دانلود مقاله هیدرولیک

اختصاصی از سورنا فایل دانلود مقاله هیدرولیک دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

توسعه علم هیدرولیک زمانی شروع شد که پاسکال دانشمند فرانسوی قوانین مربوط به فشار را کشف کرد(1650 میلادی) و هیدرولیک را به عنوان یک علم نوین پایه گذاری نمود. از آن تاریخ به بعد دوران شکوفایی هیدرولیک پدید آمد و این علم به نحو چشمگیری وارد بازار گردید. امروزه هیدرولیک در ساختمان ماشین آلات صنعتی، کشاورزی، راهسازی، هواپیمایی، کشتی سازی، اتوموبیل سازی، ماشینهای ابزار، تاسیسات صنایع سنگین، معدن و . . . در مقیاس وسیعی استفاده میشود و روز به روز نیز افزایش میابد.
هیدرولیک فن آوری تولید، کنترل و انتقال قدرت توسط سیال تحت فشار است. بطور کلی یک سیستم هیدرولیک چهار کار اساسی انجام میدهد:

• تبدیل انرژی مکانیکی به قدرت سیال تحت فشار بوسیله پمپها
• انتقال سیال تا نقاط مورد نظر توسط لوله ها و شلنگها
• کنترل فشار، جهت و جریان سیال توسط شیرها
• انجام کار توسط عملگرها
قانون پاسکال:
قانون پاسکال پایه هیدرولیک نوین است. این قانون بیان میکند که فشار وارده به هر نقطه از یک مایع محدود بطور مساوی در تمام جهات منتقل شده و با نیروی مساوی بر رو سطوح مساوی اثر میکند.

قوانین پایه در هیدرولیک:
• سیال تحت فشار همواره مسیر با مقاومت کمتر را برای عبور انتخاب میکند
• پمپ تولید دبی میکند نه فشار
• فشار تنها در برابر مقاومت یک مانع ایجاد میشود
اصول کلیدی فوق اگرچه ساده به نظر میرسند ولی پایه واساس علم هیدرولیک میباشند. با داشتن درک صحیحی از این قوانین به راحتی میتوان حرکت سیال در خطوط انتقال را دنبال و عملکرد سیستم را تحلیل نمود

فشار :
فشار نتیجه مقاومت در مقابل حرکت سیال میباشد. برای محاسبه ریاضی فشار، نیرو را بر سطح تقسیم مینمایند. واحد فشار "بار" میباشد. در هیدرولیک عملی معمولا کیلوگرم بر سانتی متر مربع برابر یک بار است. برای مثال اگر نیروی مقاوم در یک سیلندر هیدرولیک با قطر پیستون 20cm برابر 5000kgf باشد، فشار ایجاد شده در پشت سیلندر از رابطه زیر حساب میشود:
Pressure (bar)=Force( kgf)/Area (cm2)
diameter=10cm >> Area=314cm2 >> pressure= 5000/314=15.9 bar
تعیین فشار کاری سیستم
برای تعیین سطح فشار در یک سیستم هیدرولیک باید در نظر داشت که با بالا بردن فشار میتوان از المانهای هیدرولیکی کوچکتری برای رسیدن به تناژ مورد نظر، استفاده نمود. همچنین قطر لوله ها را میتوان کوچکتر انتخاب نمود. در نتیجه، هزینه ساخت سیستم کاهش می یابد. از طرف دیگر با افزایش فشار، دمای روغن در سیستم زودتر افزایش میابد، نشتی ها بیشتر و اصطکاک و سایش نیز افزایش میابد. در نتیجه فاصله انجام سرویس ها باید کوتاهتر شود. همچنین نویز و پیکهای فشاری نیز افزایش یافته و خواص مطلوب دینامیکی سیستم کاهش می یابد.
فشارهای نامی در هیدرولیک (bar )
1 10 100 1000
1.6 16 160 1600
2.5 25 250 2500
4 40 400 4000
6 63 630 6300

فشار کاری سیستمهای هیدرولیک متداول(bar)
20-75 ماشینهای ابزار
100-500 پرسها
200-400 ماشینهای تزریق پلاستیک
50-350 کشتی سازی
50-250 هواپیما سازی
100-150 ماشین آلات کشاورزی
100-250 ماشینهای راهسازی
100-300 وسایل نقلیه تجاری
100-400 نورد کاری

واحد PSI
از واحدهای متداول فشارPSI میباشد. یک PSI معادل یک پوند نیرو بر اینچ مربع میباشد.
• برای تبدیل PSI به bar ، مقدار فشار مورد نظر را در 0.068 ( تقریبا 0.07 )ضرب نمائید. برای مثال 1000PSI معادل 68bar میباشد.
• برای تبدیل bar به PSI ، مقدار فشار را در 14.7 ضرب نمائید. برای مثال 100bar معادل 1470PSI میباشد.

احتیاج روز افزون صنایع به تکنیک مهندسی کنترل و پیدایش و توسعه وسائل و ابزاریکه مورد کاربرد این چنین سیستمهای کنترلی قرار میگیرد، ایجاب میکند آن وسایل و قطعات از نقطه نظر نحوه کار و وظیفه شان در سیستم دارای علائم واحد و یا استاندارد شده ای باشند، که هم طراحان بتوانند سریعتر و راحت تر طرح خود را پیاده کنند و هم پرسنل مرتبط با چنین سیستمهایی بتوانند طرح مزبور را سریع تر و راحت تر بخوانند و با دستگاه کار کنند.

مجموعه یک صفحه ای از نمادهای المانهای پرکاربرد هیدرولیک

سیلندرهای هیدرولیک جریان سیال تحت فشار را به حرکت خطی میله پیستون تبدیل میکنند و دارای انواع یککاره و دو کاره میباشند. در نوع یککاره برگشت به موضع اولیه توسط فنر یا نیروی ثقلی بار صورت میپذیرد ولی در نوع دو کاره عمل رفت و برگشت تحت کنترل سیال هیدرولیکی انجام میشود.
در انتخاب سیلندرهای هیدرولیک موارد ذیل باید در نظر گرفته شود:

• حداکثر فشار کاری سیستم
• قطر پیستون و میله پیستون
• نیروی سیلندر
• حداکثر نیروی سیلندر
• طول کورس سیلندر
• حداکثر سرعت سیلندر
• نحوه نصب سیلندر
• وجود ضربه گیر
• نوع و کاربرد سیلندر
مشکلات اساسی در ارتباط با سیلندرهای هیدرولیک
• بارگذاری غیر محوری
• نصب نامناسب
• کمانش در میل پیستون
• محاسبات نادرست در شتابگیری و کاهش سرعت بار
• بارهای ضربه ای سنگین
• نشتی های داخلی و خارجی
• تقویت فشار ناخواسته
• سرعت و ترتیب حرکت نادرست

محاسبات نیرو و سرعت سیلندر
برای دستیابی به تناژ مورد نظر ابتدا سطح فشار کاری باید تعیین گردد. برای مثال فشار 120bar در صنعت متداول میباشد. با توجه به فشار کاری و نیروی مورد نیاز، سطح مقطع سیلندر از رابطه ذیل تعیین میگردد.
F (kgf)=P(bar)XA(cm2)
برای مثال برای دستیابی به 5 تن نیرو در فشار 120bar داریم:
5000= 120xA >> A= 41.7 cm2 >> D= 7.3 cm >> D=8 cm (سایز موجود سیلندر)
سرعت حرکت سیلندر متناسب با دبی ورودی به آن تعیین میگردد. با توجه به نیاز سیستم ، سرعت حرکت را طراح مشخص مینماید. معمولا تامین سرعتهای بیش از 0.1m/sec و کمتر از 0.01m/sec نیاز به تمهیدات خاص در سیستم دارد. سرعت سیلندر از رابطه ذیل حساب میشود:
V(m/sec)=Q(lit/sec)/6XA(cm2)
برای مثال برای سرعت سیلندر با قطر 8cm و دبی ورودی 20lit/sec داریم:
A=50.24 >> V= 20/6X50.24 = 0.066 m/sec= 6.6 cm/sec
در صورتیکه سرعت محاسبه شده مطلوب طراح نباشد لازم است مقدار دبی کاهش یابد. برای مثال با ورود 10lit/sec روغن به این سیلندر، سرعت نیز نصف میشود و تا 3.3cm/sec کاهش میابد.
مدار کنترل سرعت سیلندرهای هیدرولیک

Meter In and Meterout circuit
Bleed-off circuit

Variable-volume pump
Variable feed
مدار حرکت سنکرون سیلندر

Replenishing




Rack and pinion

پمپ ها :

پمپ به عنوان قلب سیستم هیدرولیک، توان مکانیکی را که بوسیله موتورهای الکتریکی یا احتراق داخلی تامین می گردد به توان هیدرولیکی تبدیل می کند. پمپ فقط مولد جریان سیال بوده و سطح فشار ایجاد شده به میزان بار مقاومی که توسط عملگر سیستم هیدرولیک بر آن غلبه میشود، بستگی دارد.
پمپ جابجایی مثبت به ازاء هر دو ر چرخش محور پمپ ،مقدار مشخصی از سیال را به سیستم هیدرولیک ارسال مینماید. پمپ جابجائی مثبت (دبی ثابت و متغییر ) شامل انواع پمپ دنده ای ، پره ای و پیستونی محوری و شعاعی میباشد.


پمپ پیستونی پمپ پره ای

در انتخاب پمپهای با جابجایی ثابت موارد ذیل باید در نظر گرفته شود:

• قطر دهانه های پمپ
• فشار کاری در خروجی پمپ
• فشار کاری در ورودی پمپ
• سرعت دوران پمپ
• حجم جابجایی روغن
• دبی موثر
• توان موتور محرک پمپ
• دمای کاری روغن
• درجه ویسکوزیته
• فیلتراسیون

نحوه انتخاب پمپهای هیدرولیک
اولین مرحله در انتخاب مدار تغذیه و تعیین پمپ مناسب برای یک کاربرد معین در سیستمهای هیدرولیک، بررسی میزان فشار و جریان مورد نیاز در مدار است. ابتدا منحنی های جریان و فشار در یک سیکل زمانی باید بررسی شود. سپس همزمانی مصرف درالمانهای مختلف تعیین گردد. بدین نحو حداکثر جریان مورد نیاز مشخص میگردد. برای تعیین یک مدار تغذیه مناسب به موارد ذیل باید توجه نمود:
1) در سایزینگ پمپ ها در عمل حدود ده درصد به دبی تعیین شده از طریق محاسبات تئوریک اضافه مینمایند.
2) در انتخاب شیر اطمینان (فشار شکن)، فشار تنظیمی باید ده درصد بیشتر از فشار کاری سیستم باشد.
هر دو مورد (1) و (2) باعث میشود توان بیشتری در سیستم هیدرولیک تزریق شود.
با تعیین فشار کاری و دبی مصرفی روغن، توان مورد نیاز برای الکتروموتور گرداننده پمپ در سیستم با استفاده از فرمول زیر محاسبه میشود :
P(KW) = [Q(lit/min) X p(bar)]/600
در این رابطه P توان ، Q دبی و p فشار میباشد. رابطه فوق بدون در نظر گرفتن راندمانهای مکانیکی و حجمی ارائه شده است.
برای مثال توان الکترو موتور در سیستم هیدرولیکی با فشار کاری 120bar و دبی 30lit/min به صورت زیر محاسبه میشود:
P= 30X120/600 =6 kW
رنج توانهای استاندارد الکتروموتورها(kW)
22 18.5 15 11 7.5 5.5 4 3 2.2 1.5
با توجه به رنج استاندارد توان الکترو موتورها ، مقدار 7.5kW مناسب میباشد.

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله  27  صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید