مقاله مقدمه ای بر هیدرولیک و پنوماتیک

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

  مقاله مقدمه ای بر هیدرولیک و پنوماتیک دارای ۲۷ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله مقدمه ای بر هیدرولیک و پنوماتیک  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله مقدمه ای بر هیدرولیک و پنوماتیک،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله مقدمه ای بر هیدرولیک و پنوماتیک :

مقدمه ای بر هیدرولیک و پنوماتیک
امروزه در بسیاری از فرآیندهای صنعتی ، انتقال قدرت آن هم به صورت کم هزینه و با دقت زیاد مورد نظر است در همین راستا بکارگیری سیال تحت فشار در انتقال و کنترل قدرت در تمام شاخه های صنعت رو به گسترش است. استفاده از قدرت سیال به دو شاخه مهم هیدرولیک و نیوماتیک ( که جدیدتر است ) تقسیم میشود .

توسعه علم هیدرولیک زمانی شروع شد که پاسکال دانشمند فرانسوی قوانین مربوط به فشار را کشف کرد(۱۶۵۰ میلادی) و هیدرولیک را به عنوان یک علم نوین پایه گذاری نمود. از آن تاریخ به بعد دوران شکوفایی هیدرولیک پدید آمد و این علم به نحو چشمگیری وارد بازار گردید.

هیدرولیک فن آوری تولید، کنترل و انتقال قدرت توسط سیال تحت فشار است. بطور کلی یک سیستم هیدرولیک چهار کار اساسی انجام میدهد:
• تبدیل انرژی مکانیکی به قدرت سیال تحت فشار بوسیله پمپها
• انتقال سیال تا نقاط مورد نظر توسط لوله ها و شلنگها
• کنترل فشار، جهت و جریان سیال توسط شیرها
• انجام کار توسط عملگرها

از نیوماتیک در مواردی که نیروهای نسبتا پایین (حدود یک تن) و سرعت های حرکتی بالا مورد نیاز باشد (مانند سیستمهایی که در قسمتهای محرک رباتها بکار می روند) استفاده میکنند در صورتیکه کاربردهای سیستمهای هیدرولیک عمدتا در مواردی است که قدرتهای بالا و سرعت های کنترل شده دقیق مورد نظر باشد(مانند جک های هیدرولیک ، ترمز و فرمان هیدرولیک و;).

حال این سوال پیش میاید که مزایای یک سیستم هیدرولیک نسبت به سایر سیستمهای مکانیکی یا الکتریکی چیست؟در جواب می توان به موارد زیر اشاره کرد:
۱طراحی ساده
۲قابلیت افزایش نیرو
۳ سادگی و دقت کنترل
۴ انعطاف پذیری
۵ راندمان بالا
۶اطمینان

در سیستم های هیدرولیک نسبت به سایر سیستمهای مکانیکی قطعات محرک کمتری وجود دارد و میتوان در هر نقطه به حرکتهای خطی یا دورانی با قدرت بالا و کنترل مناسب دست یافت ، چون انتقال قدرت توسط جریان سیال پر فشار در خطوط انتقال (لوله ها و شیلنگ ها) صورت میگیرد ولی در سیستمهای مکانیکی دیگر برای انتقال قدرت از اجزایی مانند بادامک ، چرخ دنده ، گاردان ، اهرم ، کلاچ و; استفاده میکنند.

در این سیستمها میتوان با اعمال نیروی کم به نیروی بالا و دقیق دست یافت همچنین میتوان نیرو های بزرگ خروجی را با اعمال نیروی کمی (مانند بازو بسته کردن شیرها و 😉 کنترل نمود.

استفاده از شیلنگ های انعطاف پذیر ، سیستم های هیدرولیک را به سیستمهای انعطاف پذیری تبدیل میکند که در آنها از محدودیتهای مکانی که برای نصب سیستمهای دیگر به چشم می خورد خبری نیست. این سیستم ها به خاطر اصطکاک کم و هزینه پایین از راندمان بالایی برخوردار هستند همچنین با استفاده از شیرهای اطمینان و سوئیچهای فشاری و حرارتی میتوان سیستمی مقاوم در برابر بارهای ناگهانی ، حرارت یا فشار بیش از حد ساخت که نشان از اطمینان بالای این سیستمها دارد

.
طرز کار سیستم :
اکنون که به مزایای سیستم های هیدرولیک پی بردیم به توضیح ساده ای در مورد طرز کار این سیستمها خواهیم پرداخت.
برای انتقال قدرت به یک سیال تحت فشار (تراکم پذیر یا تراکم ناپذیر) احتیاج داریم که توسط پمپ های هیدرولیک میتوان نیروی مکانیکی را تبدیل به قدرت سیال تحت فشار نمود. مرحله بعد انتقال نیرو به نقطه دلخواه است که این وظیفه را لوله ها، شیلنگ ها و بست ها به عهده میگیرند .
بعد از کنترل فشار و تعیین جهت جریان توسط شیرها سیال تحت فشار به سمت عملگرها (سیلندرها یا موتور های هیدرولیک ) هدایت میشوند تا قدرت سیال به نیروی مکانیکی مورد نیاز(به صورت خطی یا دورانی ) تبدیل شود.

اساس کار تمام سیستم های هیدرولیکی و نیوماتیکی بر قانون پاسکال استوار است.
قانون پاسکال:
قانون پاسکال پایه هیدرولیک نوین است. این قانون بیان میکند که فشار وارده به هر نقطه از یک مایع محدود بطور مساوی در تمام جهات منتقل شده و با نیروی مساوی بر رو سطوح مساوی اثر میکند.
۱ فشار سرتاسر سیال در حال سکون یکسان است .(با صرف نظر از وزن سیال)
۲ در هر لحظه فشار استاتیکی در تمام جهات یکسان است.

۳ فشار سیال در تماس با سطوح بصورت عمودی وارد میگردد.
همانطور که در شکل زیر می بینید یک نیروی ورودی ۱۰۰۰۰۰نیوتنی نیوتنی میتواند نیروی مورد نیاز چهار سیلندر دیگر را تامین کند.

یا در شکل زیر داریم:

قوانین پایه در هیدرولیک:
• سیال تحت فشار همواره مسیر با مقاومت کمتر را برای عبور انتخاب میکند
• پمپ تولید دبی میکند نه فشار
• فشار تنها در برابر مقاومت یک مانع ایجاد میشود
اصول کلیدی فوق اگرچه ساده به نظر میرسند ولی پایه واساس علم هیدرولیک میباشند. با داشتن درک صحیحی از این قوانین به راحتی میتوان حرکت سیال در خطوط انتقال را دنبال و عملکرد سیستم را تحلیل نمود.

فشار
فشار نتیجه مقاومت در مقابل حرکت سیال میباشد. برای محاسبه ریاضی فشار، نیرو را بر سطح تقسیم مینمایند. واحد فشار “بار” میباشد. در هیدرولیک عملی معمولا کیلوگرم بر سانتی متر مربع برابر یک بار است. برای مثال اگر نیروی مقاوم در یک سیلندر هیدرولیک با قطر پیستون ۲۰cm برابر ۵۰۰۰kgf باشد، فشار ایجاد شده در پشت سیلندر از رابطه زیر حساب میشود:
Pressure (bar)=Force( kgf)/Area (cm2)
diameter=10cm >> Area=314cm2 >> pressure= 5000/314=15.9 bar

تعیین فشار کاری سیستم
برای تعیین سطح فشار در یک سیستم هیدرولیک باید در نظر داشت که با بالا بردن فشار میتوان از المانهای هیدرولیکی کوچکتری برای رسیدن به تناژ مورد نظر، استفاده نمود. همچنین قطر لوله ها را میتوان کوچکتر انتخاب نمود. در نتیجه، هزینه ساخت سیستم کاهش می یابد. از طرف دیگر با افزایش فشار، دمای روغن در سیستم زودتر افزایش میابد، نشتی ها بیشتر و اصطکاک و سایش نیز افزایش میابد. در نتیجه فاصله انجام سرویس ها باید کوتاهتر شود. همچنین نویز و پیکهای فشاری نیز افزایش یافته و خواص مطلوب دینامیکی سیستم کاهش می یابد.

نماد عناصر هیدرولیک
احتیاج روز افزون صنایع به تکنیک مهندسی کنترل و پیدایش و توسعه وسائل و ابزاریکه مورد کاربرد این چنین سیستمهای کنترلی قرار میگیرد، ایجاب میکند آن وسایل و قطعات از نقطه نظر نحوه کار و وظیفه شان در سیستم دارای علائم واحد و یا استاندارد شده ای باشند، که هم طراحان بتوانند سریعتر و راحت تر طرح خود را پیاده کنند و هم پرسنل مرتبط با چنین سیستمهایی بتوانند طرح مزبور را سریع تر و راحت تر بخوانند و با دستگاه کار کنند.
مجموعه یک صفحه ای از نمادهای المانهای پرکاربرد هیدرولیک
کار سیستمهای نیوماتیک مشابه سیستم های هیدرولیک است فقط در آن به جای سیال تراکم ناپذیر مانند روغن از سیال تراکم پذیر مانند هوا استفاده می کنند . در سیستمهای نیوماتیک برای دست یافتن به یک سیال پرفشار ، هوا را توسط یک کمپرسور فشرده کرده تا به فشار دلخواه برسد سپس آنرا در یک مخزن ذخیره می کنند، البته دمای هوا پس از فشرده شدن بشدت بالا میرود که می تواند به قطعات سیستم آسیب برساند لذا هوای فشرده قبل از هدایت به خطوط انتقال قدرت باید خنک شود. به دلیل وجود بخار آب در هوای فشرده و پدیده میعان در فرایند خنک سازی باید از یک واحد بهینه سازی برای خشک کردن هوای پر فشار استفاده کرد.

اکنون بعد از آشنایی مختصر با طرز کار سیستمهای هیدرولیکی و نیوماتیکی به معرفی اجزای یک سیستم هیدرولیکی و نیوماتیکی می پردازیم.

اجزای تشکیل دهنده سیستم های هیدرولیکی:
۱- مخزن : جهت نگهداری سیال
۲- پمپ : جهت به جریان انداختن سیال در سیستم که توسط الکترو موتور یا ۳- موتور های احتراق داخلی به کار انداخته می شوند.

۴- شیرها : برای کنترل فشار ، جریان و جهت حرکت سیال
۵- عملگرها : جهت تبدیل انرژی سیال تحت فشار به نیروی مکانیکی مولد کار(سیلندرهای هیدرولیک برای ایجاد حرکت خطی و موتور های هیدرولیک برای ایجاد حرکت دورانی).
شکل یک سیستم هیدرولیکی را نشان میدهد.

شکل زیر یک سیستم نیوماتیکی را نشان میدهد:

اجزای تشکیل دهنده سیستم های نیوماتیکی:
۱- کمپرسور
۲- خنک کننده و خشک کننده هوای تحت فشار
۳- مخزن ذخیره هوای تحت فشار
۴- شیرهای کنترل
۵- عملگرها