nx دارای 207 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است
فایل ورد nx کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه و مراکز دولتی می باشد.
این پروژه توسط مرکز nx2 آماده و تنظیم شده است
توجه : در صورت مشاهده بهم ريختگي احتمالي در متون زير ،دليل ان کپي کردن اين مطالب از داخل فایل ورد مي باشد و در فايل اصلي nx،به هيچ وجه بهم ريختگي وجود ندارد
بخشی از متن nx :
هیدرولیك و پنوماتیك
مقدمه : امروزه با توجه به اینكه در كشور عزیزمان قدمهای بزرگی در جهت صنعتی شدن برداشته شده است ، توانایی های علمی و تجارب فنی به عنوان بزرگترین پشتیبان صنایع مطرح خواهند بود . تقریباً در اغلب كارخانجات و كارگاههای صنعتی ابزارها و دستگاههایی وجود دارند كه در آنها از سیستمهای هیدرولیك پا پنوماتیك استفاده شده است . توانایی بكار گیری و نگهداری صحیح از این ماشین آلات افزایش عمر مفید آنها را در بر خواهد داشت ، لذا داشتن اطلاعات كافی از علم هیدرولیك و پنوماتیك و كاربرد این علوم می‌تواند در استفاده صحیح و نیز سرویس و نگهداری به موقع ماشین آلات مفید باشد.
از آنجائیكه هنوز به طور كامل توان ساخت قطعات و مجموعه های هیدرولیكی و پنوماتیكی با توجه به دقت بالای آنها در كشور ما وجود ندارند ، در این كتاب بیشتر به شناخت اجزاء سیستمهای هیدرولیك و پنوماتیك ، سرویس و نگهداری ، تعمیرات و طراحی مدار آنها پرداخته ایم . همچنین به دلیل كاربرد وسیعتر هیدرولیك در صنایع مختلف در بخش اول آشنایی ، كاربرد ، طراحی و سرویس و نگهداری سیستمهای هیدرولیك و پنوماتیكم با ارائه یك مثال كاملاً كاربردی و
واقعی از یك سیستم پنوماتیك ، كاربرد ، اجزاء و طرز كار آن مورد بحث قرر گرفته است . تعریف هیدرولیكاز آنجائیكه مایعات در هیدرولیك نقش اصلی را ایفا می‌كنند و نیز استفاده از این علم امكان انتقال نیرو ، حركت و كنترل آنها را بدست می‌دهد می‌توان هیدرولیك را به صورت زیر تعریف نمود : هیدرولیك علم استفاده از مایعات جهت انتقال و كنترل نیرو حركت می‌باشد .
تاریخچه هیدرولیك انسان كشاورزی را از كذشته های دور آغاز نمود و بعلت نیاز به مواد غذایی حاصل از آن نمی تواند ارتباط خود را با این حرفه قطع نماید . با توجه به اینكه كشاورزی وابستگی مطلق به آب داشته و استفاده بهتر از آب ، آبادانی و محصول بیشتری را در پی خواهد داشت ، انسانها همواره در پی
یافتن راههایی برای استفاده بهینه از آب و انرژی آبی بوده اند . در قرن هشتم میلادی بشر موفق به كشف چرخ آبی گردید . بكارگیری چرخ آبی توسط مصریان جهت آبیاری مزارع اولیه گامها در آشنایی و استفاده از علم هدرولیك بود . با این حال تا قرن 16 میلادی هنوز قدمهایی جدی در این راه برداشته نشدده بود تا اینكه توریچلی دانشمند ایتالیایی توانست مقدار فشار اتمسفر را توسط بارومتر اندازه گیری نماید .
در قرن هفدهم میلادی یك دانشمند اروپایی به نام پاسكال قوانین اولیه هیدرولیك را پایه ریزی نمود . بر اساس قانون پاسكال فشار وارده بر هر نقطه از یك مایع محسوب به طور مساوی در تمام جهات منتقل شده و با نیروی مساوی بر روی سطح مساوی اثر می‌كند . به عبارت دیگر فشار وارده بر مایعات داخل ظروف بسته در تمام نقاط برابر است .
پرس های هیدرولیكی برای اولین بار بر پایه این قانون ساخته شدند . در قرن نوزدهم میلادی پرسهای هیدرولیك آبی اختراع شدند و در قرن بیستم میلادی هیدرولیك روغنی در صنایع به طور وسیعی مورد استفاده قرار گرفت .
مزایا و معایب سیستمهای هیدرولایكی روغنی
مزایای سیستم های هیدرولیك 1) یادگیری و طراحی و نصب آسان قطعات هیدرولیك به دلیل استاندارد بودن آنها . 2) تولید و انتقال نیروهای بزرگ توسط قطعات كوچك هیدرولیكی .3) افزایش عمر قطعات به دلیل استفاده از روغن در داخل سیستمهای هیدرولیك و كاهش میزان فرسایش .4) امكان بدست آوردن نیرو ، فشار ، گشتاور و سرعتهای غیر پله ای و یا اصطلاحاً داشتن تعداد بی نهایت سرعت ، فشار و نیرو . 5) انعطاف پذیری بسیار زیاد سیستم با استفاده از لوله و شلنگ ها . 6) سرویس و نگهداری آسان و امكان كنترل سیستم توسط تعدادی فشار سنج و حرارت سنج . 7) امكان تعویض جهت حركت با سرعت زیاد . 8) بكار گیری نیروی كم كارگری و امكان اتوماسیون كامل سیستم . 9) اقتصادی بودن بكارگیری سیستمهای هیدرولیك .
معایب سیستمهای هیدرولیك 1- در صورت استفاده از روغن نا مناسب و یا اشكال در طراحی مسیرها ، افت فشار و در نتیجه اطلاف انرژی وجود خواهد داشت . 2- فشار در سیستم های هیدرولیك زیاد بووده و یه همین دلیل لوله و شلنگ های قوی و بست های بسیار دقیق جهت آب بندی مورد نیاز می‌باشد . 3- به دلیل حساسیت بسیار زیاد سیستمهای هیدرولیك . وجود كوچكترین مقدار گرد و خاك ، زنگ زدگی و آشغال در داخل سیستم باعث خرابی آن می‌گردد .
فشار چیست ؟ درك مفهوم فشار به دلیل استفاده مكرر این كلمه در سیستمهای هیدرولیك دارای اهمیت بسیاری می‌باشد برای درك مفهوم فشار به مثالهای زیر توجه نمایید . اگر بر روی یك لوله آب ، فشار سنجی را نصب كنیم و مسیر حركت آب را باز نگاه داریم فشار سنج عدد صفر را نشان خواهد داد . حال اگر دو عدد جك هیدرولیكی به مساحت سطح را توسط یك لوله به هم وصل نموده و یك وزنه 10 كیلو گرمی را بر روش دسته یكی از جكها قرار دهیم فشارسنج ها مقادیر یكسانی برابر با یك كیلو گرم بر سانتی متر مربه را نشان خواهند داد .
در انتها ، اگر دو جك هیدرولیك به مساحت سطح مقطع و را توسط یك لوله به هم اتصال داده و یك وزنه 10 كیلوگرمی را بر روی دسته جك اول قرار دهیم فشار قرائت شده بر روی هر فشارسنج به شرح زیر خواهد بود :
(فشار زمانی بوجود می‌آید كه مقاومتی در برابر حركت جریان وجود داشته باشد.) از آنجائیكه درك مفهوم فشار فوق العاده مهم می‌باشد این قسمت را با دقت مطالعه فرمایید . مثال1 : شاید برای شما این اتفاق افتاده باشد كه مار آشپزخانه ای را در دست گرفته و آن را در حوض آب به حركت در آورده باشید . زمانیكه كار را از سمت تیز آن به حركت در می‌آورید در مقایسه با زمانیكه آن را از سمت پهن آن به حركت در می‌آورید نیاز به نیروی كمتری خواهد داشت . در این مثال سه عامل نقش اساسی دارند : 1- دست یا عامل تولید نیرو و حركت 2- سطح كارد 3- وجود مایعمثال 2 : مسلماً افرادی كه شنا می‌كنند این موضوع را كاملاً تجربه كرده‌اند كه در عمق‌های مختلف آب ، پرده گوش آنها تحت فشار بوده و اگر شناگر سر خود را از آب بیرون آورد هیچ فشاری را بر روی پرده گوش خود احساس نمی كند . در این مثال نیز موارد زیر نقش اساسی را بر عهده دارند :1- سطح پرده گوش 2- عمق آب 3- وجود مایع مثال 3 : در سیلندر شماره یك با وجود اعمال نیرو بدلیل بسته بودن ظرف ، پیستون به سمت پایین حركت نخواهد كرد ولی در سیلندر شماره دو در اثر افزایش نیروی بدنه ظرف از ضعیف ترین نقطه سوراخ شده و پیستون به سمت پایین حركت می‌كند . در اینجا نیز عوامل زیر مؤثر می‌باشند : 1- نیروی اعمالی 2- سطح جك 3- وجود مایع مثال 4 : شلنگ آبی به سمت یك توربین گرفته شده است . ذرات آب كه دارای انرژی می‌باش
ند به سطح پرده های توربین برخورد كرده ، باعث حركت توربین می‌گردند . عوامل مؤثر بر حركت توربین عبارتند از : 1- نیرو ( حاصل از انرژی جنبشی مایع ) 2- سطح پره های توربین3- وجود مایع برنولی دانشمند اروپایی كشف كرد كه مجموع انرژی در یك جریان مایع محبوس همیشه مقدار ثابتی می‌باشد .
انرژی جنبشی مایع + فشار پتانسیل + فشار استاتیكی مایع = مقدار انرژی
مثال 4و1 مثال 2 مثال 1 = مقدار ثابت در فرمول فوق ، نشان دهنده سرعت مایع ، دانستیه مایع می‌باشند . در هیدرولیك روغنی مقدار یا فشار پتانسیل با توجه به اینكه حداكثر ارتفاع سیستمهای هیدرولیكی از 20 متر تجاوز نمی كند صفر در نظر گرفته می‌شود . بنابر این فرمول مكور در سیستمهای هیدرولیك روغنی به شرح زیر می‌باشد . انرژی جنبشی مایع + فشار استاتیكی مایع = مقدار ثابت مایع در داخل لوله در حال حركت بوده و بدون برخورد با مانعی به بیرون هدایت می‌شود . از آنجائیكه مقدار انرژی مایع ثابت است پس بدلیل عدم وجود مانعی در مسیر مایع ، مقدار استاتیكی صفر بوده و تمام انرژی مایه به انرژی جنبشی تبدیل می‌گردد . فشار سنج ها همواره مقدار فشار هیدرو استاتیك را در محل نصب شده نشان می‌دهند بنابراین در این شكل فشار سنج ، عدد صفر را نمایش می‌دهد .در این مثال مایع در یمك محفظه بسته قرار داشته و انرژی جنبشی مایع صفر است . در این حالت تمام انرژی حاصل از وزنه 10 كیلوگرمی به انرژی فشار هیدرواستاتیك تبدیل می‌گردد . در مثالهای ذكر شده تقریباً با عواملی نظیر نیرو ، سطح و فشار آشنا شدیم و اكنون رابطه بین آنها را با استفاده از فرمول زیر خواهیم دید .
وزنه 10 كیلوگرمی بر سطحی معادل اثر می‌كند بنابراین : در سیستمهای تجاری واحد سنجش فشار ، بار و یا اتمسفر می‌باشد . همچنین در این مثال چنانچه قبلاً هم اشاره شد بر اساس قانون پاسكال تمام فشار سنجها عدد یك بار را نشان می‌دهند . به همین ترتیب مقدار فشار قرائت شده از فشار سنج ها یك بار خواهد بود .
مفهوم فشار در مدارهای هیدرولیك قبل از پرداختن به بحث فشار در یك مدار هیدرولیكی بهتر است ابتدا به شرح مفهوم مدار و سیستم هیدرولیك بپردازیم . برای آنكه یك جك هیدرولیك حركت كند و یا یك پرس هیدرولیكی عمل پرس را انجام هد می‌بایست یك مدار یا سیستم هیدرولیك برای آن طراحی گردد . البته توضیح درباره جزئیات و ملزومات یك مدار كاملا هیدرولیك در فصلهای بعدی به طور كامل خواهد آمد ، اما برای آنكه در اینجا تصویری درست از یك مدار یا سیستم هیدرولیكی داشته باشیم می‌توان گفت سیستم هیدرولیك از یك تانك و مخزن آغاز و نهایتاً به همان تانك خاتمه می‌یابد و در داخل مقدار قطعاتی از جمله پمپ ، صافی ، مصرف كننده ها و شیرها وجود دارند . مجموعه قطعات داخل مدار در ارتباط با یكدیگر كار مورد انتظار به سیستم را به انجام می‌رسانند .
مدارهای هیدرولیك شباهت زیادی به مدارهای برقی دارند . در مدارهای برقی مقاومت را به شكل…………… نشان می‌دهند . در مدارخطی هیدرولیك نیز علامت مشخصه مقاومت ……………… می‌باشد . مدارهای موازی در مسیر فوقانی مقاومت 5 بار و مسیر پایینی مقاومت 10 بار می‌باشد .حال این سئوال مطرح است كه فشار سنجهای 1 و 2 چه فشارهایی را نمایش خواهند داد .
با اشاره مجدد به مفهوم فشار و اینكه اصولاً‌در مدارها وقتی مقاومتی در سر راه جریان واقع می‌شود ، مایع از مسیری عبور خواهد كرد كه كمترین مقاومت را داشته باشد . پس جواب سؤال فوق مشخص می‌گردد . فشارسنج 2 مقدار صفر و فشار سنج 1 مقدار 5 بار را نشان می‌دهند . فشار سنج 2 به دلیل عدم وجود هیچگونه مقاومتی در سر راه جریان و راه داشتن به تانك عدد صفر را نمایش خواهد داد . در این مدار دو مقاومت 5 و 10 بار قرار داده شده است . با توجه به آنچه ذكر شد مایع از مسیری به مقاومت كمتر یعنی مسیر 5 باری عبور خواهد نمود و فشار سنج 1 میزان فشار 5 بار را در مدار نشان خواهد داد .
مفهوم دبی : لوله شماره 1 دارای سطح مقطع و لوله شماره 2 داراس سطح مقطع می‌باشند . فرض كنید هر دو لوله به پمپی با قدرت جابجایی 50 لیتر در دقیقه متصل شده اند . حال این سؤال مطرح است كه كدامیك از دو لوله زودتر ظرفی با گنجایش 500 لیتر را پر می‌كنند ؟ آزمایش نشان داده است هر دو لوله تقریباً در یك زمان ظرف 500 لیتری را پر می‌كنند. در لوله شماره 1 سطح مقطع كوچك و سرعت مایع زیاد و در لوله شماره 2 سطح مقطع بزرگ ولی سرعت پایین می‌باشد .
دبی عبارتست از مقدار مایعی كه در واحد زمان از یك سطح مقطع معین عبور می‌نماید و واحد آن لیتر در دقیقه و یا گالن در یاعت می‌باشد . دبی پمپ مثال فوق 50 لیتر در دقیقه می‌باشد . لوله ای با دو مقطع مختلف نشان داده شده است كه توسط یك پمپ بادبی 50 لیتر در دقیقه تغذیه می‌گردد . مقدار خروجی از لوله در مقطع كوچكتر چقدر خواهد بود ؟ از آنجائیكه دبی پمپ ثابت می‌باشد تغییر سطح مقطع در لوله ها تغییر سرعت جریان را به همراه خواهد داشت . رابطه سرعت و سطح مقطع لوله ها به شرح زیر می‌باشد : آزمایس نشان می‌دهد مقدار فشار در ناحیه 2 كاهش یافته و سرعت مایع زیاد می‌گردد . در ناحیه 3 نیز فشار افت نموده است ولی دبی در طول لوله تقریباً ثابت است ، این لوله ونتوری می‌نامند . در این لوله ها شدت جریان تابعی از اختلافات فشار بین نقاط 1 و 2 می‌باشد . در صورت مسدود شدن جلوی لوله ، فشار سنج ها یك میزان فشار را نمایش می‌دهند، زیرا مجموع انرژی جنبشی و انرژی فشار هیدرو استاتیك مایع تبدیل به انرژی فشار هیدرواستاتیك می‌شود .
اورفیساورفیس یا تنگنا عبارتست از یك روزنه كوچك كه باعث عبور كنترل شده مایع از یك سمت به سمت دیگر می‌گردد .كاربرد آن چنانكه خواهیم دید در طراحی شیرهای هیدرولیكی دارار اهمیت زیادی است . پس از عبور مایع از اورفیس ، فشار كاهش پیدا می‌كند .حال اگر جلوی لوله مسدود گردد بر اساس قانون پاسكال فشار در تمام نقاط یكسان خواهد بود . دو دریچه و در حالت عادی مسدود می‌باشند و در سطح مقطع استوانه یك اورفیس وجود دارد . اگر دریچه باز شود ، بدلیل وجود اورفیس در سطح مقطع در دو طرف آن فشارهای و بوجود خواهد آمد ( در حالت بسته بودن بود ) . مقدار بدلیل وجود اورفیس كمتر از خواهد بود ، این اختلاف فشار باعث بوجود آمدن اختلاف نیرو شده و سطح مقطع به سمت
بالا حركت خواهد كرد . به این ترتیب پایه استوانه جلوی دریچه را باز خواهد نمود. حال اگر دریچه را ببندیم اختلاف فشار و از بین رفته و فشار در تمام نقاط یكسان خواهد بود . بدین ترتیب سطح مقطع استوانه با نیروی فنر به حالت اولیه برگشته و دریچه بسته خواهد شد . مثال فوق اساس كار شیر هیدرولیك فشار شكن با پایلوت ( راه انداز ) می‌باشد .
ساختار یك سیستم هیدرولیك اگر دو جك هیدرولیك را توسط یك لوله به یكدیگر ارتباط دهیم و بر روی یكی از جكها یك زونه یك كیلوگرمی قرار دهیم شفت جك دوم به سمت بالا حركت خواهد كرد . مقدار جابجایی شفت جك دوم معادل مقدار مایع هم وزن با وزنه روی جك اول می‌باشد . به عیارت دیگر وزن مایع جابجا شده نیز یك كیلو گرم خواهد بود . دو جك با سطح مقطع های متفاوت به یكدیگر متصل شده اند . چنانچه در شكل نشان داده شده است یك وزنه 1 كیلو گرمی بر روی جكی با سطح مقطع و یك وزنه 10 كیلو گرمی بر روی جكی با سطح مقطع قرار گرفته و سیستم در حالت تعادل هیدرولیكی می‌باشد . از آنجائیكه فشار حاصل از وزنه 1 یك كیلو گرمی معادل و فشار حاصل از وزنه 10 كیلوگرمی معادل
می باشد بنابر این سیستم در حالت تعادل هیدرولیكی قرار می‌گیرد . همانطور كه ملاحظه می‌شود ، در این مثال وزنه یك كیلو گرمی در جك اول توانسته است وزنه 10 كیلوگرمی در‌جك دوم را در حالت تعادل نگهدارد كه به آن اصل تشدید نیرو می‌گویند. با وجود این اكنون اگر حركت وزنه سنگین تر ( جك دوم ) به سمت بالا مد نظر باشد می‌توان به جای وزنه یك كیلو گرمی یك پمپ دستی جایگزین نمود. با حركت دادن دسته پمپ ، وزنه سنگینتر جابجا می‌شود ولی مقدار جابجایی آن كم می‌باشد زیرا با حركت دسته پمپ تا انتها ( مثلاً 10 سانتی متر ) ، جك به میزان كمی جابجا خواهد شد ( مثلاً 1 سانتی متر ) . پس جهت كاملتر شدن مدار لازم است تغییرات دیگری در آن اعمال گردد تا وزنه سنگین كورس جابجایی بیشتری داشته باشد. برای حل این مسئله می‌توان از یك تانك هیدرولیك و دو عدد شیر یك طرفه استفاده نمود .
شیر یك طرفه 1 مانع از برگشت روغن زیر وزنه به پمپ و شیر یك طرفه دوم مانع از برگشت روغن به داخل تانك در هنگام پمپاژ آن به جك می‌شوند . علاوه بر این شیر یك طرفه 2 امكان تغذیه پمپ را نیز فراهم می‌سازد چنانچه با حركت دسته پمپ به سمت بالا بدلیل بوجود آمدن یك خط مكش ، روغن از تانك وارد پمپ می‌گردد . تانك هیدرولیك به عنوان منبع تغذیه مدار از روغن و نهایتاً حركت بیشتر جك بكار می‌رود . در مثال قبل جك فقط قادر است به سمت بالا حركت كند و امكان حركت آن به سمت پایین وجود ندارد . علاوه بر این در عمل ، حجم وسیع عملیات هیدرولیك استفاده از پمپهای دستی را محدود می‌سازد ، بنابر این لازم است تغییرات دیگری در سیستم فوق اعمال گردد .
با استفاده از یك پمپ هیدرولیك یك لوله برگشت و شیر كنترل جهت می‌توان جك هیدرولیكی را به بالا و پایین هدایت نمود . اگر شیر كنترل جهت را به سمت بالا هدایت نماییم روغن از پمپ به زیر پیستون جك رفته و خط فشار در قسمت زیر پیستون بوجود می‌آید ، و اگر شیر كنترل جهت را به سمت پایین هدایت كنیم ، روغن به بالای پیستون جك راه یافته و خط فشار در قسمت بالای پیستون بوجود می‌آید. لازم به ذكر است اگر بخواهیم جك را به سمت بالا هدایت كنیم می‌بایست روغن طرف دیگر پیستون جك تخلیه گردد ، زیرا مایع غیر قابل تراكم بوده و صورت عدم تخلیه روغن بالای جك ، حركتی در جك مشاهده نخواهد شد به همین دلیل خط برگشت روغن را توسط شیر كنترل جهت به تانك ارتباط می‌دهیم . اگر حركت جك به سمت پایین مد نظر باشد ، مانند حالت قبل می‌بایست روغن طرف دیگر جك را به تانك ارتباط داده و تخلیه نماییم .
اگر جك به سمت بالا حركت كردده و به انتهای كورس خود برسد ، از آنجائیكه پمپ هیدرولیك در حال كاركردن و پمپاژ روغن به جك می‌باشد ، روغن فضایی برای فرار پیدا نكرده و فشار داخل مدار بالا می‌رود . در این حالت فشار سیستم كاهش پیدا نكند. مدار از ضعیفترین نقطه منفجر می‌گردد . كنترل فشار بوسیله شیرهای فشار شكن انجام می‌گیرد .كاركرد اجزاء یك سیستم هیدرولیك در اثر مرور زمان باعث فرسایش قطعات و ساییدگی آنها می‌گردد . براده فلزات و همچنین گرد و غبار وارد شده به داخل سیستم در صورت عدم تصفیه روغن پس از مدتی باعث خرابی قطعات و از بین رفتن لقی مجاز آنها خواهد شد . جهت جلوگیری از بروز این مشكل از فیلتر ها در مسیر برگشت روغن به تانك و یا در خط مكش پمپ ( خطوط كم فشار ) استفاده می‌شود.
مقایسه سیستمهای هیدرولیك دو نوع عمده سیستم های هیدرولیك عبارتند از : سیستمهای مركز باز و سیستم های مركز بسته . شیر كنترل جهت مورد استفاده در سیستمهای مركز باز در حالت مركزی خود اجازه می‌دهد جریان روغن از پمپ به تانك باز گردد . سیستم دارای یك پمپ دبی ثابت است و در زمانیكه سیستم كار خاصی را انجام نمی دهد ، روغن بلا استفاده به تانك باز می‌گردد .
در سیستمهای مركز بسته ، وقتی كار خاصی انجام نمی شود ،پمپ نیز متوقف شده و عملیات پمپاژ را قطع می‌كند . بنابر این شیر كنترل جهت در حالت مركزی بسته است و اجازه عبور روغن را نمی دهد . یك نمونه از سیستمهای مركز باز و یك نمونه از سیستمهای مركز بسته نمایش داده شده‌اند .
سیستم مركز بسته اكنون به بررسی دقیقتر یك سیستم مركز بسته با پمپ دبی متغیر می‌پردازیم .
در حالت خلاص ( مركزی ) پمپ عملیات پمپاژ را آنقدر ادامه می‌دهد تا فشار سیستم به میزان از پیش تعیین شده ای برسد . سپس یك شیر تنظیم فشار فرمان خاموش شدن پمپ را صادر كرده و در این حالت فشار ثابت باقی میماند . وقتی شیر كنترل جهت به سمت بالا رانده شود روغت خط فشاری پمپ به زیر پیستون جك راه می‌یابد . افت فشار حاصل از اتصال خط فشاری پمپ به جك باعث می‌شود مجدداً پمپ روشن شده و عملیات پمپاژ به جك را ادامه دهد . به این ترتیب وزنه روی جك به طرف بالا حركت خواهد كرد . با حركت پیستون جك به طرف بالا ، روغن بالای پیستون از طریق شیر كنترل جهت به مخزن رانده می‌شود ، با تحریك اسپول ، و قرار گرفتن آن در حالت خلاص ، مجدداً فشار سیستم بالا رفته و پمپ خاموش می‌گردد . حركت اسپول شیر به سمت پایین باعث می‌شود روغن از پمپ به بالای پیستون جك راه یابد و جك به سمت پایین حركت كند . در این حالت روغن زیر پستون به خط برگشت راه می‌یابد .در سیستمهای مركز بسته اگر بار روی جك بیش از حد باشد و یا هرگاه پیستون به انتهای كورس حركت خود برسد ، فشار سیستم بالا رفته و با رسیدن به حد از پیش تعیین شده ای فرمان خاموش شدن پمپ به طور خودكار صادر می‌شود بنابراین در اینگونه سیستمها نیازی به شیرهای فشار شكن برای محافظت از سیستم نمی باشد . اكنون با ساده‌ترین سیستمهای مركز باز و مركز بسته آشنا هستیم ، اما در اكثر سیستمهای هیدرولیك لازم است به طور همزمان كارهای مختلفی توسط سیستم انجام گیرد . در زیر به شرح چگونگی امكان این امرو همچنین مزایا و معایب هر سیستم می‌پردازیم .
تفاوت سیستمهای مركز باز و مركز بسته برای انجام چند كار به صورت همزمان می‌توان سیستمهای هیدرولیك را به صورت زیر طبقه بندی نمود :
سیستمهای مركز باز الف- سیستمهای مركز باز با اتصال سری ب- سیستمهای مركز باز با اتصال سری موازی ج- سیستمهای مركز باز با مقسم جریان
سیستمهای مركز بسته د. سیستم مركز بسته با پمپ دبی ثابت و انباره ه- سیستم مركز بسته با پمپ دبی متغیر اكنون سه شرح هر یك از سیستمهای فوق می‌پردازیم :
الف – سیستمهای مركز باز با اتصالات سری روغن ارسالی از پمپ توسط یسه شیر كنترل سری به مصرف كننده ها هدایت می‌شود. خط برگشتی از شیر اول به ورودی شیر دوم اتصال می‌یابد . در حالت خلاص چنانكه با علامت فلش نشان داده شده است ، روغن از میان شیرها عبور كند و به مخزن باز می‌گردد . وقتی یك شیر برای انجام كار تحریك شود روغن عبوری از آن به جك مربوطه هدایت می‌شود .
روغن برگشتی از جك بوسیله خط برگشت به شیر بعدی هدایت می‌گردد . این سیستم برای مواردی كه می‌بایست در یك زمان تنها یك مصرف كننده عمل نماید ، مناسب می‌باشد . در این حالت تمام دبی پمپ با فشار كاری سیستم برای آن مصرف كننده قابل دسترس خواهد بود . اما اگر در یك زمان بیش از یك شیر عمل كند ، مجموع فشار مورد نیاز برای انجام هر یك از عملیات درخواستی نمی تواند به فشار تنظیم شده سیستم برسد .
ب- سیستم مركز باز با اتصالات سری موازی در این نوع سیستم روغن ارسالی از پمپ به شیرهایی كه به صورت صری موازی قرار گرفته اند هدایت می‌شود. در حالت خلاص ، روغن چنانكه درشكل با فلش نشان داده شده است از میان شیرها عبور می‌كند . اما وقتی یكی از شیرها عمل كند ، خط برگشت بسته شده و روغن از طریق اتصالات موازی در دسترس تمام شیرها قرار می‌گیرد .وقتی دو یا چند شیر به صورت همزمان عمل نمایند ، جكی كه كمترین فشار را نیاز دارد ابتدا و به ترتیب جكهای بعدی عمل می‌كنند . این سیستم نسبت به نوع قبلی دارای این مزیت می‌باشد كه به طور همزمان می‌توان چند عملیات را از سیستم انتظار
داشت .
ج- سیستم مركز باز با مقسم جریان در یك سیستم مركز باز به كار رفته است . وظیفه مقسم جریان اینست كه روغن ارسالی از پمپ را دریافت و بین دو شیر كنترل تقسیم می‌كند . برای مثال تقسیم باید به گونه ای طراحی شود كه هر گاه هر دو شیر كنترل عمل كرده و نیاز به جریان روغن داشتند ، ابتدا سمت چپ را تأمین نماید ، یا بتواند جریان روغن را به طور مساوی یا به نسبت تقسیم كند .در این سیستم پمپ نیز می‌بایست قادر به تأمین روغن مورد نیاز برای عملكرد هر دو جك بطور همزمان باشد . همچنین پمپ باید جریان روغن را با حداكثر فشار مورد نیاز در جكها تأمین كند . به این ترتیب زمانیكه تنها یك شیر كنترل عمل می‌كند ، مقدار زیادی انرژی از طریق پمپ هدر می‌رود .اكنون می‌دانیم كه سیستمهای مركز باز وفتی برای عملكرد یك مصرف كننده طراحی شده اند ،قادر نیستند جریان لازم برای چند عملكرد را تأمین نمایند .
د- سیستم مركز بسته با پمپ دبی ثابت و انبارهنمونه ای از این سیستم در شكل نشان داده شده است كه در آن یك پمپ كوچك دبی ثابت و یك انباره دیده می‌شوند . وقتی انباره شارژ شده و فشار آن به اندازه معینی برسد ، شیر بارانداز جریان ارسالی از پمپ را به سمت مخزن هدایت می‌كند . شیر یك طرفه روغن پر فشار را به مدار كاری راه می‌دهد و از برگشت آن به سمت پمپ جلوگیری می‌كند . وقتی یك شیر كنترل عمل می‌كند ،انباره رووغن پرفشار داخل خود را برای انجام كار به سمت جك ارسال می‌كند . با افت فشار حاصل از تخلیه انباره ، جریان پمپ مجدداً بوسیله شیر بارانداز به انباره راه یافته و آن را شارژ می‌كند .
این سیستم كه در آن از یك پمپ با دبی كم استفاده شدده است ، وقتی ورد استفاده قرار می‌گیرد كه روغن پر فشار فقط برای زمان كوتاهی مورد نیاز باشد . اما اگر مصرف كننده های سیستم نیاز به مقادیر زیاد روغن و بصورت پیوسته داشته باشند ، سیستم حاضر نمی تواند جوابگوی آن باشد .
سیستم مركز بسته با پمپ دبی متغیر وظیفه این پمپ تأمین روغن از مخزن برای پمپ دبی متغیر می‌باشد ، بگونه ای كه در ورودی پمپ دبی متغیر فشار كمی وجود داشته و راندمان آن بیشتر گردد . چنانچه دیده می‌شود خط برگشتی روغن از مصرف كننده ها مستقیماً به ورودی پمپ دبی متغبر متصل شده است .همانطور كه قبلاً شرح داده شد سیستم های مركز باز ارزانترین و ساده ترین سیستمهای هیدرولیك برای انجام تعداد كار های محدود می‌باشند . اما وقتی انتظارات بیشتری از هر مصرف كننده در سیستم وجود داشته باشد ، این سیستمهای نیاز به استفاده از مقسم جریان دارند تا جریان روغن را به نسبت تقاضا بین مصرف كننده ها تقسیم كند . استفاده از مقسم های جریان در یك سیستم مركز باز كاهش راندمان از طریق ایجاد حرارت در ورغن را در پی خواهد داشت .امروزه ماشین آلات به توان بیشتری احتیاج داشته و تمایل به استفاده از سیستمهای مركز بسته بیشتر است . بعنوان مثال در یك تراكتور پیشرفته سیستمهای زیادی از قبیل فرمان ، ترمزها ، اتصال سه نقطه عقب ، بالابرها و تجهیزات دیگر سوار بر تراكتور نیاز به جریان روغن دارند .در اغلب این مصرف كننده ها میزان نیاز به جریان روغن متفاوت است . در یك سیتم مركز بسته ، مقداز روغن ارسالی به هر مصرف كننده می‌تواند بوسیله اندازه شلنگها ، اندازه شیر و یا بوسیله اورفیس كنترل گردد . حرارت ایجاد شده در سیستم های مركز بسته در مقایسه با حرارت ایجا شده در مقسم های جریان سیستمهای مركز باز كمتر است .
سیستم های هیدرولیك بیل بكهو بیل بكهو برای حفر جوی ها و شیارها بكار می‌رود. این وسیله معمولاً در پشت تراكتور های صنعتی نصب می‌شود . روغن هیدرولیك لازم برای این وسیله از سیستم هیدرولیك تراكتور تأمین می‌گردد . در سیستم های مركز باز اغلب یك شیر چند راهه برای هدایت روغن به بیل در حال كار تعبیه می‌گردد . اپراتور با استفاده از چند اهرم كنترل ، بیل را بكار میاندازد . این اهرم ها با باز و بسته كردن شیرهای كنترل ، روغن را به جكهای بوم ، باكت ، استیك و جكهای تعادل می‌فرستند. جكها از نوع دوطرفه هستند و قادرند در هر دو جهت نیروی كامل را اعمال كنند . یك جك مخصوص گردان نیز تعبیه شده كه برای گرداندن باكی و تخخلیه آن مورد استفاده قرار می‌گیرد
.استفاده از شلنگهای قابل انعطاف به حركت آزادانه بیل بدون آسیب دیدنم مدار هیدرولیك كمك می‌كند .
سیستم هیدرولیك در لیفتراك ها لیفتراك ها برای بلند كردن . جابجایی و حمل كالاهاو مواد ، مورد استفاده قرار می‌گیرند . گاهی ادوات بالابر بر روی قسمت عقب تراكتور ها سوار می‌شوند كه در این صورت در هنگام كار ، اپراتور رو به ادوات نشسته و تراكتور با دنده عقب حركت می‌كند .قاب عمودی آن «دكل» و وسیله بالابردن آن «شاخك» نامیده می‌شود . سیستم هیدرولیك مورد استفاده برای لیفتراك ممكن است از نوع مركز بسته و یا مركز باز باشد . برای كنترل سیستم معمولاً از شیرهای كنترل قرقره ای و جكهای یك یا دو طرفه استفاده می‌شود . لیفتراكهت دارای سه نوع كنترل هستند :1- بالابر و پایین بر شاخك 2- زاویه گیری دكل 3- انتقال جانبی دكل .برای بالابردن شاخك و بار روی آن ،اپراتور اهرم كنترل مربوطه را حركت می‌دهد و به این ترتیب روغن پر فشار به جكهای بالابر ارسال می‌گردد . در این حالت روغن در مدارهای انتقالی جامبی و زاویه گیری دكل محبوس می‌باشد .
پمپها
یك پمپ هیدرولیك روغن را از تانك یا مخزن روغن گرفته و به داخل مدار هیدرولیك ارسال می‌كند . برای انجام این كار فشار روغن را تا سطح مورد نیاز بالا می‌برد .. در مدارهای هیدرولیك پمپها با سمبلی سمت نوك مثلث داخل پمپ ، جهت جریان روغن را مشخص می‌سازد .برای بحركت در آوردن پمپها نیاز به نیروی محرك می‌باشد و این نیروی محرك بسته به وع پمپ از طریق نیروی ماهیچه ای ، موتورهای برقی ، موتورهای بنزینی و دیزلی و غیره تأمین می‌گردد .
پمپ های هیدرولیكی كه با موتورهای برقی به حركت در می‌آیند . معمولاً در سرعتهای پابتی بوسیله موتورهای برقی سه فاز در دوره های در انگلیس (با فركانس 50 هرتز) . یا در ایالات متحده آمریكا ( با فركانس 60 هرتز ) كار می‌كنند ، اغلب پمپ و موتورمحرك آن ، در یك مجموعه واحد طراحی می‌شوند . از آنجائیكه یك موتور برقی جهت روشن شدن احتیاج به یك واحد كترل دارد ، مجموعه كنترلی برای اینكار مورد نیاز می‌باشد .
انواع پمپها پمپها دارای انواع مختلف از نظر ساختمان و اساس كار می‌باشند كه در این فصل به شرح آن خواهیم پرداخت . از جمله طبقه بندی پمپها بر اساس كار آنها دو نوع پمپهای دبی ثابت و پمپهای دبی متغیر می‌باشند كه البته منظور در یك دور ثابت می‌باشد . پمپهای بكار رفته در سیستم های هیدرولیك ماشین آلات كشاورزی ، راهسازی و صنعتی امروزه اغلب از نوع دبی ثابت می‌باشند . پمپهای دبی متغیر به گونه ای ساخته شده اند كه در یك دور ثتبت می‌چرخند ولی مقدار روغن خروجی آنها را می‌توان از صفر تا حداكثر ( بسته به پمپ ) تغییر داد . این گونه پمپها دارای ساختمان پیچیده تر و قیمتهای بالاتری هستند و به همین دلیل فقط در موارد خاصی كه احتیاج به تغییر دبی و شدت جریانهای متفاوت باشد از آنها استفاده می‌شود .
انواع پمپها از نظر ساختمان انواع مختلف پمپهایی كه در سیستمهای هیدرولیك مورد استفاده قرار می‌گیرند عبارتند از :
1-رفت و برگشتی پیستونی 2-شعاعی 3- محوری
1-دنده خارجیانواع پمپها دنده ای 2- دنده داخلی3- شبه دنده
پره ای نوع بالانس هیدرولیكینوع معمولی یا غیر بالانس
همچنین پمپها از نظر جریان و فشار نیز بصورت زیر تقسیم بندی می‌شوند :
انواع پمپ از نظر جریان : 1- جریان پیوسته مانند پمپهای سانتریفوژ و دنده ای 2- جریان منقطع مانند پمپهای پیستونی
انواع پمپ از نظر فشار : 1- فشار مثبت یا هیدرواستاتیك ( پمپ های دنده ای و پرده ای ) 2- فشار منفی ( پمپهای سانتریفوژ )در پمپهای فشار مثبت اگر خروجی پمپ ( سمت فشار ) مسدود شود فشار داخل پمپ آنقدر بالا می‌رود تا از ضعیف ترین نقطه آن منفجر شده و فشار آزاد گردد ، اما در پمپهای فشار منفی در صورت مسدود شدن مسیر خروجی پمپ ، انرژی هیدرولیكی مایع به انرژی حرارتی تبدیل شده و فشار افزایش چندانی پیدا نمی كند . پمپهای هیدرولیك همواره از نوع هیدرواستاتیك یا فشار مثبت می‌باشند ، بنابراین برای جلوگیری از انفجار و صدمه دیدن سیستم باید از تجهیزاتی برای كنترل استفاده گردد كه در مباحث بعدی به آن خواهیم پرداخت .یك پمپ هیدرولیك بر اساس دبی خروجی آن ( معمولاً بر حسب لیتر بر دقیقه یا گالن بر دقیقه ) و ماگزیمم فشاری كه می‌تواند تولیدد كند شناخته و معرفی می‌گردد . این دو فاكتور مشخصات هر پمپ سرعت گردش مورد نیاز پمپ قید می‌گردد . ظرفیت پمپ ارتباط مستقیمی با سرعت گردش آن دارد ، در سرعتهای پایین تر از سرعت مشخصه پمپ ، میزان دبی خروجی آن كمتر شده و راندمان آن كاهش می‌یابد . ضمناً با افزایش دور پمپ به میزان بیش از سرعت مشخصه آن نمی توان ظرفیت پمپ را افزایش داده و این موضوع موجب ایجاد نیروهای گریز از مركز ، اصطكاكی و كاویتاسیون و نهایتاً كاهش عمر كاری پمپ خواهدد شدد . همانند هر وسیله مكانیكی دیگر پمپها نیز هیچگاه راندمان 100% نخواهد داشت . راندمان یك پمپ ممكن است از دو طریق محاسبه گردد . طریقه اول ، راندمان حجمی كه با حجم جابجایی ماكزیمم پمپ ارتباط دارد . پمپ پیستونی ساده دارای حجم جابجایی معادل در هر كورس حر كت پیستون خواهد بود كه البته در عمل افت كوچكی در زمان بسته بودن هر دو سوپاپ در حجم جابجایی آن بوجود می‌آید .
طریقه دوم ، راندمان را می‌توان با استفاده از میزان قدرت هیدرولیكی خروجی از پمپ و انرژی مكانیكی داده شده به آن ( در شفت ورودی پمپ ) و یا انرژی الكتریكی ( در ترمینال موتور ) محاسبه نمود . راندمان پمپها از 90% در پمپ های دنده ای ارزان تا 98% در پمپهای پیستونی پیشرفته متغیر است . در هنگام طراحی و انتخاب موتورهای و پمپهای هیدرولیك برای یك سیستم باید مقدار راندمان پمپ را مشخص نمود تا بر اساس آن موتور محركه متناسب نیز انتخاب گردد . توان موتوری كه برای بحركت در آوردن پمپ لازم است ، بوسیله ظرفیت پمپ و فشار كاری مشخص می‌گردد .یك پمپ ، مایع را به داخل لوله ای با سطح مقطع و با فشار و نیز به فاصله در زمان پمپاژ می‌كند . نیرو برابر است با و محاسبه توان بصورت زیر می‌باشد : =توان از آنجائیكه فرمول محاسبه دبی می‌باشد در نتیجه : دبی * فشار = توان در سیستم اندازه گیری واحدهای مورد استفاده در فرمول فوق عبارتند از فشار به پاسكال ، زمان به ثانیه و دبی به متر مكعب . برای بكارگیری واحدهای دیگر در فرمول فوق می‌توان آن را به صورت زیر نوشت :كه در آن فشار به بار و دبی به لیتر بر دقیقه می‌باشند .در سیستمهایی كه پمپ هیدرولیك آنها مانند شكل بكار رفته است نیازی به پمپاژ اولیه مایع برای رسیدن به دهانه ورودی پمپ نمی باشد زیرا مایع بر اثر وزن خود به پمپ می‌رشد . در این روش برای جلوگیری از انتقال رسوبات ته تانك به داخل پمپ باید تدابیری نمود . پمپ یك فشار منفی (كمتر از فشار اتمسفر ) در ورودی خود ایجاد می‌كند كه باعث می‌شود روغن توسط فشار اتمسفر بداخل لوله ورودی پمپ انتقال می‌یابد . گاهش بصورت اشتباه گفته می‌شود كه روغن توسط پمپ مكیده می‌شود و این در حالیست كه در واقع روغن توسط فشار اتموسفر بداخل سیستم هل داده می‌شود . ارتفاع ماكزیمم بالا رفتن روغن در سمت روردی پمپ با استفاده از فرمولهای زیر و همچنین اندازه فشار اتمسفر بدست می‌آید .ارتفاع = دانستیه روغن = فشار = در تئوذری ارتفاع بالا روی 8 متر قابل دسترس می‌باشد ؤ اما در عمل تحت تأثیر عوامل مختلفی از جمله كاویتاسیون كمی كاهش می‌یابد . بهترین تارتفاع كاربردی بالا روی روغن در سیستمهای هیدرولیك حدود یك متر می‌باشد . فشار در قسمت ورودی روغن پمپ همیشه منفی می‌باشد ، بنابراین سرعت مورد نیاز برای جریان روغن نیز می‌بایست كاهش یابدد تا از اثرات مخرب یاد شده كاسته شود ، بعنوان مثال سرعتی معادل 1 متر بر ثانیه مناسب می‌باشد . سطح مقطع لوله پمپ های هیدرولیك اغلب از لوله خروجی آنها بیشتر است .
تنظیم فشار
وقتی شیر باز باشد ، روغن از پمپ به جك می‌رود و فشار سنج های هر د میزان فشاری برابر با را نشان می‌دهند . وقتی شیر بسته و باز باشد ، روغن به سمت تانك برگشته و فشار افت خواهد كرد . در این حالت گیج فشار هنوز فشار را نشان می‌دهد ، اما در گیج با توجه به اینكه پمپ در حال ارسال روغن به داخل لوله می‌باشد ، افزایش فشار را نشان خواهدد داد .بنابراین برای نگهداشتن فشار در یك میزان فشار مطمئن باید راه حلی اتخاذ گردد .این
مسئله با استفاده از شیر تنظیم فشار حل شده است . در حالت عادی این شیر بسته است ( ارتباطی بین وجود ندارد ) و فشار در حد تعریف شده ای قرار دارد. اگر فشار سیستم به فشاری كه در شیر تحت عنوان فشار ایمنی مشخص شده برسد ، شیر شروع به باز شدن نموده و مقداری از روغن را به شمت تانك راه می‌دهد . اگر فشار افزایش یابد ، شیر بیشتر باز شده و فشار سیستم را كاهش می‌دهد .
ادامه خواندن مقاله هيدروليك و پنوماتيك
نوشته مقاله هيدروليك و پنوماتيك اولین بار در دانلود رایگان پدیدار شد.