لینک پرداخت و دانلود در "پایین مطلب"
فرمت فایل: word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحات:226
انرژی سیال 1-1-1- انرژی
هیدرولیک برای کاربردهایی مناسب است که در آنها نیروهای زیاد، دقت حرکتی بالا و حرکت یکنواخت مورد نیاز باشد. سیستمهای هیدرولیکی نوعاً با فشارهای 500-5000 psi (35-350bar) کار می کنند و قادرند هزاران پوند نیرو( چندین تن) ایجاد نمایند دو مزیت عمده انتقال انرژی از طریق سیال، قابلیت افزایش نیرو و قابلیت تغییر جهت سریع انتقال می باشد.
قانون پاسکال اصل اساسی حاکم بر انرژی سیالات است این قانون دربارة هیدروستاتیک یا انتقال نیرو از طریق یک مایع تحت فشار است در سیستمهای هیدروستاتیک اغلب سیالات در حال حرکت هستند، ولی فشار سیال است که نیرو و انرژی را انتقال می دهد، نه حرکت سیال. سیستمهایی که در آنها حرکت سیال باعث انتقال نیرو می شود، سیستمهای هیدرودینامیک نام دارند. در این سیستمها، سرعت سیال یا انرژی جنبشی آن تبدیل به انرژی مکانیکی ( معمولاً به فرم حرکت دورانی) می شود. در سیستمهای هیدرودینامیک سیال فشار قابل ملاحظه ای ندارد ( برعکس سیستمهای هیدروستاتیک) مثال سیستم هیدرودینامیک، توربین بخار است که در آن با عبور بخار از بین پره های توربین با سرعت زیاد، الکتریسیته تولید می شود اغلب سیستمهای هیدرولیکی صنعتی، از سیال تحت فشار استفاده کرده و بنابراین جزو سیستمهای هیدروستاتیک محسوب می گردند.
1-2 انتقال نیرو و تغییر مقدار نیرو
یکی از ویژگیهای کاربردی انرژی سیالات، قابلیت تغییر میزان نیرو به هنگام انتقال نیرو است که به آسانی قابل انجام می باشد. چنین سیستمی در شکل 1-1 نشان داده شده است در این شکل سطح پیستون ورودی برابر با in2 10 و سطح پیستون خروجی برابر با in2 100 است. نیروی اعمالی بر پیستون ورودی 100lbs می باشد. با توجه به سطح این پیستون که10 است,فشار ایجاد شده در سیال 10psi خواهد بود این فشار درسیلندر خروجی نیز ایجاد می شود که بر پیستون خروجی اعمال می گردد. در اثر اعمال فشار 10psi بر پیستونی با سطح in2 100 نیروی خروجی برابراست با:
F=p.A=10*100=1000lbs
همانطور که ملاحظه می شود، نیروی خارجی به اندازة نسبت سطح دو پیستون تقویت شده است. به عبارت بهتر سطح پیستون خروجی ده برابر پیستون ورودی است و بنابراین نیروی خروجی نیز ده برابر نیروی ورودی خواهد بود.
طبق قوانین مکانیک انرژی خروجی یک سیستم نمی تواند بیش از انرژی وارد شده به آن باشد و بنابراین اگر در این سیستم یا انتقال انرژی اتلافی وجود نداشته باشد، کار انجام شده ثابت باقی می ماند. در سیستم نشانداده شده در شکل 1-1 نیرو در سیستم ده برابر شده است. بنابراین با ثابت در نظر گرفتن کار ورودی و خروجی مسافت طی شده در خروجی باید به همان نسبت ( در مقایسه با مسافت طی شده در ورودی) کاهش یابد. پیستونهای ورودی و خروجی در زمان برابر، این مسافتها را طی می کنند، بنابراین رابطه
سرعتهای ورودی و خروجی به صورت زیر خواهد بود:
(1-1) [3]خروجی V ورودی A/ خروجی A = ورودی V
شکل 1-1 چند برابر کردن نیرو [3]
1-3 جریان سیال
شدت جریان سیال عبارت است از حجم سیال که در واحد زمان از یک سیستم عبور می کند. شدت جریان سیال تعیین کنندة سرعت عملکرد یک قطعة خروجی در سیستم هیدرولیک ( مثلاً یک سیلندر) است سرعت حرکت سیال، مسافتی است که یک سیال در واحد زمان طی می کند
(1-2)Q=v.A[3] که با تعیین قطر مناسب برای لوله، در یک شدت جریان معین، سرعت سیال کنترل می‌شود. در یک سیسیتم که جریان سیال در آن پیوسته و یکنواخت است مطابق معادلة پیوستگی کاهش سطح گذر ( سطح مقطع لوله) سبب افزایش سرعت، به همان نسبت می شود برعکس،اگر سطح لوله افزایش یابد، سرعت سیال به همان نسبت کاهش خواهد یافت. فهم این نکته خیلی مهم است، زیرا در یک سیستم هیدرولیک واقعی، سطح گذر سیال به هنگام عبور از قطعات مختلف سیستم، مثلاً شیلنگها، اتصالات، شیرها و ... دائما تغییر می کند. افزایش سرعت سیال در نقاطی که سطح گذر کاهش می یابد، نشاندهندة افزایش انرژی است اما چون انرژی به سیستم اضافه نشده است، بنابراین باید در نقطة دیگری از سیستم انرژی کاهش یافته باشد.
سیالات هیدرولیک تقریباً غیر قابل تراکم هستند، بنابراین می توان معادلة برنولی را در مدارهای هیدرولیک به کاربرد. انرژی در یک سیال به سه فرم ظاهر می شود:
1- انرژی پتانسیل ( به واسطه ارتفاع سیال و نیروی جاذبه) w.h=
2- انرژی فشار( به واسطة ایجاد فشار در سیستم) =و
3- انرژی جنبشی ( به واسطة سرعت سیال)=.
اگر انرژی اضافی به سیستم وارد نشود یا هیچ انرژی از سیستم خارج نگردد، بنابراین انرژی در دو نقطه مختلف از یک سیستم باید برابرباشد.
مقاله درباره اصول اولیه هیدرولیک و معرفی المانهای هیدرولیکی
