Tel: 021 3390 3552 , 021 3390 1804
آخرین مقاله ها در سایت

سیلندرهای هیدرولیکی

سیلندرهای هیدرولیکی

5-1 اهداف

بعد از مطالعه این فصل، شخص قادر خواهد بود:

  • ساختار و طرح سیلندرهای هیدرولیکی را تشریح کند.
  • بطور خلاصه اصول عملکرد سیلندر ها را تحلیل کند
  • ساختار انواع گوناگون سیلندر های مورد استفاده در سیستم های هیدرولیکی را تشریح کند.
  • پارامترهای مختلف عملکرد سیلندرها از قبیل ظرفیت حمل بار، سرعت و قدرت آن را محاسبه کند.
  • اندازه سیلندر ها برای کاربردهای مختلف هیدرولیکی را تعیین کند.
  • عیب یابی و رفع نقص مشکلات شایع در سیلندر ها را انجام دهد.

5-2 کلیات

به طور کلی نقش یک سیستم هیدرولیکی تولید، کنترل و انتقال توان است. از جمله کاربرد های سیستم هیدرولیک جابجا کردن اجسام، شیار برداری  و یا اعمال نیرو به جسم می باشد. قطعاتی که این فعالیتها را انجام می دهند، محرک یا عملگر نامیده می شوند. محرکها اجزای رابطی هستند که توان قطعات هیدرولیکی را به توان مکانیکی تبدیل می کنند. مبتنی بر اینکه عملگرها حرکتی دورانی و یا حرکتی خطی ایجاد می کند، آنها را می توان به دو دسته عمده تقسیم بندی نمود:

1.محرکهای دورانی (عملگرهای دورانی)

  1. محرکهای خطی (عملگرهای خطی یا رفت و برگشتی)

محرکهای دورانی چیزی جزء موتورهایی که در فصل قبل بررسی شدند نیستند. محرکهای خطی از نامشان نیز آنچنان که معلوم است. برای حرکت اشیاء و یا اعمال نیرو در یک خط مستقیم به کار می روند. همچنین محرکهای خطی به عنوان سیلندرهای هیدرولیکی نیز نامیده می شوند. سیلندر ها محرکهای خطی هستند که نیرو با حرکت خروجی شان در یک خط مستقیم است و وظیفه آنها تبدیل توان هیدرولیکی به توان مکانیکیخطی می باشد. یک سیکل از عملکرد سیلندرهای هیدرولیکی شامل کسترده شدن (باز شدن) و جمع شدن (بسته شدن) می باشد از جمله کاربردهای آنها همانطور که قبلاً گفته شدشامل کشیدن، هل دادن، خم کردن و فشار دادن می باشد.

سیلندر ها با توجه به ساختارشان در کاربردهای خاص مورد استفادهقرار می گیرند. ساده ترین محرکهای خطی یک رم است که در شکل (5-1) نشان داده شده است. این محرک فقط یک محفظه سیال دارد و نیرو را فقط در یک راستا اعمال می کند. رم ها عمدتاً در جایی که نیاز به جابجایی یک بار سنگین است به کار می روند. سیلندر ها ی از نوع رم برای کورس های طو لانی و در جکها، آسانسورها و جرثقیل ها استفاده می شوند.

سیلندرهای هیدرولیکی را می توان به انواع ذیل طبقه بندی نمود:

  • سیلندر های یکراهه
  • سیلندرهای دو راهه

حالا به بررسی هر دو نوع این سیلندر ها از لحاظ طراحی، ساختار و موارد کاربرد آنها می پر دازیم .

5-3 ساختار

5-3- 1 سیلندرهای یکراهه

سیلندرهای یکراهه در یک طرف تحت فشارند در حالی که طرف مقابل انها به مخزن یا هوا مرتبط می باشد. این نوع سیلندر ها فقط در یک جهت نیرو اعمال می کنند و با برداشتن فشار از ان خود به خود به عقب بر می گردد. حرکت بر گشت ان معمولاً توسط یک فنر داخلی و یا در اثر نیروی وزنه می باشد .

سیلندر یکراهه شامل یک پیستون است که در داخل بدنه سیلندر قرار می گیرد. در یک طرف پیستون میله ای متصل است و در طرف دیگر فنر، مجرای ورود و خروج روغن قرار گرفته است.این نوع سیلندرها فقط در یک سمت تحت فشار قرار می گیرند. اعمال نیروی آن تنها در جهت باز شدن جک می باشد که در این هنگام سیال وارد سیلندر شده  و پیستون را تحت فشار قرار می دهد . طرف دیگر پیستون دارای منفذی به سمت مخزن یا هوا می باشدف به عبارت دیگر، بسته شدن این سیلندرها توسط نیروی هیدرولیکی انجام نمی شود. همانطور که در قبلاً گفته شد عمل جمع شدن به وسیله وزن وزنه و یا به وسیله فنر در انتهای میله انجام می شود. نیروی اعمال شده به وسیله پیستون هم به سطح پیستون و هم فشار اعمال شده بستگی دارد. این نیرو را می توان با استفاده از فرمول ذیل تعیین نمود:

F=p

که در این رابطه:

F: نیروی اعمال شده بر حسب   kgfیا (نیوتن)

P: فشار بر حسب پاسکال یا PSI(پوند بر اینچ مربع)

R: شعاع پیستون بر حسب متر یا فوت می باشد.

5-3-2 سیلندرهای دوراهه

سیلندر های دو راهه بیشترین کاربرد را در سیستمهای هیدرولیکی دارند. در این نوع سیلندرها فشار از دو طرف سبب اعمال نیرو می شود. باید توجه داشت در این سیلندرها بین دو طرف سطح پیستون اختلاف سطح وجود دارد به همین خاطر هنگام باز شدن و بسته شدن انها نیروی حاصل  متفاوت می باشد. این دسته از سیلندرها همچنین بعنوان جکها یاسیلندرهای تفاضلی شناخته می شوند. با توجه به تاثیر زیاد سطح مقطع، نیروی سیلندر هنگام باز شدن بیشتر است. از طرفی در طی بسته شدن سیلندر چون مقدار مشابه ای از جریان سیال، سیلندر را جمع می کند و بدلیل سطح مقطع کمتر سرعت بسته شدن جک بیشتر از باز شدن آن خواهد بود. اگر چه تاثیر کاهش سطح مقطع در طی بسته شدن سیلندر سبب کاهش نیروی تولید شده می شود.

سیلندر دارای 5 قسمت اصلی است که شامل دو در پوش انتهایی (در پوش اصلی و در پوش یاتاقان یا راهنما) با مجراها، بدنه سیلندر، پیستون و میله پیستون می باشد. در سیلندر ها از پیچهای کششی بلند و یا جوش جهت اتصال در پوشها به بدنه سیلندر استفاده می شود و یا در بعضی از سیلندرها در پوش را بصورت رزوه دار می سازند. جهت جلو گیری از فرسایش و نشتی بدنه سییلندر، سطح داخلی ان باید کاملاً صاف باشد. معمولاً از یک لوله فولادی بدون درز با سطح ماشینکاری شده و صاف در سیلندرها استفاده می شود. در مواردی از کاربرد های خاص سیلندرها که امکان تماس با مواد خورنده وجود دارد، جهت ساخت سیلندر از فولاد ضد زنگ، آلومینیم و یا برنج نیز ممکن است استفاده شود.

پیستونها معمولاً از آهن ریخته گری یا فولاد ساخته می شوند. پیستونها نه تنها انتقال دهنده نیرو به شاتون هستند بلکه به عنوان یک یاتاقان لغزشی در سیلندر عمل می کنند و نقش یک آببند را بین قسمت فشار بالا و پاین ایفا می کنند. آببندهای پیستون معمولاً بین پیستون و بدنه استفاده می شوند.درمواقعی که می توان از نشتی های کوچک صرفنظر نمود آببندهای پیستون کاربردی ندارند. سطح میله سیلندر، هنگامی که باز می شود و در معرض هوای آزاد قرار دارد، بنابراین تحت تاثیر مواد آلوده، رطوبت و خوردگی قرار می گیرد و هنگام بسته شدن سیلندر این مواد زائد، رطو بت و مواد خورنده به داخل معمولاً جهت افزایش استحکام بدنه از آلیاژ گداخته شده فولاد و کروم استفاده می شود. از این ماده نیز بعنوان محافظ در برابر آلودگیهای مضر و خوردگی استفاده می شود. جهت جلو گیری از ورود گرد و غبار وذرات ریز، ایندسته از سیلندرها مجهز به گردگیر هستند که این گردگیرها به در پوش یاتاقان یا راهنما متصل می باشند. برای جلو گیری از نشت سیال از کناره ها میله پیستون در قسمت پر فشار یک رینگ حلقوی آببند در پشت یاتاقان نصب شده است. در برخی از طرحها گردگیر، یاتاقان و رینگهای آببند با هم ترکیب شده و به منظور نگهداری ساده تر تشکیل مجموعه قشنگی میدهد. انتهای میله پیستون معمولاًرزوه دار می باشد که از این طریق به پیستون متصل می شود. برای جلو گیری از نشت سیال از کناره هایمیله نیز از یک کاسه نمد استفاده می شود. این مجموعه نقش آببند های پیستون و میله پیستون را ایفامی کند و همانند یک ارینگ ساکن در اطراف میله می باشد .

بطور معمول کورس یک سیلندر ساده باید کمتر از طول بدنه ان باشد که بهترین انبساط به انقباض 2به 1 می باشد. در شرایطی که محدودیت فضا داشته باشیم می توان از یک سیلندر تلسکوبی استفاده کرد .

هنگام باز شدن میله، فشار سیال از طریق مجرای A اعمال می شود. این فشار در هر دو طرف پیستون 1 هنگام باز شدن میله، فشار سیال از طریق مجرای A اعمال می شود. این فشار در هر دو طرف پیستون 1 از طریق مجراهای X و Y به کار می رود. اما اختلاف سطح در دو طرف پیستون 1 سبب حرکت پیستون به راست می شود.

 هنگام جمع شدن میله، سیال وارد مجرای Bمی شود زمانی که پیستون 2 در منتهی الیه سمت چ قرار دارد مجرای Y به مجرای b متصل می شود. با اعمال فشار به طرف راست پیستون 1 سبب جمع شدن آن می شود.

5-4 بالشتک سیلندر

در پوش های عقب معمولاً از آهن ریخته گری یا آلومینیوم ریخته گری ساخته می شوند و توسط پیچ به بدنه متصل می شوند. در پوشهای عقب باید در برابر ضربه در هنگامیکه پیستون به انتهای کورس خود می رسد مقاوم باشند. این بارها تنها ناشی از فشار سیال نیست بلکه همچنین انرژی جنبشی اجزای متحرک سیلندر و بارها نیز تاثیر دارند. این ضربات ناشی از بارها را می توان از طریق بالشتکهایی که در بدنه در پوش انتهایی قرار دارند کاهش داد. .

همانطور که در شکل نشان داده شده است، شتاب منفی زمانی شروع می شود که پلانجر مخروطی وارد قسمت باز کلاهک شود، در نتیجه آن جریان خروجی از بدنه به سمت مجرای خروجی محدود می شود. در انتهای کورس پیستون روغن باید از دهانه قابل تنظیم خارج شود این بالشتک طوری طراحی شده است که سوپاپ یکطرفه ای در آن قرار دارد. هدف از کاربرد این سوپاپ بخاطر این است که در جهت معکوس جریان امکان حرکت آزاد را به پیستون بدهد.

5-5 روشهای نصب سیلندر

روشهای مختلفی برای نصب سیلندرها وجود دارد و قابلیت مانور پذیری سیلندر ها را فراهم می کند. انتهای میله ها معمولاً بصورت رزوه بوده و در نتیجه می توانند به طور مستقیم به وزنه یک قلاب، طوقه و یا قطعات دیگر متصل شوند. این اتصالات می توانند یک حرکت خطی را به یک حرکت نوسانی یا چرخشی تبدیل کنند. در مجموع از این اتصالات می توان برای افزایش یا کاهش تاثیر میله بندی و ضربات یک سیلندر استفاده کرد. در شکلهای زیر شماتیکی از انواع اتصالات سیلندرهای هیدرولیکی مورد استفاده در کاربردهای مختلف نشان داده شده است.

مشکل بار گذاری جانبی در سیلندرهای هیدرولیکی که ناشی از تنظیم اشتباه و نا مناسب می باشد یکی از موضوعات بسیار مهمی است که مورد بحث قرار می گیرد زیرا نقش مهمی در عملکرد و طول عمرسیلندر و یا تاقان آن دارد. تولید کنندگان سیلندرها تلاش های زیادی برای کاهش و یا رفع این مشکل نموده اند اما نکته ای که باید بدان توجه داشت این است که همترازی کامل سیلندر ها تقریباً کاری غیر ممکن است.

مزایای استفاده از این نوع ابزار یدکی عبارتند از:

  • نصب آسان
  • کاهش خمش در سیلندرها و بارهای جانبی
  • امکان کاربرد مفصل گردان
  • کاهش فرسایش یاتاقان و بدنه سیلندر
  • حذف ضربه پیستون که بواسطه عدم همترازی ایجاد می شود.

دستگاه پک هیدرولیکی در مواقعی که توان سیستم ناپایدار است نیرو را ذخیره می کند و به منظور ایجاد انعطاف پذیری در عملکرد، انتخاب سرعت و توان انجام می گیرد. این مجموعه از یک سیلندر هیدرولیکی نیرومند، یک موتورالکتریکی برگشت پذیر (دو طرفه) یک پمپ دو طرفه، یک مخزن و سوپاپ اتو ماتیک تشکیل شده است. این پکیج یک سییستم قدرت هیدرولیکی کامل است که دارای طرحی ساده بوده و کار با آن آسان می باشد.

مطالب مرتبط