیم ۲۵۰۰ PSI داشته باشد. در حالی که فشار در سمت پیستون سیلندر برابر میشود و فشار استاتیک در سمت پیستون به فشار شکست سوپاپ relief میرسد، با این حال سیلندر هنوز هم نمیتواند جمع شود.
وضعیت مشابهی میتواند در مدارهای دارای سوپاپ کنترل بار (تعادل) نصب شده اتفاق بیفتد. در این مدار، که در شکل ۵ نشان داده شده است، دریچه کنترل جهت دارای یک سوپاپ مرکزی شناور است (پورتهای خدمات A و B به تانک باز هستند).
همانطور که قبلاً ذکر شد، اگر مهر و موم پیستون نشتی داشته باشد، حجمهای نابرابر روغن در سمتهای میله و پیستون سیلندر نشاندهنده این است که قفل هیدرولیکی جلوی هر گونه حرکت قابل توجهی را خواهد گرفت. اما یک بار دیگر، به دلیل از دست رفتن ناحیه موثر به علت فشاری که اکنون بر روی نواحی حلقه پیستون و میله عمل میکند، فشار استاتیک در سیلندر باید برای حمایت از همان بار افزایش یابد.
مقدار این افزایش فشار به نسبت نواحی پیستون و حلقه سیلندر بستگی دارد. اگر افزایش فشار استاتیک از حداکثر بار تنظیم شده سوپاپ تعادل فراتر رود، سوپاپ باز میشود و اجازه میدهد روغن از سمت پیستون سیلندر به تانک جریان یابد و سیلندر جمع شود.
تشخیص حرکت سیلندر
بنابراین، در حالی که علت اصلی مشکل در هر دو مثال نشتی مهر و موم پیستون است، فیزیک به طور بنیادی متفاوت از باور عمومی است. و اگر نظریه درک شود، یک فشارسنج میتواند ابزاری مفید برای تعیین علت حرکت سیلندر باشد.
در هر یک از این مثالها، اگر سیلندر در حال حرکت باشد اما هیچ برابری فشاری در سراسر مهر و موم پیستون وجود نداشته باشد، دریچه کنترل جهت یا دریچه کنترل بار منبع مشکل است.