دانلود تحقیق هیدرولیک و پنوماتیک

امروزه با توجه به اینکه در کشور 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 کارخانجات و کارگاههای صنعتی ابزارها و دستگاههایی وجود دارند که در آنها از سیستمهای هیدرولیک پا پنوماتیک استفاده شده است .

توانایی بکار گیری و نگهداری صحیح از این ماشین آلات افزایش عمر مفید آنها را در بر خواهد داشت ، لذا داشتن اطلاعات کافی از علم هیدرولیک و پنوماتیک و کاربرد این علوم می‌تواند در استفاده صحیح و نیز سرویس و نگهداری به موقع ماشین آلات مفید باشد.

از آنجائیکه هنوز به طور کامل توان ساخت قطعات و مجموعه های هیدرولیکی و پنوماتیکی با توجه به دقت بالای آنها در کشور ما وجود ندارند ، در این کتاب بیشتر به شناخت اجزاء سیستمهای هیدرولیک و پنوماتیک ، سرویس و نگهداری ، تعمیرات و طراحی مدار آنها پرداخته ایم .

همچنین به دلیل کاربرد وسیعتر هیدرولیک در صنایع مختلف در بخش اول آشنایی ، کاربرد ، طراحی و سرویس و نگهداری سیستمهای هیدرولیک و پنوماتیکم با ارائه یک مثال کاملاً کاربردی و واقعی از یک سیستم پنوماتیک ، کاربرد ، اجزاء و طرز کار آن مورد بحث قرار گرفته است .

تعریف هیدرولیک
از آنجائیکه مایعات در هیدرولیک نقش اصلی را ایفا می‌کنند و نیز استفاده از این علم امکان انتقال نیرو ، حرکت و کنترل آنها را بدست می‌دهد می‌توان هیدرولیک را به صورت زیر تعریف نمود :
هیدرولیک علم استفاده از مایعات جهت انتقال و کنترل نیرو حرکت می‌باشد .

تاریخچه هیدرولیک
انسان کشاورزی را از کذشته 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 اینکه کشاورزی 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 کشف چرخ آبی گردید .

بکارگیری چرخ‌ آبی توسط مصریان جهت آبیاری مزارع اولیه گامها در آشنایی و استفاده از علم هدرولیک بود .

با این حال تا قرن 16 میلادی هنوز قدمهایی جدی در این راه برداشته نشدده بود تا اینکه توریچلی دانشمند ایتالیایی توانست مقدار فشار اتمسفر را توسط بارومتر اندازه گیری نماید .

در قرن هفدهم میلادی یک دانشمند اروپایی به نام پاسکال قوانین اولیه هیدرولیک را پایه ریزی نمود .

بر اساس قانون پاسکال فشار وارده بر هر نقطه از یک مایع محسوب به طور مساوی در تمام جهات منتقل شده و با نیروی مساوی بر روی سطح مساوی اثر می‌کند .

به عبارت دیگر فشار وارده بر مایعات داخل ظروف بسته در تمام نقاط برابر است .

پرس های هیدرولیکی برای اولین بار بر پایه این قانون ساخته شدند .

در قرن نوزدهم میلادی پرسهای هیدرولیک آبی اختراع شدند و در قرن بیستم میلادی هیدرولیک روغنی در صنایع به طور وسیعی مورد استفاده قرار گرفت .

مزایا و معایب سیستمهای هیدرولایکی روغنی
مزایای سیستم های هیدرولیک
1) یادگیری و طراحی و نصب آسان قطعات هیدرولیک به دلیل استاندارد بودن آنها .

2) تولید و انتقال نیروهای بزرگ توسط قطعات کوچک هیدرولیکی .

3) افزایش عمر قطعات به دلیل استفاده از روغن در داخل سیستمهای هیدرولیک و کاهش میزان فرسایش .

4) امکان 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 امکان کنترل سیستم توسط تعدادی فشار سنج و حرارت سنج .

7) امکان تعویض جهت حرکت با سرعت زیاد .

8) بکار گیری نیروی کم کارگری و امکان اتوماسیون کامل سیستم .

9) اقتصادی بودن بکارگیری سیستمهای هیدرولیک .

معایب سیستمهای هیدرولیک
1- در صورت استفاده از روغن نا مناسب و یا اشکال در طراحی مسیرها ، افت فشار و در نتیجه اطلاف انرژی وجود خواهد داشت .

2- فشار در سیستم های هیدرولیک زیاد بووده و یه همین دلیل لوله و شلنگ های قوی و بست های بسیار دقیق جهت آب بندی مورد نیاز می‌باشد .

به دلیل حساسیت بسیار زیاد سیستمهای هیدرولیک .

وجود کوچکترین مقدار گرد و خاک ، زنگ زدگی و آشغال در داخل سیستم باعث خرابی آن می‌گردد
به دلیل حساسیت بسیار زیاد سیستمهای هیدرولیک .

وجود کوچکترین مقدار گرد و خاک ، زنگ زدگی و آشغال در داخل سیستم باعث خرابی آن می‌گردد .

فشار چیست ؟

درک مفهوم فشار به دلیل استفاده مکرر این کلمه در سیستمهای هیدرولیک دارای اهمیت بسیاری می‌باشد برای درک مفهوم فشار به مثالهای زیر توجه نمایید .

اگر بر روی یک لوله آب ، فشار سنجی را نصب کنیم و مسیر حرکت آب را باز نگاه داریم فشار سنج عدد صفر را نشان خواهد داد .

حال اگر دو عدد جک هیدرولیکی به مساحت سطح را توسط یک لوله به هم وصل نموده و یک وزنه 10 کیلو گرمی را بر روش دسته یکی از جکها قرار دهیم فشارسنج ها مقادیر یکسانی برابر با یک کیلو گرم بر سانتی متر مربه را نشان خواهند داد .

در انتها ، اگر دو جک هیدرولیک به مساحت سطح مقطع و را توسط یک لوله به هم اتصال داده و یک وزنه 10 کیلوگرمی را بر روی دسته جک اول قرار دهیم فشار قرائت شده بر روی هر فشارسنج به شرح زیر خواهد بود : (فشار زمانی بوجود می‌آید که مقاومتی در برابر حرکت جریان وجود داشته باشد.) از آنجائیکه درک مفهوم فشار فوق العاده مهم می‌باشد این قسمت را با دقت مطالعه فرمایید .

مثال1 : شاید برای شما این اتفاق افتاده باشد که مار آشپزخانه ای را در دست گرفته و آن را در حوض آب به حرکت در آورده باشید .

زمانیکه کار را از سمت تیز آن به حرکت در می‌آورید در مقایسه با زمانیکه آن را از سمت پهن آن به حرکت در می‌آورید نیاز به نیروی کمتری خواهد داشت .

در این مثال سه عامل نقش اساسی دارند : 1- دست یا عامل تولید نیرو و حرکت 2- سطح کارد 3- وجود مایع مثال 2 : مسلماً افرادی که شنا می‌کنند این موضوع را کاملاً تجربه کرده‌اند که 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 کند .

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 یک با وجود اعمال نیرو بدلیل بسته بودن ظرف ، پیستون به سمت پایین حرکت نخواهد کرد ولی در سیلندر شماره دو در اثر افزایش نیروی بدنه ظرف از ضعیف ترین نقطه سوراخ شده و پیستون به سمت پایین حرکت می‌کند .

در اینجا نیز عوامل زیر مؤثر می‌باشند : 1- نیروی اعمالی 2- سطح جک 3- وجود مایع مثال 4 : شلنگ آبی به سمت یک توربین گرفته شده است .

ذرات آب که دارای انرژی می‌باشند به سطح پرده های توربین برخورد کرده ، باعث حرکت توربین می‌گردند .

عوامل مؤثر بر حرکت توربین عبارتند از : 1- نیرو ( حاصل از انرژی جنبشی مایع ) 2- سطح پره های توربین 3- وجود مایع برنولی دانشمند اروپایی کشف کرد که مجموع انرژی در یک جریان مایع محبوس همیشه مقدار ثابتی می‌باشد .

انرژی جنبشی مایع + فشار پتانسیل + فشار استاتیکی مایع = مقدار انرژی مثال 4و1 مثال 2 مثال 1 = مقدار ثابت در فرمول فوق ، نشان دهنده سرعت مایع ، دانستیه مایع می‌باشند .

در هیدرولیک روغنی مقدار یا فشار پتانسیل با توجه به اینکه حداکثر ارتفاع سیستمهای هیدرولیکی از 20 متر تجاوز نمی کند صفر در نظر گرفته می‌شود .

بنابر این فرمول مکور در سیستمهای هیدرولیک روغنی به شرح زیر می‌باشد .

انرژی جنبشی مایع + فشار استاتیکی مایع = مقدار ثابت مایع در داخل لوله در حال حرکت بوده و بدون برخورد با مانعی به بیرون هدایت می‌شود .

از آنجائیکه مقدار انرژی مایع ثابت است پس بدلیل عدم وجود مانعی در مسیر مایع ، مقدار استاتیکی صفر بوده و تمام انرژی مایه به انرژی جنبشی تبدیل می‌گردد .

فشار سنج ها همواره مقدار فشار هیدرو استاتیک را در محل نصب شده نشان می‌دهند بنابراین در این شکل فشار سنج ، عدد صفر را نمایش می‌دهد .

در این مثال مایع در یمک محفظه بسته قرار داشته و انرژی جنبشی مایع صفر است .

در این حالت تمام انرژی حاصل از وزنه 10 کیلوگرمی به انرژی فشار هیدرواستاتیک تبدیل می‌گردد .

در مثالهای ذکر شده تقریباً با عواملی نظیر نیرو ، سطح و فشار آشنا شدیم و اکنون رابطه بین آنها را با استفاده از فرمول زیر خواهیم دید .

وزنه 10 کیلوگرمی بر سطحی معادل اثر می‌کند بنابراین : در سیستمهای تجاری واحد سنجش فشار ، بار و یا اتمسفر می‌باشد .

همچنین در این مثال چنانچه قبلاً هم اشاره شد بر اساس قانون پاسکال تمام فشار سنجها عدد یک بار را نشان می‌دهند .

به همین ترتیب مقدار فشار قرائت شده از فشار سنج ها یک بار خواهد بود .

مفهوم فشار در مدارهای هیدرولیک قبل از پرداختن به بحث فشار در یک مدار هیدرولیکی بهتر است ابتدا به شرح مفهوم مدار و سیستم هیدرولیک بپردازیم .

برای آنکه یک جک هیدرولیک حرکت کند و یا یک پرس هیدرولیکی عمل پرس را انجام هد می‌بایست یک مدار یا سیستم هیدرولیک برای آن طراحی گردد .

البته توضیح درباره جزئیات و ملزومات یک مدار کاملا هیدرولیک در فصلهای بعدی به طور کامل خواهد آمد ، اما برای آنکه در اینجا تصویری درست از یک مدار یا سیستم هیدرولیکی داشته باشیم می‌توان گفت سیستم هیدرولیک از یک تانک و مخزن آغاز و نهایتاً به همان تانک خاتمه می‌یابد و در داخل مقدار قطعاتی از جمله پمپ ، صافی ، مصرف کننده ها و شیرها وجود دارند .

مجموعه قطعات داخل مدار در ارتباط با یکدیگر کار مورد انتظار به سیستم را به انجام می‌رسانند .

مدارهای هیدرولیک شباهت زیادی به مدارهای برقی دارند .

در مدارهای برقی مقاومت را به شکل…………… نشان می‌دهند .

در مدارخطی هیدرولیک 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 که فشار سنجهای 1 و 2 چه فشارهایی را نمایش خواهند داد .

با اشاره مجدد به مفهوم فشار و اینکه اصولاً‌در مدارها وقتی مقاومتی در سر راه جریان واقع می‌شود ، مایع از مسیری عبور خواهد کرد که کمترین 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 تانک عدد صفر را نمایش خواهد داد .

در این مدار دو مقاومت 5 و 10 بار قرار داده شده است .

با توجه به آنچه ذکر شد مایع از مسیری به مقاومت کمتر 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 کنید هر دو لوله به پمپی با قدرت جابجایی 50 لیتر در دقیقه متصل شده اند .

حال این سؤال مطرح است که کدامیک از دو لوله زودتر ظرفی با گنجایش 500 لیتر را پر می‌کنند ؟

آزمایش نشان داده است هر دو لوله تقریباً در یک زمان ظرف 500 لیتری را پر می‌کنند.

در لوله شماره 1 سطح مقطع کوچک و سرعت مایع زیاد و در لوله شماره 2 سطح مقطع بزرگ ولی سرعت پایین می‌باشد .

دبی عبارتست از مقدار مایعی که در واحد زمان از یک 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 که توسط یک پمپ بادبی 50 لیتر در دقیقه تغذیه می‌گردد .

مقدار خروجی از لوله در مقطع کوچکتر چقدر خواهد بود ؟

از آنجائیکه 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