پروژه هیدرولیک و پنوماتیک 205 صفحه بصورت ورد

فهرست مطالب

فصل اول. 9

مقدمه. 9

1 – 1 اصطلاح هیدرولیک… 9

1 – 2 توسعه تاریخی و مفهوم هیدرولیکی.. 11

1 – 3 قابلیت های کاربرد هیدرولیکی.. 12

1 – 3 – 3 انتقال نیوماتیکی با استفاده از هوای فشرده: 13

1 – 3 – 4 انتقال هیدرولیکی بکمک مایعات : 13

1 – 3 – 5 سیستم های مرکب انتقال قدرت وحرکت… 14

1 – 4 مزایا ومعایب سیستم های هیدرولیکی.. 15

1 – 4 – 1 سیستم انتقال قدرت مکانیکی : 16

1 – 4 – 2 سیستم های انتقال قدرت هیدرولیکی : 16

1 – 4 – 3 مزایای اصلی جعبه انتقال های هیدرولیک به قرار زیرند : 16

1 – 4 – 4 معایب سیستم های هیدرولیکی : 19

1 – 5 کاربرد هیدرولیک روغنی.. 21

1 – 5 – 1 کاربردهای کلی : 21

1 – 5 – 2 کاربردهای خاص هیدرولیک : 21

1 – 6 سیستم های هیدرولیکی با چرخه روغنی.. 22

1 – 6 – 1 چرخه هیدرولیک باز. 22

1 – 6 – 2 چرخه هیدرولیک بسته. 23

1 – 7 قوانین پایه هیدرولیک… 23

1 – 7 – 1 قانون پاسکال. 24

1 – 7 – 2 نسبت انتقال نیروی هیدرولیکی.. 24

1 – 7 – 3 تقویت فشار هیدرولیک… 25

1 – 7 – 4 قانون برنولی.. 25

فصل دوم. 26

سیالات هیدرولیک… 26

2 – 1 مقدمه. 27

2– 2 وظایف سیال هیدرولیک در سیستم. 28

2 – 3 مشخصه های سیالات هیدرولیک… 28

2 – 3 – 1 چگالی نسبی1 یا وزن مخصوص…. 28

2 – 3 – 2 ویسکوزیته یا گرانروی.. 28

2 – 3 – 3 پایداری برشی.. 30

2 – 3 – 4 مشخصه های کف کنندگی.. 30

2 – 3 – 5 نقطه ریزش… 31

2 – 3 – 6 تراکم پذیری.. 31

2 – 3 – 7 انبساط حرارتی.. 31

2 – 3 – 8 روانکاری.. 31

2 – 3 – 9 شاخص اسیدی.. 32

2 – 3 – 10 آب زدایی.. 32

2 – 3 – 11 مقاومت در مقابل فرسایش…. 32

2 – 4 – 12 نقطه انجماد. 32

2 – 3 – 13 پایداری.. 32

2 – 3 – 14 نقطه اشتعال. 32

2 – 3 – 15 نقطه احتراق.. 33

2 – 3 – 16 قابلیت هدایت گرما 33

2 – 4 افزودنی های بکار رفته در سیالات هیدرولیک… 33

2 – 4 – 1 کاهش دهنده های نقطه ریزش… 33

2 – 4 – 2 بهبود دهنده های شاخص ویسکوزیته. 34

2 – 4 – 3 ضد کف کنندگی.. 34

2 – 4 – 4 باز دارنده های اکسیداسیون. 34

2 – 4 – 5 باز دارنده های خورندگی و زنگ زنندگی.. 34

پ2 – 4 – 6 عوامل ضد سایش…. 34

2 – 5 بررسی کاربردی سیالات هیدرولیک… 34

2 – 5 – 1 روغن های معدنی.. 35

2 – 5 – 2 سیالات هیدرولیکی مخلوط با آب… 35

2 – 5 – 3 سیالات هیدرولیک بی آب ( سنتتیک ) : 37

2 – 6 انتخاب سیال. 39

فصل سوم. 40

هیدروپمپ ها 40

3 – 1 مقدمه. 40

3 – 2 سیستم هیدرودینامیک… 41

3 – 3 سیستم هیدرواستاتیک… 41

3 – 4 طبقه بندی پمپ ها 41

3 – 4 – 1 پمپ های دینامیکی ( جابه جایی نامثبت ) 42

3 – 5 مشخصه های عمومی پمپ ها 65

3 – 6 عوامل زاید در پمپها 65

3 – 6 – 1 ضربانات پمپ… 65

3 – 6 – 2 لغزش در پمپ ها 66

3 – 6 – 3 بررسی پدیده کاویتاسیون درپمپ ها 66

3 – 7 مدارهای پمپ… 67

3 – 7 – 1 مدار پمپ جابه جایی ثابت منفرد. 68

3 – 7 – 2 مدار پمپ جابه جایی ثابت منفرد با انباره 68

3 – 7 – 3 مدار چند پمپی.. 69

3 – 7 – 4 مدار پمپ های جابه جایی متغیر. 69

3 – 8 انتخاب پمپ… 69

3 – 8 – 1 حداکثر فشار کاری.. 70

3 – 8 – 2 حداکثر دبی.. 71

3 – 8 – 3 نوع کنترل. 71

3 – 8 – 4 سرعت محرک پمپ… 71

3 – 8 – 5 نوع سیال. 71

3 – 8 – 6 تلرانس آلودگی سیال. 72

3 – 8 – 7 سر وصدای پمپ… 72

3 – 8 – 8 اندازه و وزن پمپ ها 73

3 – 8 – 9 بازده 73

3 – 8 – 10 هزینه. 73

3 – 8 – 11 قابلیت دسترسی و تعویض پذیری.. 73

3 – 8 – 12 تعمیرو نگهداری.. 74

3 – 9 محاسبات فنی پمپهای هیدرولیکی.. 74

فصل چهارم. 77

شیرهای هیدرولیک… 77

4 – 1 مقدمه. 77

4 – 2 شیرهای کنترل فشار. 77

4 – 2 – 1 شیرهای فشار شکن.. 78

4 – 2 – 2 شیرهای فشارشکن دوتایی ( جفت ) 79

4 – 2 – 3 انتخاب شیرفشارشکن و شیرتنظیم فشار. 80

4 – 2 – 4 شیرهای بی بارکننده 80

4 – 2 – 5 شیرهای تعادل. 81

4 – 2 – 6 شیرهای ترتیبی فشار. 82

4 – 2 – 7 شیرهای کاهنده فشار. 82

4 – 3 شیرهای کنترل جریان. 83

4 – 3 – 1 شیرهای کند کننده حرکت ( کنترل جریان ) 84

4 – 3 – 2 شیرهای جبران کننده گرانروی – دما ( کنترل جریان ) 85

4 – 3 – 3 شیرهای جبران کننده فشار( کنترل جریان) 85

4 – 3 – 4 کنترل سرعت سیلندر. 87

4 – 3 – 5 شیرهای کنترل جریان سه راهه ازنوع میانبر1. 89

4 – 3 – 6 کنترل جریان اولویتی.. 90

4 – 3 – 7 شبکه پل ( مدار پل ) 90

4 – 3 – 8 سیستم های چند سرعته با استفاده ازشیرهای کنترل جریان. 91

4 – 3 – 9 مقسم های جریان. 91

4 – 4 شیرهای کنترل جهت… 93

4 – 4 – 1 شیرهای یکطرفه. 93

4 – 4 – 2 شیرهای یکطرفه عمل کننده با سیگنال خط فرمان. 93

4 – 4 – 3 شیرهای پیش پرکن.. 94

4 – 4 – 4 شیرهای ساندویچی ( بلوک های ساندویچی ) 95

4 – 4 – 5 یکطرفه های محدود کننده 95

4 – 4 – 6 شیرهای شاتل.. 95

4 – 4 – 7 شیرهای استکانی.. 96

4 – 4 – 8 شیرهای کنترل جهت با اسپول لغزنده 97

4 – 4 – 9 شیرهای کنترل جهت دو مرحله ای.. 100

4 – 4 – 10 روش نامگذاری و اندازه (سایز) شیرها 101

4 – 5 شیرهای فشنگی.. 101

4 – 5 – 1 شیرهای فشنگی استکانی.. 102

4 – 5 – 2 شیرفشنگی ازنوع اسپولی.. 103

4 – 5 – 3 جبران کننده های فشار. 103

4 – 5 – 4 شیرکاهنده فشار. 103

4 – 6 شیرهای هیدرولیک درسیتسم های نقلیه. 104

4 – 7 ترکیب شیرها 105

4 – 7 – 1 اتصال موازی.. 105

4 – 7 – 2 اتصال سری.. 105

4 – 7 – 3 اتصال جفت… 106

فصل پنجم. 107

مثال کاربردی.. 107

5 – 1 سیستم تغذیه نقاله. 107

5 – 1 – 1 فشار عملکرد سیستم. 109

5 – 1 – 2 سیال سیستم. 109

5 – 1 – 3 انتخاب سیلندر. 109

5 – 1 – 5 دبی های مورد نیاز. 112

5 – 1 – 6 سیلندرها : 112

5 – 1 – 7 اندازه پمپ : 113

5 – 1 – 8 انتخاب پمپ : 113

5 – 1 – 9 مدار سیلندر : 115

فصل شش…. 117

عملگرها 117

مقدمه. 118

6 – 1 عملگرها به سه دسته اساسی تقسیم می شوند. 118

6 – 2 عملگر های خطی( سیلندر های هیدرولیکی)1. 118

6 – 2 – 1 سیلندر های یک کاره 119

6 – 2 – 2 سیلندر های دو کاره 120

6- 2 – 3 سیلندرهای تلسکوپی.. 121

6 – 2– 4 سیلندرهای پهلو به پهلو. 122

6 – 3 روش های مختلف نصب سیلندرها 122

6 – 4 مشکلات ناشی از کاربرد نادرست سیلندرها: 123

6 – 5 ضربه گیری در سیلندرها 124

6 – 6 سرعتهای حداکثر سیلندر. 125

6 – 7 درجه حرارت کاری.. 126

6 – 8 موتورهای هیدرولیکی.. 126

6 – 9 تعدادی از پارامترهای مربوط به عملکرد موتور هیدرولیکی بصورت زیر تعریف می شوند: 126

6 – 10 موتور های هیدرولیکی به دو گروه اصلی زیر تقسیم می شوند: 127

6 – 10 – 1 موتورهای چرخد نده به سه گروه اصلی به شرح زیر تقسیم می شوند: 129

6 – 10 – 2 موتورهای پیستونی.. 131

6 – 11 عملگرهای دورانی با حوزه گردش محدود. 133

6 – 12 محاسبات سیلندر های هیدرولیکی.. 134

موتورهای هیدرولیکی.. 138

فصل هفت… 140

مخزن نگهداری سیال هیدرولیک… 140

مقدمه. 140

7 – 1 آرایش مختلف استقرار مخزن. 140

7 – 2 نکات مهم در طراحی مخزن. 141

فصل.. 142

لوله و اتصالات هیدرولیک… 142

مقدمه. 142

8 – 1 انواع هدایت کننده ها 143

8 – 2 ساختار شیلنگهای هیدرولیک… 144

8 – 3 اتصالات… 145

8 – 3 – 1 اتصالات تمام فلزی.. 146

8 – 3 – 2 اتصالات نوع لبه دار مخروطی.. 146

8 – 3 – 3 اتصالات بدون لبه. 146

8 – 3 – 4 اتصالات نوع او رینگی.. 146

فصل 9. 147

انباره ها 147

مقدمه. 148

9 – 1 انباره ی وزنه ای.. 148

9 – 2 انباره ی فنری.. 148

9 – 3 انباره ی گازی.. 148

9 – 4 انباره پیستونی.. 149

9 – 5 انباره دیافراگمی.. 149

9 – 6 کاربرد انباره ها 150

1- خنثی کننده ضربانات پمپ… 150

2- خنثی کننده ضربانا ت فشار. 150

3- منبع قدرت اضطراری یا آماده به کار. 151

4 – جبران کننده انبساط حرارتی.. 151

5- جبران کننده نشتی.. 151

6- متعادل کننده 151

فصل 10. 152

آب بندی.. 152

مقدمه. 153

10 – 1 انواع آب بندها 153

1 – او رینگها 154

2 – Q – رینگ ها 154

4 – آب بندی های فنجانی شکل پیستون. 155

5 – رینگهای پیستون. 155

6 – رینگهای پاک کننده 156

فصل 11. 157

سیستم های انتقال قدرت (هیدرواستاتیک ) 157

مقدمه. 158

11 – 1 سیستم انتقال قدرت هیدرو استاتیک – مدار باز. 158

11 – 2 سیستم انتقال قدرت هیدرو استاتیک – مدار بسته. 158

11 – 3 نسبت گشتاور به سرعت… 159

فصل 12. 161

سیستم های هیدرولیک سرو. 161

مقدمه. 161

12 – 1 سرو چیست؟. 161

12 – 2 سیستم مدار بسته ی سرو با کنترل الکترو هیدرولیک. 163

12 – 3 شیر های سرو. 164

فصل 13. 165

عیب یابی سیستم های هیدرولیک… 165

مقدمه. 165

13 – 1 در سیستمهای هیدرولیک عمدتا اشکالات در قالب یکی از موارد پنج گانه زیر، و یا ترکیبی از آنها بروز می کند. 165

شکالات مربوط به فشار سیستم. 166

2- شکالات مربوط به دبی (جریان ) 167

5 – اشکالات مربوط به بروز نشتی.. 168

4- افزایش درجه حرارت در سیستم. 169

5- سرو صدا و ارتعاشات… 170

13 – 2 اشکالات مربوط به اجزاء سیستم هیدرولیک… 171

فصل 14. 176

مدارهای هیدرولیکی.. 176

مقدمه. 176

14 – 1 مدارهای پایه. 176

14 – 2 طبقه بندی حاکم بر چند نمونه از مدارها 177

فصل 15. 180

کنترل الکترو هیدرولیک: 180

مقدمه. 181

15 – 1 مزایای فرمان الکتریکی نسبت به فرمان هیدرولیکی.. 181

15 – 2 تجهیزات برای کنترل الکترو هیدرولیک… 181

فصل 17. 189

کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) 189

Programmable Logic Controler. 189

مقدمه. 190

16 – 1 سیستم های کنترل: 190

16 – 2 ساختارهای سیستم های کنترل. 191

16 – 3 انواع سیستم های کنترل. 192

16 – 4 ساختار plc. 194

16 – 5 مزایای PLCنسبت به مدار های فرمان رله ای.. 194

16 – 6 تفاوت PLCبا کامپیوتر. 195

16 – 7 سخت افزار PLC.. 195

16 – 8 نرم افزار PLC.. 197

16 – 9 واحد برنامه نویسیPG)) 197

16 – 10 مشخصات زبان برنامه نویسی STEP5. 197

16 – 11 شکل های مختلف نمایش برنامه ها در S5. 198

عملکرد ((Operation.. 199

16 – 12 آدرس ورودی ها و خروجی ها و فلگ ها 200

16 – 13 روش نمایش STL.. 200

16 – 14 سیکل زمانی اجرای برنامه (Cycle Time) 201

16 – 16 دیاگرام طرح تابع(Function chart) 202

16 – 17 جنبه های مخصوص FPC 202. 202

16 – 18 برنامه ریزی به صورت :Stepper 203

16 – 19 برنامه ریزی بصورت :Mnmonic. 204

16 – 20 نرم افزار FST FST Festo Software Tool 204

16 – 21 برنامه نویسی: 204

 

 

 

 

فصل اول مقدمه

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 – 1 اصطلاح هیدرولیک

هیدرولیک علم حرکت و حالتهای تعادل مایعات است. هیدرولیک شاخه ای از علم سیالات است که در آن جریان مایعات از سیستمهای انتقال مایعات مانند لوله ها و پمپها و همچنین کانالها و حتی جویبار ها بررسی می شود.

در هیدرولیک از اصول هیدرو مکانیک، علمی که در آن حالات تعادل مایعات تحت اثر نیروهای خارجی ( هیدرواستاتیک ) و قوانین جریان مایعات ( هیدرودینامیک ) بررسی می شوند، استفاده می شود.

از مبانی هیدرواستاتیک این اصل تجربی نتیجه می شود که فشار درون یک سیال ایستا ( فشار هیدرواستاتیکی ) در همه ی نقاط درون آن یکسان ( ایزوتوپ ) است. در میدان گرانشی زمین، این فشار افزون بر چگالی سیال فقط به ارتفاع ستون سیال نسبت به نقطه مورد نظر بستگی دارد.

در هیدرودینامیک کلاسیک بایستی مایعات را بصورت ” ایده ال ” در نظر گرفت به سخنی دیگرمایعات بدون اصطکاک و غیر قابل تراکم فرض شوند. در نتیجه در هیدرودینامیک تئوری برخلاف هیدرودینامیک عملی مقاومتی در مقابل جریان سیال وجود ندارد ( تناقض هیدرودینامیکی ).

در تئوری مهندسی سیالات، جریان سیالات ویسکوز ( سیالات دارای اصطکاک داخلی ) اصولا می تواند به دو صورت ( لایه ای یا مغشوش ) باشد. در جریان لایه ای لایه های سیال با سرعت های مختلف، بدون ایجاد جریان گردابی، بر روی یکدیگر می لغزند. با افزایش سرعت جریان سیال در لوله، حرکت لایه ای سیال، به یکباره به یک جریان مغشوش و از لحاظ استاتیکی نا منظم تبدیل می شود. دلیل این تبدیل جریان وجود نا پایداری در مجاورت دیواره ی لوله است ( تئوری لایه مرزی ).

واژه هیدرولیک از کلمه ی یونانی hydro به معنای آب، مشتق شده است. بر این اساس بایستی یک جعبه انتقال قدرت آبی باشد. اما منظور از هیدرولیک استفاده از بعضی مایعات ( مانند آب، روغن، گلیسیرین ) در سیستمهای فنی است.

از لحاظ کاربردهای فنی در صنایع ( بویژه در صنعت ماشین سازی ) هیدرولیک، علم همه فرآیندهای مکانیکی ای هست که در آنها حرکت و انتقال نیرو بکمک مایعات انجام می شود. نیز هر گاه سخن از هیدرو لیک به میان آید. منظور بخشی از دستگاه یا سیستم است که در آن فرآیندهای هیدرولیکی روی می دهد.

از لحاظ فنی هیدرولیک در برگیرنده تجهیزات محرک، تنظیم کننده و کنترلی است که نیرو و جابجایی در آنها بکمک فشار سیال ( آب، روغن، گیلسرین ) ایجاد می شود. همه ی سیستمهای هیدرولیکی ( از هر نوعی که باشند ) یا براساس اصول هیدرواستاتیکی یا براساس اصول هیدرودینامیکی کار می کنند.

در سیستمهای هیدرولیکی ای که براساس اصول هیدرواستاتیکی کارمی کنند انرژی فشار تولید شده از طریق سیال هیدرولیکی ( مثلا روغن ) به کار تبدیل می شود این سیال، وسیله انتقال انرژی است.

از سیتمهایی که بر اساس اصول هیدرواستاتیک استوارند می توان موارد زیر را نام برد :

الف – پمپهای هیدرولیکی

ب – تجهیزات تنظیم کننده و کپی تراش هیدرولیک در ماشینهای افزار

ج – کلاچ های هیدرو استاتیکی

د – جعبه انتقالهای هیدرولیکی ( که بدلیل قابلیت تنظیم پیوسته در ماشین سازی کاربرد گسترده ای پیدا کرده اند )

از سیستمهایی که بر اساس اصول هیدرودینامیک کار می کنند. یعنی انتقال نیرو در آنها از طریق انرژی جنبشی سیال صورت می گیرد میتوان مبدل گشتاور در خودروها و لوکوموتیوها را نام برد. این تجهیزات، سیستمهای انتقال قدرت کاملا هیدرو دینامیکی هستند .

 

 

1 – 2 توسعه تاریخی و مفهوم هیدرولیکی

علم هیدرو استاتیک1 در گذشته بدلیل استفاده از آب بعنوان سیال عامل در سیستم های هیدرواستاتیک، به هیدرولیک آبی معروف بود، از سابقه خیلی زیادی برخوردار است. این علم حدود سال 1800 با کاری که

جزف براما با پرسهای هیدرولیکی شروع کرد آغاز شد.

1 – Fluid power

در اواسط سده نوزدهم میلادی، کاربرد هیدرولیک با عنوان هیدرولیک کشتی نیز ( بویژه برای پارو زنی و حرکت بادبانها ) آغاز شد از حدود سال 1900 میلادی بجای آب از روغن استفاده می شود. که افزون بر انتقال قدرت دارای مزایای زیر نیز هستند :

– سطوح لغزنده در بارزیاد را روانکاری می کند.

– از پیدایش خوردگی در سیستم جلوگیری می کند.

درراستای نیاز روز افزون به فرآیندها و سیستم های فنی مولد قدرت، مهندسی هیدرولیک روغنی اهمیت فوق العاده ای یافت. به گونه ای که پیش از سال 1938 میلادی، استفاده از سیستم های هیدرولیک روغنی برای نمونه در هواپیما سازی و سیستم های نقاله، جایگاه ویژه ای پیدا کرد . اما از سال 1950 میلادی به این سو ؛ مهندسی هیدرولیک رشد فزآینده ای داشته است.

به همین دلیل هیدرولیک روغنی بصورت جزیی از مهندسی مکانیک درآمده است. فرآیندهای هیدرولیکی تقریبا در همه شاخه های ساخت و تولید و سیستم های حمل و نقل، برای اتوماسیون و مکانیزه کردن سیستم ها، حائز اهمیت است.

کارهای تکراری زمان بر دستی مثلا به شکلهای زیر :

الف – با انجام کارهای خسته کننده

ب – با جاگذاری اشتباه

ج – با باز و بسته کردن مدوام قید و بستها

بصورت منطقی با کارهای خودکار مکانیکی جایگزین شده اند. هیدرولیک روغنی در سیستم های محرک و سیستم های کنترل کاربرد بسیار وسیعی یافته اند. بدلیل ویژگی تنظیم پذیری قابل ملاحظه ی اجزای هیدرولیکی، دامنه ی کاربرد آنها عملا نامحدود است این اجزا در بسیاری از ماشین آلات ( از پرسهای هیدرولیکی گرفته تا هیدروموتورهای با دور متغییر ) کاربرد گسترده ای یافته اند.

بدلیل وجود اجزای هیدرولیکی کمابیش استاندارد و با قیمت مناسب که دارای دقت بالایی نیز هستند و هرکدام نقش ویژه ای ایفا میکنند میتوان سیستم های کنترل ترکیبی پیچیده ای را طراحی کرد. همچنین میتوان سیستم های تولید و دستگاهای ساده ای که بصورت دستی کنترل می شوند را با نصب اجزای هیدرولیکی به آسانی خودکار یا اتومات کرد و کارایی آنها را بالا برد. با این اتوماسیون به اصطلاح خرد میتوان فرآیندهایی را که فقط شامل سری سازی نیمه انبوه هستند را با کمترین امکانات خودکار کرد.

دقت بالای دستگاهای پیوسته بهبود یابنده، کار آنها را تقریبا از مراقبت بی نیاز کرده است و دوام بیشتر آنها را سبب شده است. امروزه در ارزش گذاری ماشینهای ابزار یا دستگاهای بالابر یا سیستم های نقاله هرگاه به قابلیت بالایی نسبت به سیستم های گذشته برمی خوریم دربیشتر موارد پی خواهیم برد که اصولا کاربرد هیدورلیک روغنی درآن سبب این افزایش کارایی شده است.

1 – 3 قابلیت های کاربرد هیدرولیکی

بسته به شرایط کار دستگاه ونوع دستگاه یا ماشین، سیستم محرک یا کنترل هیدرولیکی به کار رفته برای آن بایستی با ویژه گی های دستگاه مطابقت داشته باشد. از طرفی گاهی نیز لازم می شود تا ماشین و دستگاه با مشخصات سیستم هیدرولیک تطبیق داده شوند. هیدرولیک و هیدرواتوماتیک روش های کاملا جدیدی هستند که با روش های قدیمی ماشین سازی ( مهندسی مکانیک ) کاملا متفاوتند. دانستن مزایای اصلی محرکهای هیدرولیکی برای استفاده از سیستمهای هیدرولیک شرط لازم است ولی شرط کافی برای آن محسوب نمی شود.

اطلاع از ویژگیها، مزایا و معایب انواع سیستم های انتقال قدرت همچنین آگاهی از حالت و درجه ی پیشرفته بودن آنها، لازمه ی انتخاب صحیح و اقتصادی از این سیستم ها است. سیستم