هیدرولیک و پنوماتیک
فهرست مطالب
مقدمه : 5
تعريف هيدروليك 6
تاريخچه هيدروليك 6
مزايا و معايب سيستمهاي هيدرولايكي روغني 7
معايب سيستمهاي هيدروليك 8
فشار چيست ؟ 8
انرژي جنبشي مايع + فشار استاتيكي مايع = مقدار ثابت 12
مفهوم فشار در مدارهاي هيدروليك 13
نيرو 13
مدارهاي موازي 15
مفهوم دبي : 15
اورفيس 17
ساختار يك سيستم هيدروليك 20
مقايسة سيستمهاي هيدروليك 25
سيستم مركز بسته 27
تفاوت سيستمهاي مركز باز و مركز بسته 29
الف – سيستمهاي مركز باز با اتصالات سري 29
ب- سيستم مركز باز با اتصالات سري موازي 30
ج- سيستم مركز باز با مقسم جريان 31
سيستم مركز بسته با پمپ دبي متغير 33
سيستم هاي هيدروليك بيل بكهو 34
سيستم هيدروليك در ليفتراك ها 35
پمپها 36
انواع پمپها 38
انواع پمپها از نظر ساختمان 38
انواع پمپ از نظر فشار : 1- فشار مثبت يا هيدرواستاتيك ( پمپ هاي دنده اي و پرده اي )
پمپهاي رفت و برگشتي Reciprocating Pumps 47
پمپهاي پيستوني شعاعي ( دوار ) Radial Piston Pump 48
پمپهاي پيستوني محوري Axial Piston Pumps
فيلترها Filters 51
مخزن تانك هيدروليك reservoir 54
انباره هيدروليك Accumulator
لوله هاي هيدروليك 60
اتصالات Fittings
نكات ايمني در استفاده از شلنگ ها 62
موارد مهم در نصب شلنگ ها 62
شيرهاي كنترل 63
علائم و سمبل ها 65
انواع شيرهاي كنترل 70
شيرهاي قرقره اي Spool valves
شيرهاي يك طرفه CHECK VALVES
شيرهاي يك طرفه با پايلوت Pilot operated check valves78
شيرهاي كنترل جريان يك طرفه يا محدود كننده Restriction vheck valves 80
مصرف كننده ها در سيستمهاي هيدروليك Actuators
مصرف كننده هاي خطي Linear actuators
استانداردهاي روغن 84
استاندارد 86
استاندارد MIL-L 87
استاندارد CCMC 87
استاندارد ISO 89
مواد افزودني (ADDITIVE) روغن 89
1- مواد ضد اكسيد ANTI OXIDANTS
2- مواد جلوگيري كننده از ايجاد كف ANTI – FOAM
3- مواد پايين آورنده نقطة ريزش POUR POINT DEPRESSANT 92
4- معلق كننده ها DISPERSANTS ADDITIVE
5-پاك كننده ها DETERGENTS
6- مواد ضد سائيدگي ANTI-WEAR
7- مواد بهبود دهندة شاخص گرانروي VIIMPROVER 93
8- مواد افزودني كاهش دهنده اثرات فشار بر دنده ها 93
1- نقطه ريزش POUR POINT
2- نقطه اشتعال FLASH POINT
TBN (قليائيت كل ) 95
شاخص يا انديس ويسكوزيته VI 95
روشهاي تست روغن ASTM 97
سيستم هاي هيدروليك مركزي 97
مقايسه سيستم مركزي و سيستم جداگانه 98
سيستم هاي هيدروليك جداگانه 98
سيستم هاي هيدروليك مركزي 99
انباره هاي هيدروليك 100
سرويس و نگهداري و تعميرات سيستمهاي هيدروليك 100
ديدگاه يك تعميركار 101
ابزارهاي اندازه گيري 101
فشار سنج ها Pressure gauge
كولرهاي روغن 104
روغن هيدروليك 105
چگونه روغن هيدروليك را كنترل نمائيم ؟ 106
چگونه به سيستم ، روغن اضافه كنيم ؟ 107
چگونه فيلترها را تعويض نماييم ؟ 108
هواي اتمسفر 111
قانون بويل 116
قانون شارل Chres law 117
قانون آمونتون 119
مطالبي در مورد سيستمهاي پنوماتيك 123
انواع كمپرسورها 127
مقدمه :
امروزه با توجه به اينكه در كشور عزيزمان قدمهاي بزرگي در جهت صنعتي شدن برداشته شده است ، توانايي هاي علمي و تجارب فني به عنوان بزرگترين پشتيبان صنايع مطرح خواهند بود .
تقريباً در اغلب كارخانجات و كارگاههاي صنعتي ابزارها و دستگاههايي وجود دارند كه در آنها از سيستمهاي هيدروليك پا پنوماتيك استفاده شده است . توانايي بكار گيري و نگهداري صحيح از اين ماشين آلات افزايش عمر مفيد آنها را در بر خواهد داشت ، لذا داشتن اطلاعات كافي از علم هيدروليك و پنوماتيك و كاربرد اين علوم مي‌تواند در استفادة صحيح و نيز سرويس و نگهداري به موقع ماشين آلات مفيد باشد.
از آنجائيكه هنوز به طور كامل توان ساخت قطعات و مجموعه هاي هيدروليكي و پنوماتيكي با توجه به دقت بالاي آنها در كشور ما وجود ندارند ، در اين كتاب بيشتر به شناخت اجزاء سيستمهاي هيدروليك و پنوماتيك ، سرويس و نگهداري ، تعميرات و طراحي مدار آنها پرداخته ايم . همچنين به دليل كاربرد وسيعتر هيدروليك در صنايع مختلف در بخش اول آشنايي ، كاربرد ، طراحي و سرويس و نگهداري سيستمهاي هيدروليك و پنوماتيكم با ارائه يك مثال كاملاً كاربردي و واقعي از يك سيستم پنوماتيك ، كاربرد ، اجزاء و طرز كار آن مورد بحث قرار گرفته است .
تعريف هيدروليك
از آنجائيكه مايعات در هيدروليك نقش اصلي را ايفا مي‌كنند و نيز استفاده از اين علم امكان انتقال نيرو ، حركت و كنترل آنها را بدست مي‌دهد مي‌توان هيدروليك را به صورت زير تعريف نمود :
هيدروليك علم استفاده از مايعات جهت انتقال و كنترل نيرو حركت مي‌باشد .
تاريخچه هيدروليك
انسان كشاورزي را از كذشته هاي دور آغاز نمود و بعلت نياز به مواد غذايي حاصل از آن نمي تواند ارتباط خود را با اين حرفه قطع نمايد . با توجه به اينكه كشاورزي وابستگي مطلق به آب داشته و استفادة بهتر از آب ، آباداني و محصول بيشتري را در پي خواهد داشت ، انسانها همواره در پي يافتن راههايي براي استفاده بهينه از آب و انرژي آبي بوده اند . در قرن هشتم ميلادي بشر موفق به كشف چرخ آبي گرديد . بكارگيري چرخ آبي توسط مصريان جهت آبياري مزارع اولية گامها در آشنايي و استفاده از علم هدروليك بود . با اين حال تا قرن 16 ميلادي هنوز قدمهايي جدي در اين راه برداشته نشدده بود تا اينكه توريچلي دانشمند ايتاليايي توانست مقدار فشار اتمسفر را توسط بارومتر اندازه گيري نمايد .
در قرن هفدهم ميلادي يك دانشمند اروپايي به نام پاسكال قوانين اولية هيدروليك را پايه ريزي نمود . بر اساس قانون پاسكال فشار وارده بر هر نقطه از يك مايع محسوب به طور مساوي در تمام جهات منتقل شده و با نيروي مساوي بر روي سطح مساوي اثر مي‌كند . به عبارت ديگر فشار وارده بر مايعات داخل ظروف بسته در تمام نقاط برابر است .
پرس هاي هيدروليكي براي اولين بار بر پاية اين قانون ساخته شدند . در قرن نوزدهم ميلادي پرسهاي هيدروليك آبي اختراع شدند و در قرن بيستم ميلادي هيدروليك روغني در صنايع به طور وسيعي مورد استفاده قرار گرفت .
مزايا و معايب سيستمهاي هيدرولايكي روغني
مزاياي سيستم هاي هيدروليك
1) يادگيري و طراحي و نصب آسان قطعات هيدروليك به دليل استاندارد بودن آنها .
2) توليد و انتقال نيروهاي بزرگ توسط قطعات كوچك هيدروليكي .
3) افزايش عمر قطعات به دليل استفاده از روغن در داخل سيستمهاي هيدروليك و كاهش ميزان فرسايش .
4) امكان بدست آوردن نيرو ، فشار ، گشتاور و سرعتهاي غير پله اي و يا اصطلاحاً داشتن تعداد بي نهايت سرعت ، فشار و نيرو .
5) انعطاف پذيري بسيار زياد سيستم با استفاده از لوله و شلنگ ها .
6) سرويس و نگهداري آسان و امكان كنترل سيستم توسط تعدادي فشار سنج و حرارت سنج .
7) امكان تعويض جهت حركت با سرعت زياد .
8) بكار گيري نيروي كم كارگري و امكان اتوماسيون كامل سيستم .
9) اقتصادي بودن بكارگيري سيستمهاي هيدروليك .
معايب سيستمهاي هيدروليك
1- در صورت استفاده از روغن نا مناسب و يا اشكال در طراحي مسيرها ، افت فشار و در نتيجه اطلاف انرژي وجود خواهد داشت .
2- فشار در سيستم هاي هيدروليك زياد بووده و يه همين دليل لوله و شلنگ هاي قوي و بست هاي بسيار دقيق جهت آب بندي مورد نياز مي‌باشد .
3- به دليل حساسيت بسيار زياد سيستمهاي هيدروليك . وجود كوچكترين مقدار گرد و خاك ، زنگ زدگي و آشغال در داخل سيستم باعث خرابي آن مي‌گردد .
فشار چيست ؟
درك مفهوم فشار به دليل استفاده مكرر اين كلمه در سيستمهاي هيدروليك داراي اهميت بسياري مي‌باشد براي درك مفهوم فشار به مثالهاي زير توجه نماييد .
اگر بر روي يك لوله آب ، فشار سنجي را نصب كنيم و مسير حركت آب را باز نگاه داريم فشار سنج عدد صفر را نشان خواهد داد .
حال اگر دو عدد جك هيدروليكي به مساحت سطح را توسط يك لوله به هم وصل نموده و يك وزنه 10 كيلو گرمي را بر روش دستة يكي از جكها قرار دهيم فشارسنج ها مقادير يكساني برابر با يك كيلو گرم بر سانتي متر مربه را نشان خواهند داد .
در انتها ، اگر دو جك هيدروليك به مساحت سطح مقطع و را توسط يك لوله به هم اتصال داده و يك وزنه 10 كيلوگرمي را بر روي دستة جك اول قرار دهيم فشار قرائت شده بر روي هر فشارسنج به شرح زير خواهد بود :
(فشار زماني بوجود مي‌آيد كه مقاومتي در برابر حركت جريان وجود داشته باشد.)
از آنجائيكه درك مفهوم فشار فوق العاده مهم مي‌باشد اين قسمت را با دقت مطالعه فرماييد .
مثال1 : شايد براي شما اين اتفاق افتاده باشد كه مار آشپزخانه اي را در دست گرفته و آن را در حوض آب به حركت در آورده باشيد . زمانيكه كار را از سمت تيز آن به حركت در مي‌آوريد در مقايسه با زمانيكه آن را از سمت پهن آن به حركت در مي‌آوريد نياز به نيروي كمتري خواهد داشت .
در اين مثال سه عامل نقش اساسي دارند :
1- دست يا عامل توليد نيرو و حركت 2- سطح كارد 3- وجود مايع
مثال 2 : مسلماً افرادي كه شنا مي‌كنند اين موضوع را كاملاً تجربه كرده‌اند كه در عمق‌هاي مختلف آب ، پرده گوش آنها تحت فشار بوده و اگر شناگر سر خود را از آب بيرون آورد هيچ فشاري را بر روي پرده گوش خود احساس نمي كند . در اين مثال نيز موارد زير نقش اساسي را بر عهده دارند :
1- سطح پرده گوش 2- عمق آب 3- وجود مايع
مثال 3 : در سيلندر شماره يك با وجود اعمال نيرو بدليل بسته بودن ظرف ، پيستون به سمت پايين حركت نخواهد كرد ولي در سيلندر شماره دو در اثر افزايش نيروي بدنه ظرف از ضعيف ترين نقطه سوراخ شده و پيستون به سمت پايين حركت مي‌كند . در اينجا نيز عوامل زير مؤثر مي‌باشند :
1- نيروي اعمالي 2- سطح جك 3- وجود مايع
مثال 4 : شلنگ آبي به سمت يك توربين گرفته شده است . ذرات آب كه داراي انرژي مي‌باشند به سطح پرده هاي توربين برخورد كرده ، باعث حركت توربين مي‌گردند . عوامل مؤثر بر حركت توربين عبارتند از :
1- نيرو ( حاصل از انرژي جنبشي مايع ) 2- سطح پره هاي توربين
