فهرست مطالب

فصل اول 6

1-1 انرژي سيال 7

1-1-1- انرژي 7

شكل 1-1 چند برابر كردن نيرو [3] 8

1-3 جريان سيال 9

شكل1-2تئوري توريچلي 11

فصل دوم 19

بررسي انواع پمپهاي هيدروليك 19

شكل2-1يك پمپ پروانه اي 20

2-4-1 پمپهاي پيستوني 26

شكل2-3 پمپ پيستوني محوري با حجم جابجائي متغير[3] 29

شكل2-9 پمپ پره اي غيربالانس در وضعيتي كه روتر در مركز قرار گرفته است[3] 35

شكل2-12 شدت جريان واقعي برحسب سرعت دوراني[3] 40

فصل سوم 44

3-2-1 شير يكطرفه (  Check valves) 45

3-2-2 شير با ساچمه شناور (Shuttle Valve) 46

3-2-3 شيرهاي كنترل جهت دو راهه 47

2-2-4 شيرهاي كنترل جهت سه راهه و چهار راهه 49

شكل3-5 شير چهار راهه،دو حالته(2/4)[3] 50

شكل3-9 شير(3/4)خنثي تشديد[3] 55

3-2-6 مدارات هيدروليك 59

3-2-7 مشخصات شيرهاي كنترل جهت 60

3-3-1 شيرهاي فشار شكن 62

شكل3-14 شير فشارشكن مستقيم[3] 63

3-3-2 شيرهاي تخليه فشار و كاهندة فشار 65

3-3-3 انواع ديگر شيرهاي كنترل فشار 66

شكل3-16 شيرخنثي كننده وزن با كنترل از راه دور[3] 66

3-4-2 انواع شيرهاي كنترل جريان 70

شكل3-19 شيركنترل جريان سوزني[3] 71

شكل3-20 شير كنترل جريان حساس به تغييرات فشار[3] 72

3-4-3 ضريب جريان 74

شكل 3-22 كنترل جريان خروجي از سيلندر,هم در حركت رو به جلو و هم در حركت رو به عقب[3] 75

شكل3-24 كنترل سرعت سيلندر[3] 78

3-4-5 مشخصات شيرهاي كنترل جريان 78

فصل چهارم 80

بررسي خواص انواع سيالات هيدروليك 80

جدول 4-1 تقسيم بندي سيالات هيدروليك بر اساس استاندارد 6743 [2]ISO 81

4-2-1 گرانروي و شاخص گرانروي 82

شكل 4-1 تغييرات دما- گرانروي و شاخص گرانروي[2] 83

شكل4-2 تغييرات دما- گرانروي و فشار[2] 83

4-2-2 مشخصه هاي كف كنندگي 83

4-2-4 روانكاري 85

4-2-6 نقطة اشتعال 85

4-5-1 روغن هاي معدني 87

4-6 تعويض نوع سيال به كار رفته در سيستم 90

4-7-1 انواع آلودگي 90

4-7-2 استانداردهاي تميزي 92

جدول4-3 طبقه بندي آلودگي بر اساس استاندارد  1628NAS  [3] 92

جدول 4-5 آناليز ذرات براي نمونة  ml 100 روغن هيدروليك تازه [5] 94

فصل پنجم 96

بررسي افتهاي اصطكاكي در سيستمهاي هيدروليكي 96

شكل 5-1 مسير خط جريان ذرات سيال در جريان آرام[5] 98

شكل 5-2 نوسان اتفاقي ذرات سيال در جريان مغشوش[4] 98

جدول 5-1مقادير معمول زبري مطلق [4] 101

شكل5-3 نمودار مودي[4] 103

شكل 5-4 : 105

شكل 5-6 :ظرفيت عبور جريان در  هدايت كننده ها در سرعتهاي پيشنهادي براي جريان سيال 108

شكل 5-6: ادامه و 5-7 109

شكل 5-9 مقادير k براي كاهش ناگهاني مقطع نظير نسبتهاي قطري مختلف[1] 112

شكل 5-11 [4] 114

شكل 5-13 [1] 120

فصل ششم 128

لودر با چرخهاي زنجيري 130

جدول 6-1 ضريب باكت [8](k) 132

فصل هفتم 135

گيربكس هيدروليكي HT 130 135

شكل 7-2  گيربكس هيدروليكي[9] 138

7-2 تشريح عملكرد گيربكس در حالت خلاص 139

شكل7-3 مدار هيدروليك گيربكس[9] 140

شكل 7-5 تابلوي تعويض دنده[9] 142

شكل 7- 6  مبدل گشتاور [9] 145

شكل 7-7 سرعت پمپ زياد و توربين ساكن است[9] 145

شكل7- 8 سرعت پمپ و توربين يكسان است[9] 146

فصل هشتم 147

سيستم نرمال 147

شكل 8-1 اجزاء سيستم فرمان[6] 148

تشريح عملكرد پمپ فرمان 152

8-2-2 وظيفة‌ تعديل  كننده جريان يا شير جبران فشاري 154

شكل 8-6 حالت خلاص[7] 157

شكل 8-8 حالت فرمان‌گيري تا انتها[7] 161

فصل نهم 162

تشريح عملكرد سيستم ترمز لودر 4400 162

شكل 9-1 اجزاء سيستم ترمز[6] 164

در شكل 9-2 مدار هيدروپنوماتيكي ترمز نشان داده شده است. 165

مخزن ضد يخ 166

شكل 9-3 مخزن ضد يخ[6] 167

سوپاپ يكطرفه 167

فصل دهم 169

سيستم هيدروليك كار 169

شكل 10-1 اجزاء سيستم هيدروليك كار[6] 171

شكل 10-2 مدار هيدروليك كار[6] 174

شكل 10-3 مخزن روغن هيدروليك [6] 174

10-2 پمپ هيدروليك 175

شكل 10-4 پمپ هيدروليك , فرمان [6] 176

شكل 10-5 عملكرد واحد پمپاژ[6] 177

عملكرد صفحات قابل انعطاف 178

شكل 10-6 كنترل فشار روغن در لبه‌ پشتي پرها[6] 179

شكل 10-7 اجزاء داخلي پمپ پره‌هاي دوبل[6] 181

10-3-2 شير تغيير سرعت بيل 183

شكل 10-10 185

10-3-3- مدار برقي شير تغيير سرعت 186

فصل يازدهم 188

محاسبة پمپ بر مبناي دبي و فشار مورد نظر 188

 

 

فصل اول

 

اصول اوليه هيدروليك و معرفي المانهاي هيدروليكي

 

1-1 انرژي سيال

1-1-1- انرژي 

قانون پاسكال اصل اساسي حاكم بر انرژي سيالات است اين قانون دربارة هيدروستاتيك يا انتقال نيرو از طريق يك مايع تحت فشار است در سيستمهاي هيدروستاتيك اغلب سيالات در حال حركت هستند، ولي فشار سيال است كه نيرو و انرژي را انتقال مي دهد، نه حركت سيال. سيستمهايي كه در آنها حركت سيال باعث انتقال نيرو مي شود، سيستمهاي هيدروديناميك نام دارند. در اين سيستمها، سرعت سيال يا انرژي جنبشي آن تبديل به انرژي مكانيكي ( معمولاً به فرم حركت دوراني) مي شود. در سيستمهاي هيدروديناميك سيال فشار قابل ملاحظه اي ندارد ( برعكس سيستمهاي هيدروستاتيك) مثال سيستم هيدروديناميك، توربين بخار است كه در آن با عبور بخار از بين پره هاي توربين با سرعت زياد، الكتريسيته توليد مي شود اغلب سيستمهاي هيدروليكي صنعتي، از سيال تحت فشار استفاده كرده و بنابراين جزو سيستمهاي هيدروستاتيك محسوب مي گردند.

1-2  انتقال نيرو و تغيير مقدار نيرو

يكي از ويژگيهاي كاربردي انرژي سيالات، قابليت تغيير ميزان نيرو به هنگام انتقال نيرو است كه به آساني قابل انجام مي باشد. چنين سيستمي در شكل 1-1 نشان داده شده است در اين شكل سطح پيستون ورودي برابر با in2 10 و سطح پيستون خروجي برابر با  in2   100 است. نيروي اعمالي بر پيستون ورودي 100lbs مي باشد. با توجه به سطح اين پيستون  كه  10 است, فشار ايجاد شده در سيال 10psi خواهد بود اين فشار درسيلندر خروجي نيز ايجاد مي شود كه بر پيستون خروجي اعمال مي گردد. در اثر اعمال فشار 10psi بر پيستوني با سطح in2 100 نيروي خروجي برابراست با:

F=p.A=10*100=1000lbs

 همانطور كه ملاحظه مي شود، نيروي خارجي به اندازة نسبت سطح دو پيستون تقويت شده است. به عبارت بهتر سطح پيستون خروجي ده برابر پيستون ورودي است و بنابراين نيروي خروجي نيز ده برابر نيروي ورودي خواهد بود.

طبق قوانين مكانيك انرژي خروجي يك سيستم نمي تواند بيش از انرژي وارد شده به آن باشد و بنابراين اگر در اين سيستم يا انتقال انرژي اتلافي وجود نداشته باشد، كار انجام شده ثابت باقي مي ماند. در سيستم نشانداده شده در شكل 1-1 نيرو در سيستم ده برابر شده است. بنابراين با ثابت در نظر گرفتن كار ورودي و خروجي مسافت طي شده در خروجي بايد به همان نسبت ( در مقايسه با مسافت طي شده در ورودي) كاهش يابد. پيستونهاي ورودي و خروجي در زمان برابر، اين مسافتها را طي مي كنند، بنابراين رابطه

سرعتهاي ورودي و خروجي به صورت زير خواهد بود:

(1-1)                          [3]خروجي V ورودي A/ خروجي A = ورودي  V

 

 

شكل 1-1 چند برابر كردن نيرو [3]

 

1-3 جريان سيال

شدت جريان سيال عبارت است از حجم سيال كه در واحد زمان از يك سيستم عبور مي كند. شدت جريان سيال تعيين كنندة سرعت عملكرد يك قطعة خروجي در سيستم هيدروليك ( مثلاً يك سيلندر) است سرعت حركت سيال، مسافتي است كه يك سيال در واحد زمان طي مي كند 

 (1-2) Q=v.A[3]                                                                                        كه با تعيين قطر مناسب براي لوله، در يك شدت جريان معين، سرعت سيال كنترل مي‌شود. در يك سيسيتم كه جريان سيال در آن پيوسته و يكنواخت است مطابق معادلة پيوستگي كاهش سطح گذر ( سطح مقطع لوله) سبب افزايش سرعت، به همان نسبت مي شود برعكس،اگر سطح لوله افزايش يابد، سرعت سيال به همان نسبت كاهش خواهد يافت. فهم اين نكته خيلي مهم است، زيرا در يك سيستم هيدروليك واقعي، سطح گذر سيال به هنگام عبور از قطعات مختلف سيستم، مثلاً شيلنگها، اتصالات، شيرها و ... دائما تغيير مي كند. افزايش سرعت سيال در نقاطي كه سطح گذر كاهش مي يابد، نشاندهندة افزايش انرژي است اما چون انرژي به سيستم اضافه نشده است، بنابراين بايد در نقطة ديگري از سيستم انرژي كاهش يافته باشد.

سيالات هيدروليك تقريباً غير قابل تراكم هستند، بنابراين مي توان معادلة برنولي را در مدارهاي هيدروليك به كاربرد. انرژي در يك سيال به سه فرم ظاهر مي شود:

1- انرژي پتانسيل ( به واسطه ارتفاع سيال و نيروي جاذبه) w.h=

2- انرژي فشار( به واسطة ايجاد فشار در سيستم) = و

3- انرژي جنبشي ( به واسطة سرعت سيال)= .

اگر انرژي اضافي به سيستم وارد نشود يا هيچ انرژي از سيستم خارج نگردد، بنابراين انرژي در دو نقطه مختلف از يك سيستم بايد برابرباشد. به زبان رياضي:

 

چون W در تمام جملات معادله وجود دارد مي توان آن را حذف كرد، بنابراين:

(1-3)                                      [3]  

اين معادله بيان كنندة ميزان انرژي است كه در واحد وزن يك سيال وجود دارد. با دقت در اين معادله معلوم مي شود كه هرگونه افزايش انرژي در هر يك از سه فرم انرژي بيان شدة فوق با كاهش انرژي در فرمهاي ديگر و به ميزان مساوي، متعادل مي شود.

كاهش سطح گذر سيال، سبب افزايش سرعت و كاهش فشار مي شود. همانطور كه قبلاً اشاره شد. اين اصل مهم بايد بخوبي فرا گرفته شود، زيرا در يك سيستم هيدروليك واقعي سطح گذر سيال در قسمتهاي مختلف با هم تفاوت دارد.

 

1-4 تئوري توريچلي

تئوري توريچلي، يك مورد خاص از معادله برنولي است كه در بررسي يك مايع كه از يك مخرن تخليه مي شود، به كار مي رود ( شكل 1-2) در اين وضعيت براي تعيين سرعت خروج از مخزن مي توان با استفاده از معادله برنولي، سطح مخزن را سطح 1 و سطح سوراخ خروجي را سطح نقطة 2 را در نظر گرفت. فشار در اين دو نقطه برابر است  (o psi), بنابراين جملات مربوط به فشار در معادله برنولي حذف مي شوند. همچنين اگر سطح مخزن بزرگ باشد، سرعت سيال در مخزن نسبت به سرعت خروجي سيال از مخزن قابل صرف نظر كردن است (0 = (v1   با اين فرضيات معادله برنولي به صورت زير در مي آيد: