Trong suốt lịch sử, con người luôn trôi về phía dòng nước. Chúng tôi đã xây dựng các thành phố trên các tuyến đường thủy chính và sử dụng chúng làm đường giao thông. Chúng tôi đã sử dụng nước chảy để cung cấp năng lượng cho các bánh xe giúp chúng tôi chuẩn bị thức ăn và vải. Thủy lực, hay việc sử dụng năng lượng chất lỏng để vận hành máy móc, đã xuất hiện từ khá lâu – hơn 2000 năm.

Ai phát minh ra thủy lực?

Thật khó để nói chính xác ai đã phát minh ra thủy lực hoặc thủy lực được phát minh khi nào. Các hệ thống thủy lực đã được tạo ra từ công việc của những bộ óc vĩ đại như Blaise Pascal, Joseph Bramah, Leonardo da Vinci và Galileo Galilei. Hydraulics cuối cùng đã tìm thấy vị trí của mình trong thế giới hiện đại với các ứng dụng rộng rãi và mạnh mẽ.
Thủy lực cổ đại ở Hy Lạp và La Mã
Mặc dù các hệ thống thủy lực cổ đại đã tồn tại ở khắp các nền văn hóa, nhưng từ “thủy lực” của chúng ta có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp. Người Hy Lạp đã phát triển các hệ thống nước và năng lượng thủy lực phức tạp, bao gồm hệ thống thủy lợi, kênh mương và hệ thống dẫn nước.
Các hệ thống dẫn nước cung cấp một cách để các thành phố có được nguồn cung cấp nước đáng tin cậy từ các nguồn lân cận và mang đến cho họ một cách dễ dàng. Với sự trợ giúp của các hệ thống dẫn nước, các nền văn minh có thể định cư ở những khu vực không nằm ngay cạnh nguồn nước chính. Một trong những công trình dẫn nước ấn tượng này là Đường hầm Eupalinos, một công trình dẫn nước được xây dựng ở Samos vào thế kỷ thứ sáu trước Công nguyên. Nó cung cấp nước cho Samos từ khắp Núi Kastro, còn được gọi là Núi Castro.
Người Hy Lạp không xa lạ gì với những kỳ công ấn tượng của kỹ thuật. Mặc dù Ctesibius của Alexandria được biết đến nhiều hơn với công việc của mình trong lĩnh vực khí nén, nhưng ông cũng đã nghiên cứu về thủy lực. Ông đã phát triển một phiên bản tiên tiến của đồng hồ nước bao gồm một con trỏ chuyển động và các chuông báo. Ông cũng làm một cây đàn nước dùng trọng lượng của nước thay vì dùng chì để chơi các đường ống. Theo bước chân của Ctesibius, Anh hùng của Alexandria cũng đã phát triển nhiều hệ thống điều khiển, bao gồm những hệ thống sau:
Thiết lập cho một trò chơi tự động, cơ học
Động cơ hơi nước đầu tiên được biết đến, hay Aeolipile
Máy bán hàng tự động phân phối nước thánh khi ai đó đặt đồng xu vào đó
Một phát minh thủy lực quan trọng khác của người Hy Lạp là vít tải nước, hay Archimedes. Vít này là một thành phần chính của các phương pháp tưới tiêu cổ đại. Đây là máy bơm dịch chuyển tích cực lâu đời nhất, có từ thời Ai Cập cổ đại, nơi nó được sử dụng trên sông Nile – có thể là trước thời của Archimedes, mặc dù ông có xu hướng được công nhận. Một số người thậm chí còn tin rằng nó đã được sử dụng để tưới cho Vườn treo Babylon, một trong bảy kỳ quan của thế giới cổ đại.
Xa hơn về phía đông, người Ba Tư cổ đại đã hoàn thành Hệ thống Thủy lực Lịch sử Shushtar vào thế kỷ thứ ba CN. Hệ thống này là một dự án kỹ thuật khổng lồ và phục vụ nhiều mục đích khác nhau, bao gồm cấp nước, tưới tiêu, nhà máy, giao thông đường sông và hệ thống phòng thủ. Tương tự như vậy, người Sri Lanka đã xây dựng các hệ thống thủy lợi quy mô lớn phức tạp và phát triển khái niệm tháp van để điều chỉnh lượng nước thoát ra ngoài. Hệ thống của họ đã được phát triển hơn 2000 năm trước để đáp ứng với tình trạng sẵn có nước khó quản lý.

Hệ thống thủy lực La Mã

Người La Mã, giống như người Hy Lạp, được biết đến với các kỹ năng kỹ thuật tiên tiến, bao gồm đường xá, cầu cống và hệ thống dẫn nước, nhiều trong số đó vẫn còn được sử dụng cho đến ngày nay.
Hệ thống dẫn nước riêng của chúng có thể có tốc độ dòng chảy không nhất quán. Để chống lại điều này, người La Mã đã lắp đặt các thiết bị điều tiết trong dòng chảy và tạo ra các hồ chứa và bể chứa ở các đầu để mang lại nguồn cung cấp nước đáng tin cậy hơn cho người dân. Một ống dẫn nước lớn có thể lưu trữ đủ nước cho một thành phố trong 1-3 tuần, tùy thuộc vào dân số và hạn chế về nước.
Các cống dẫn nước rộng lớn của La Mã chỉ là một ví dụ về năng lượng thủy lực. Người La Mã cũng có nhiều nhà máy nước và phát triển “hushing”, một phiên bản ban đầu của khai thác thủy lực, để sử dụng trên các mỏ vàng trong khu vực. Phương pháp này liên quan đến việc xây dựng một nguồn cung cấp nước dồi dào, thông qua các đập hoặc tàu, và giải phóng nó vào một khu vực khai thác. Nước lũ này sẽ cuốn trôi lớp trầm tích nhẹ hơn và để lại những đường vân vàng quý giá có thể tiếp cận được. Hushing sau đó đã mở đường cho việc khai thác thủy lực trong Cơn sốt vàng ở California.
Vào đầu thế kỷ 17, nghiên cứu về thủy lực đã phát triển với khám phá của Simon Stevin về nghịch lý thủy tĩnh và nghiên cứu về nước không chuyển động, và những quan sát của Galileo Galilei về lực hấp dẫn. Galileo đã nghiên cứu gia tốc trọng trường, gia tốc này ảnh hưởng đến chuyển động của nước. Các học trò của ông bao gồm Evangelista Torricelli, người đã áp dụng kiến ​​thức này vào các tia nước và khí áp kế chất lỏng, và Benedetto Castelli, người đã khám phá ra nguyên tắc liên tục.
Khi còn là một thiếu niên, Blaise Pascal người Pháp bắt đầu làm việc với máy tính cơ học và trở thành một trong hai người đầu tiên phát minh ra thiết bị này. Ông đã có những đóng góp cho toán học – chẳng hạn như tam giác Pascal – và nghiên cứu chất lỏng thủy lực. Dựa trên công trình của Torricelli và các nghiên cứu về không gian chân không, Pascal đã đưa ra định luật của mình vào năm 1648. Định luật Pascal nói rằng nếu áp suất được áp dụng cho chất lỏng bên trong một hệ thống kín, áp suất sẽ được truyền theo mọi hướng như nhau. Về cơ bản, áp suất trong một hệ thống kín không đổi. Nguyên tắc này đã đặt nền tảng cho một số cải tiến thủy lực quan trọng nhất trong thế giới công nghiệp. Nó xác định cách khai thác năng lượng và do đó nguyên tắc này là cơ sở cho hầu hết các hệ thống thủy lực hiện đại. Công việc của Pascal đã dẫn đến việc phát minh ra máy ép thủy lực và cung cấp một nguyên lý cực kỳ có giá trị cho bất cứ thứ gì hoạt động với chuyển động của chất lỏng.

Khoảng một thế kỷ rưỡi sau, Joseph Bramah đã được cấp bằng sáng chế cho máy ép thủy lực vào năm 1795. Trong phát minh này

, ông đã sử dụng khám phá của Pascal để nhân một lượng nhỏ lực và tạo ra một lượng lớn áp suất có khả năng cung cấp năng lượng cho máy móc và nâng các vật rất nặng. Một phần của điều làm cho máy ép thủy lực trở nên hữu ích là máy ép thủy lực sử dụng các ống nhỏ, linh hoạt.
Năm 1738, Daniel Bernoulli xuất bản cuốn sách Hydrodynamica của mình, trong đó ông mô tả cách nước hoạt động trong những điều kiện nhất định và cách nó phản ứng với trạng thái cân bằng, áp suất và tốc độ. Nguyên tắc của Bernoulli dựa trên các nghiên cứu của ông về bảo toàn năng lượng. Bernoulli đã làm việc chặt chẽ với nhà toán học Leonhard Euler, người có thể đã suy ra phương trình Bernoulli đầu tiên. Ông cũng phát triển một số phương trình thủy lực quan trọng và một tuabin thủy lực.
Ảnh hưởng của nhiệt độ đến dòng chảy của ống và xác định tốc độ dòng chảy: Isaac Newton đang nghiên cứu các đặc tính khác nhau của chất lỏng vào thời điểm này. Sau đó, Gotthilf Ludwig Hagen đã tiến hành các thí nghiệm để tìm ra ảnh hưởng của nhiệt độ đến dòng chảy của đường ống. Mặc dù ông đang làm việc dựa trên nền tảng kiến ​​thức của Newton, kết quả của ông chỉ bằng 1% các phép đo hiện đại. Các thí nghiệm của ông liên quan đến việc tiêm mùn cưa vào chất lỏng để quan sát chuyển động rõ ràng hơn. Ở Pháp, Jean Léonard Marie Poiseuille cũng đang nghiên cứu về dòng chảy, nhưng công việc của anh ấy là về dòng chảy của máu trong cơ thể. Nghiên cứu của ông đã dẫn đến các phương trình về dòng chảy tầng trong đường ống. Công trình của ông, cùng với công trình của Hagen, được sử dụng để phát triển phương trình Hagen-Poiseuille. Phương trình này nói rằng tốc độ dòng chảy phụ thuộc vào độ nhớt của chất lỏng, chiều dài đường ống và sự chênh lệch áp suất giữa các đầu.
Sự phát triển của động cơ quay và bộ tích điện: Năm 1838, William George Armstrong, một người được coi là ông tổ của năng lượng thủy lực hiện đại, bắt đầu thử nghiệm với thủy lực và phát triển động cơ quay. Thật không may, không ai chăm sóc nó vào thời điểm đó. Sau đó, ông phát hiện ra cái được gọi là hiệu ứng Armstrong, hay tạo ra điện tích từ hơi nước áp suất cao thoát ra của lò hơi. Sau đó, ông đã thiết kế một cần trục chạy bằng thủy lực với một pittông quay. Armstrong đã sửa đổi một cần trục hiện có để sử dụng nguồn cung cấp nước của thị trấn làm nguồn năng lượng. Ông đã bắt đầu kinh doanh bằng cách sử dụng cách sắp xếp này và bắt đầu chế tạo cần cẩu bằng phương pháp này. Sau đó, Armstrong cũng phát triển bộ tích lũy thủy lực để hoàn thành một số mục tiêu. Nó đã bỏ qua nhu cầu về bể chứa, cho phép áp suất cao hơn nhiều và tạo ra một hệ thống cho năng lượng thủy lực di chuyển giữa các thiết bị thủy lực có khoảng cách rộng rãi.
Sự ra đời và các quy định của khai thác thủy lực: Khi Cơn sốt vàng California đến Hoa Kỳ vào những năm 1840, khai thác thủy lực đã phát triển theo các phương pháp “hushing” của người La Mã. Loại hình khai thác này sử dụng các tia nước áp suất cao trông giống như vòi rồng để đào đất đá. Máy có thể dài từ 16 đến 18 feet. Bằng cách loại bỏ đá và trầm tích, công nhân có thể tiếp cận nhiều vàng hơn. Một cách nhanh chóng, nông dân và những người định cư đã cảm thấy tác hại của phương pháp này đối với môi trường, khi những người thợ mỏ đặt đất đào vào các con lạch hoặc hẻm núi gần đó – lấp đầy và chặn đường nước cũng như các trang trại ở hạ lưu dựa vào nước. Quy trình này nhanh chóng được quy định và mặc dù vẫn được sử dụng cho đến ngày nay, nhưng vẫn được quy định về mặt pháp lý.
Khi thế kỷ 20 trôi qua, các ứng dụng mới, đa dạng cho thủy lực cũng vậy. Hệ thống thủy lực là hệ thống phổ biến vì chúng có khả năng thích ứng, cung cấp các ống mềm và ống nhỏ, cùng với nhiều loại thiết bị truyền động khác nhau. Mật độ công suất cao cũng không ảnh hưởng gì.

Sự thích nghi của thủy lực:

Ngoài việc sử dụng xe cộ và công nghiệp, bạn có thể tìm thấy các hệ thống thủy lực ở khắp mọi nơi. Bạn thậm chí có thể đang ngồi trên một chiếc. Ghế văn phòng và máy rửa bát là hai đồ vật trong gia đình thường sử dụng bình thủy lực. Các máy móc khác, phức tạp hơn bao gồm máy bay, thiết bị xây dựng và thang máy.
Mặc dù guồng nước có từ thời cổ đại, nhưng dòng điện một chiều (DC) mãi đến thế kỷ 19 mới được phát hiện. Nhưng những thứ này có liên quan gì đến nhau? Trong cả hai trường hợp, bạn đang khai thác chuyển động quay. Các bánh xe nước cũ chỉ là một nguồn năng lượng quay khác nhau. Động cơ điện một chiều sử dụng dòng điện để làm quay động cơ và trục, còn bánh xe nước sử dụng dòng nước. Động cơ DC là một khía cạnh quan trọng của việc sử dụng điện tử của chúng ta ngày nay.
Sức mạnh của nước cũng có thể được sử dụng để tạo ra điện. Appleton, Wisconsin, là quê hương của nhà máy thủy điện đầu tiên. Bây giờ có hơn 57.000 trên toàn thế giới. Thủy điện là một nguồn năng lượng tái tạo chính sử dụng sự chuyển động của nước từ một con đập để tạo ra năng lượng. Sản lượng điện thủy điện dự kiến ​​sẽ tăng trưởng hơn 20% trong 25 năm tới.

Ở Anh, Công ty Điện lực Thủy lực London thường xuyên cung cấp nước ở mức 700 lbs. mỗi inch vuông qua 150 dặm của đường ống bên dưới đường phố London. Hệ thống này, kéo dài cho đến năm 1977, vận hành rèm cửa tại Nhà hát Opera Hoàng gia,cổng cắm ở sông Thames và thang máy nâng khắp thành phố.

Mặc dù lịch sử cho thấy chúng ta sử dụng nước làm chất lỏng thủy lực chính, nhưng những tiến bộ trong kỹ thuật đã chỉ ra rằng nước thường không phải là lựa chọn tốt nhất. Một số tùy chọn phổ biến cho chất lỏng thủy lực là:
  • Dầu khoáng
  • Dầu tự nhiên, như dầu canola
  • Hợp chất tổng hợp
  • Chọn chất lỏng thủy lực
Mọi người chọn chất lỏng thủy lực của họ với nhiều mục đích và đặc điểm khác nhau, như độ nhớt, tỷ trọng, tác động môi trường, trọng lượng và chi phí. Các phản ứng của chất lỏng đối với nhiệt, bay hơi và các vật liệu khác cũng là các yếu tố. Một số chất lỏng được thiết kế để giữ mức độ ô nhiễm thấp trong khi những chất lỏng khác có thể được thiết kế để chịu được nhiệt hoặc bức xạ cực cao. Những chất lỏng này có thể được sử dụng trong bất kỳ thứ gì, từ các ứng dụng quân sự đến máy móc công nghiệp cho đến dầu phanh trong ô tô của bạn.
Hiện nay, với sự ra đời của công nghệ máy tính và các phương pháp thu thập dữ liệu tiên tiến, các nhà nghiên cứu có thể nghiên cứu các chuyển động của chất lỏng với độ chính xác và chiều sâu hơn. Sự pha trộn giữa thủy lực và điện tử cũng đang bùng nổ. Chúng cho phép các hoạt động máy nâng cao hơn, vì vậy người vận hành có thể thực hiện hành động chính xác và chi tiết hơn nhiều. Điều khiển điện tử cho một hệ thống thủy lực không phải là hiếm.
Một nơi bạn sẽ tìm thấy nhiều máy móc thủy lực là trên một công trường xây dựng. Cần trục, máy ủi và tất cả các loại thiết bị hạng nặng được chạy bằng hệ thống truyền động thủy lực. Hệ thống chất lỏng có áp suất rất phổ biến ở nhiều loại xe khác nhau. Một máy bơm và động cơ thủy lực có mật độ công suất cao hơn so với động cơ điện và máy phát điện – cụ thể là 16: 1 theo trọng lượng và 8: 1 theo thể tích. Họ cũng cung cấp các điều khiển chính xác thường được vận hành bằng điện.
Một lĩnh vực khác đã được chứng kiến ​​lợi thế đáng kể từ các hệ thống thủy lực là nông nghiệp. Thiết bị canh tác giờ đây có khả năng ứng dụng mạnh mẽ hơn. Nhiều thiết bị nông nghiệp sử dụng thủy lực để truyền động và di chuyển các bộ phận, chẳng hạn như máy kéo Ford-Ferguson.
Các ứng dụng hàng không vũ trụ cũng được đầu tư rất nhiều vào việc sử dụng thủy lực. Hệ thống thủy lực cung cấp năng lượng cho nhiều bộ phận của máy bay, bao gồm những thứ như phanh, cửa chở hàng, hệ thống lái, điều khiển cánh quạt và cánh lật.

Thông tin và sửa chữa thủy lực

Thủy điện là một trong những dạng năng lượng được sử dụng rộng rãi nhất và lâu đời nhất. Các ứng dụng của nó bao gồm từ tưới tiêu đến thiết bị xây dựng và máy móc hạng nặng. Nó phổ biến đến nỗi bạn có thể có một số loại thiết bị thủy lực trong nhà hoặc tòa nhà văn phòng của bạn.
Các kỹ sư xuất sắc trong quá khứ đã mở đường cho các hệ thống đương đại thích nghi và phát triển để đáp ứng nhu cầu của thế giới hiện đại.

Liên hệ với Chuyên gia crom cứng

Các kỹ sư tại Chuyên gia Chrome cứng có hơn 75 năm kinh nghiệm kết hợp làm việc với máy bơm thủy lực, van và sửa chữa động cơ. Nếu bạn nhận thấy rằng bạn có một hệ thống thủy lực bị hỏng và cần sửa chữa hoặc muốn tìm hiểu thêm về hệ thống thủy lực, Chuyên gia Chrome cứng có thể trợ giúp. Chúng tôi thuộc sở hữu gia đình và điều hành và cố gắng đáp ứng tất cả các nhu cầu sửa chữa thủy lực của bạn. Liên hệ với chúng tôi hôm nay!

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

0932 053 586