تجزیه و تحلیل و طراحی مدار هیدرولیک

کاربردهای سیستم های هیدرولیکی

کاربردهای سیستم های هیدرولیکی

 

9-5 کاربردهای سیستم های هیدرولیکی :

یکی از دلایل کاربرد گسترده انرژی سیال کارائی بالای آن می باشد. اکنون که ما کاملاً با ساختار، وظایف و عملکرد قطعات سیستم های هیدرولیک آشنا هستیم در ادامه به بررسی نمونه ای از کاربردهای مهم و معمول این سیستم پرداخته می شود. ادامه مطلب

تجزیه و تحلیل و طراحی مدار هیدرولیک

کاربردهای سیستم های هیدرولیک

کاربردهای سیستم های هیدرولیک

 

کاربردهای سیستم های هیدرولیک :

(اهداف)

پس از مطالعه این فصل شخص قادر خواهد بود:

  • ترتیب اجزاء گوناگون در یک سیستم هیدرولیک را تشخیص دهد
  • با نمونه هایی از کاربرد هیدرولیک مثل موارد زیر آشنا شوند:
  • سیستم هیدرولیک و کنترل تراموای هوایی
  • سیستم ترمز هیدرولیکی با بوستر تقویت کننده
  • فرمان های پرقدرت هیدرلیکی
  • جوشکاری
  • سیستم های مراقبت پل

9-2 مقدمه

بطور کلی سه راه برای انتقال نیرو وجود دارد:

1:الکتریکی

2:مکانیکی

3: نیروی سیال

در بیشتر موارد عملاً از ترکیب هر سه روش فوق جهت انتقال توان استفاده می کنند تا سیستم بیشترین بازده عملکرد را داشته باشد. برای اینکه بدانیم دقیقاً کدام روش فوق برای یک کاربرد ویژه مناسب است، باید بدانیم که کدام روش بهترین گزینه برای کاربرد در سیستم های هیدرولیک می باشد. بطور مثال انتقال توان در مسافت های طولانی توسط سیستم های هیدرولیکی نسبت به سیستم های مکانیکی مقرون به صرفه تر می باشد.

امروزه در صنعت به منظور افزایش تولیدات، سیستم های اتوماسیون در حال گسترش و پیشرفت است. سیستم های هیدرولیک با توان سیالاتی می تواند پایه و اساس سیستم های اتوماسیون در نظر گرفته شود که در کاربرد های مختلف مورد استفاه واقع می شود. در ادامه بحث مزایای سیستم های هیدرولیک و نمونه ای از کاربردهای متنوعشان مورد بحث و ارزیابی قرار خواهد گرفت.

9-3 مزایای سیستم های هیدرولیک ( کاربردهای سیستم های هیدرولیک )

بطور معمول یک سیستم هیدرولیک چهار مزیت عمده دارد که آنرا در انتقال نیرو موثر می سازد:

سهولت و دقت کنترل در آن: با استفاده از اهرم های ساده و دکمه های فشار، اپراتور یک سیستم هیدرولیک می تواند به آسانی عمل راه اندازی، توقف افزایش سرعت و کاهش سرعت عملگرها را به راحتی انجام دهد.

قابلیت افزایش نیرو: یک سیستم توان سیالی بدون استفاده از قطعات سنگین و اضافی نظیر چرخ دنده ها پولی ها و اهرم ها می تواند نیروها را به سادگی و موثر از یک مقدار کوچک تا صدها تن افزایش دهد.

گشتاور و نیروی ثابت: تنها سیستم های توان سیالی (هیدرولیک) قادر به فراهم آوردن یک گشتاور یا نیروی ثابت، بدون توجه به تغییرات سرعت می باشند.

ساده، ایمن و اقتصادی: به طور کلی سیستم های هیدرولیک در مقایسه با سیستم های الکتریکی و مکانیکی از اجزاء متحرک کمتری استفاده می کنند. بنابراین سیستم آنها ساده تر و نگهداری و مراقبت آنها راحت تر می باشد.

علیرغم اینکه سیستم های هیدرولیکی دارای مزایای بر جسته ای هستند ولی دارای معایبی نیز می باشند که بعضی از آنها عبارتند از:

  • مراقبت و نگهداری از روغن های هیدرولیک که به سادگی می تواند کثیف شود.
  • حذف کامل نشتی در سیستم هیدرولیک بسیار مشکل می باشد.
  • لوله های هیدرولیک در اثر آسیب های جوی می تواند خطر آفرین باشند و تهدیدی برای سلامتی انسان به شمار می رود.
  • اکثر سیالات هیدرولیک در اثر نشتی در معرض احتراق قرار می گیرند به خصوص در مناطق گرم.

بنابراین در هر کاربرد، باید پیش از انتخاب نوع سیستم هیدرولیک، مطالعه و بررسی های لازم به عمل آیند، در ادامه مهم ترین و معمول ترین کاربردهای سیستم هیدرولیک بررسی می شود.

9-4 اجزاء سیستم های هیدرولیک ( کاربردهای سیستم های هیدرولیک )

عملاً تمام مدارهای هیدرولیک بدون توجه به نوع کاربردشان مشابه می باشند،شش جزء اساسی برای

نصب و راه اندازی یک سیستم هیدرولیک وجود دارد:

  1. یک مخزن برای نگهداری سیال(معمولاً روغن هیدرولیک)
  2. یک پمپ برای ایجاد جریان در سیستم
  3. یک موتور الکتریکی یا هر منبع توان دیگر برای راه اندازی پمپ
  4. سوپاپ برای کنترل مسیر، فشار و جریان سیال
  5. یک عملگر برای تبدیل انرژی سیال تحت فشار به نیروی مکانیکی یا گشتاور برای انجام کار مفید، عملگرها شامل سیلندرها و هیدرو موتورها می باشند که سیلندر ها حرکت خطی و هیدرو موتورها حرکت دورانی لازم را فراهم می کنند.
  6. لوله ها و شیلنگ ها جهت انتقال سیال از یک محل به محل دیگر.

شکل (9-1) ابزار لازم و مهم یک سیستم هیدرولیک اولیه را به همراه یک عملگر هیدرولیک خطی نشان می دهد. گستردگی اجزاء سیستم های هیدرولیک بسته به کاربرد های ویژه متغیر است.

هر واحد یک مجموعه کامل از سیستم توان است که شامل موتور الکتریکی، پمپ، کوپلینگ، شفت، منبع و خطوط لوله کشی، فشار سنج ها، سوپاپ ها، و دیگر اجزاء مورد نیاز برای عملکرد سیستم می باشد. نقش تمام این اجزاء در فصل های قبلی بررسی شده است.

لیست اجزاء:

A: مخزن، B: موتورالکتریکی، C: پمپ، D: سوپاپ فشار شکن، E: سوپاپ کنترل جهت، F: سوپاپ کنترل جریان، G: سوپاپ یکطرفه، H: سیلندر

 

 

کاربردهای سیستم های هیدرولیک / کاربردهای سیستم های هیدرولیک / کاربردهای سیستم های هیدرولیک / کاربردهای سیستم های هیدرولیک

سیالات مقاوم در برابر کف

سیالات مقاوم در برابر کف

سیالات مقاوم در برابر کف

 

8-6 سیالات مقاوم در برابر کف

هوا می تواند در سیالات هیدرولیکی حل و یا وارد آن شود. برای مثال، اگر مسیر برگشتی به منبع به صورت شناور نباشد، جریان تند روغن که به سطح مایع وارد می شود هوا را با خود حمل خواهد کرد و باعث تشکیل حباب های هوا در روغن می شود. اگر این حباب ها به آهستگی به سطح روغن بیایند، می توانند به بخش ورودی پمپ وارد شوند که منجربه پدیده کاویتاسیون و آسیب های بعدی به پمپ می شوند.

به طور مشابه، یک نشت ناچیز در خط مکش می تواند باعث وارد شدن مقادیر زیاد هوا از اتمسفر شود. پیداکردن این نوع نشت ها مشکل است چرا که در این حالت در مقابل روغنی که از خط مکش نشت می کند هوا به داخل نفوذ می کند. یک اثر معکوس دیگر از هوای وارده یا حل شده کاهش چشمگیر مدول حجمی سیال هیدرولیکی است که می تواند عواقب جدی در خاصیت عدم تراکم پذیری روغن و دقت عملگرهای هیدرولیکی داشته باشد.

مقدار هوای حل شده را می توان با طراحی مناسب مخزن به طور چشمگیری کاهش داد، چرا که مخزن جایی است که بیشترین مقدار هوا وارد آن می شود. روش دیگر استفاده از یک سیال هیدرولیکی با ترکیبات اضافی است که دارای خاصیت مقاومت در برابر ایجاد کف می باشد. این ترکیبات اضافی، ترکیبات شیمیایی می باشند که هوای ورودی را قطع کرده و در یک فرآیند سریع در داخل مخزن، هوا را از روغن جدا می کند.

8-7 انواع کلی سیالات ( سیالات مقاوم در برابر کف )

سیالات بر پایه نفت خام

اولین طبقه بندی بزرگ سیالات هیدرولیکی، سیالات بر پایه نفت خام است که بطور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد. روغن خام که از لحاظ کیفیت، خالص است را می توان برای کارهای سبک استفاده کرد. ترکیبات اضافی برای حفظ خصوصیات ذیل به این سیالات اضافه می شود.

  • روان سازی خوب
  • شاخص ویسکوزیته بالا
  • مقاومت در برابر اکسیداسیون

از معایب اصلی سیالات بر پایه نفت خام، اشتغال پذیری آن است. به منظور مراقبت از این خاصیت، سیالات هیدرولیکی مقاوم در برابر آتش گسترش یافته اند که هم اکنون مورد بررسی قرار می گیرند.

روغن های روانسازی

این روغن ها، خاصیت روغن های رایج در موتور را دارا می باشند. به دلیل خواص روانکاری بهتر آنها، عمر قطعات سیستم هیدرولیکی را بیشتر می کنند. این روغن ها دارای ترکیبات اضافی ضد سایش می باشند که برای جلوگیری از سایش موتور در بادامک ها و سوپاپ ها استفاده می شود. بهبود در خاصیت روانکاری آنها همچنین مقاومت در برابر سایش در قسمت های هیدرولیکی که تحت تاثیر بارهای سنگین قرار دارند، همانند پمپ ها و سوپاپ ها، را فراهم می کنند.

هوا

هوا نیز یکی از سیالاتی است که در سیستم های هیدرولیکی مورد استفاده قرار می گیرد. سیستم هایی که از هوای فشرده استفاده می کنند به سیستم های پنوماتیکی معروفند. مزایای استفاده از هوا عبارتند از:

عدم سوختن هوا

با استفاده از فیلترها می توان هوای تمیز را به آسانی فراهم نمود.

هر گونه نشت هوا از سیستم به سادگی به درون جو برگشت داده می شود.

هوا را می توان بوسیله اضافه کردن از روغن پودر شده با استفاده از یک روغن پاش پنوماتیکی، به استفاده از هوا در سیستم، خطوط برگشتی را حذف می کند چرا که هوا به سادگی می تواند به درون جو تخلیه شود.

هوا نیز دارای معایب عمده ای است که برخی از آنها عبارتند از:

  • تراکم پذیری آن
  • لختی و فقدان صلیب
  • خواص خورندگی با وجود اکسیژن و آب در آن
  • به طور خلاصه، یکی از مهمترین قسمت های ویژه یک سیستم به قدرت سیال، کارسیال می باشد هیچ سیال خاصی دارای تمامی مشخصه های ایده آل لازم نیست. طرح باید سیالی را انتخاب کند که خواص آن نزدیک به پارامترهایی باشد که برای کار مورد نظر لازم است. خواص برخی از سیالات هیدرولیکی رایج در سیستم های هیدرولیکی در جدول ذیل ارائه شده است:جدول 8-1: خواص برخی از سیالات هیدرولیکی رایج
   ویسکوزیته

   سینماتیکی

 

 ویسکوزیته مطلق

 

چگالی وزنی

 جرم مخصوص

   (چگالی)

 

سیال

 

سیال های هیدرولیکی

150.0133.455.60.89روغن معدنی
166.0149.056.20.90محلول روغن، آب
100.0110.068.61.10محلول آب، گلیکول
200.0220.068.61.10فسفات استر
40.041.664.81.04روغن سیلیکون
22.019.153.60.86MIL 5606 


مایعات گوناگون

1016.0986.060.50.97روغن کرچک
1.511.2049.40.79الکل اتیل
17.819.969.91.12الکل اتیلن
3.882.6442.50.68بنزین
1180.01490.078.61.26گلیسرول
68.965.058.80.94روغن  Linseed
0.1141.55849.013.6جیوه
125.3114.056.70.91روغن معدنی  SAE
91.884.057.10.92روغن زیتون
1.711.4954.30.87سقز
1.001.0062.41.00آب

 

 

سیالات مقاوم در برابر کف

سیالات مقاوم در برابر کف

 

سیالات مقاوم در برابر کف / سیالات مقاوم در برابر کف / سیالات مقاوم در برابر کف / سیالات مقاوم در برابر کف / سیالات مقاوم در برابر کف

تجزیه و تحلیل و طراحی مدار هیدرولیک

ویژگی های سیال های هیدرولیک

ویژگی های سیال های هیدرولیک

 

8-3 ویژگی های سیال های هیدرولیک :

در فصل اول این کتاب، ویژگی های گوناگون سیال هیدرولیک که در نوع عملکرد و کارآبی سیستم تاثیر گذار هستند بطور مفصل بررسی شد. دو ویژگی مهم دیگر هم وجود دارد که نقش بسیار مهمی در طول عمر و دوام سیال هیدرولیکی بازی می کند که شامل موارد ذیل می باشد:

  1. جلو گیری از خوردگی و اکسیداسیون
  2. عدد خنثی

8-3-1 جلوگیری از خوردگی و اکسیداسیون ( ویژگی های سیال های هیدرولیک )

اکسیداسیون فرآیندی در نتیجه واکنش شیمیایی اکسیژن هوا با روغن است. این فرآیند می تواند عمر سیال هیدرولیکی را به طور موثری کاهش دهد. روغن های نفتی به طور ویژه ای قابلیت اکسیداسیون دارند. چون اکسیژن به آسانی با مولکول های کربن و هیدروژن روغن ترکیب می شوند.

بیشتر محصولات ناشی از اکسیداسیون در روغن به خوبی مواد اسیدی در طبیعت قابل حل هستند و از طریق خوردگی می توانند باعث وارد آمدن خسارت شدید به اجزاء سیستم شوند فرآورده های اکسیژنی شامل چسب های غیر قابل حل، گل و روغن جلا هستند که این مواد تمایل به افزایش ویسکوزیته (غلظت ) روغن دارند.

پارامترهایی وجود دارد که سرعت اکسیداسیون را بعد از آنکه یکبارایجاد شد تسریع می بخشند. بعضی از این پارامترها شامل گرما، فشار، ناخالصی ها، آب و سطوح فلزی می باشد. اکسیداسیون، بیشتر متاثر از حرارت است. برای جلو گیری از افزایش سرعت اکسیداسیون انواع گوناگون مواد افزونی به روغن های هیدرولیکی اضافه شده اند.

البته باید توجه داشت مواد افزونی هزینه روغن را بالا می برند بنابراین از آنها می بایست فقط در مواردی که بر اساس درجه حرارت و شرایط محیطی دیگر، نیاز است استفاده شوند. نسبت تغییرات در خصوصیات روغن در اثر اکسیداسیون می تواند با کمک نسبت ها و آزمایشات توصیه شده استاندارد، بررسی شوند. با توجه به آزمایشاتی که بطور دقیق انجام می شود و نمودارهای حاصل مقدار تشکیل محصولات مضر در روغن را نشان می دهد

ویژگی های سیال های هیدرولیک ( ویژگی های سیال های هیدرولیک )

هدف اصلی از این آزمایش، اندازه گیری مقاومت اکسیداسیون بوسیله اندازه گیری میزان تغییر در خاصیت اسیدی روغن بواسطه اکسیژن جذب شده می باشد. روش آزمایش مطابق با ذیل است:

300 میلی لیتر از نمونه روغن را در یک لوله قرار داده و داخل یک وان روغن با درجه حرارت 95 درجه سانتی گراد فرو ببرید. 3لیتر در ساعت اکسیژن به منظور عبور مداوم از روی نمونه به مدت 1000 ساعت فراهم می شود. سپس خاصیت اسیدی روغن به وسیله تعیین مقدار عدد خنثی اندازه گیری می شود. برای اندازه گیری عدد خنثی وزن مشخصی از یک نمونه روغن در بشر قرار داده می شود.

در حدود 100 میلی  لیتر از محلول تیتراسیون به نمونه روغن در بشر اضافه می شود. در ادامه حدود 30 قطره از شاخص به این محلول اضافه می شود. برای انجام مراحل تیتراسیون هیدروکسید پتاسیم الکل دار را قطره قطره به محلول اضافه کنید تا رنگ محلول از پرتقالی به سبز-آبی تغییر کند. مقدار هیدروکسید پتاسیم مورد نیاز بر حسب میلی گرم، سطح اکسید اسیونی را که رخ داده ، نشان می دهد.این مقداری است که برای خنثی سازی اسید در یک گرم از روغن مورد نیاز است.

زنگ زدگی و خوردگی دو پدیده مختلف مرتبط با هم هستند، اگر چه هر دو آنها سبب آلودگی روغن و تسریع در فرسایش می شود. رطوبت موجود در سیستم های هیدرولیکی، اکسیژن لازم را فراهم می کند. یک منبع اصلی اکسیژن، هوای اتمسفر است که از طریق در پوش وارد مخزن می شود.

به عبارت دیگر خوردگی، واکنش شیمیایی بین یک فلز و یک اسید است. بخاطر زنگ زدگی یا خوردگی، سطوح فلزی اجزاء سیستم هیدرولیکی سائیده می شود. نتیجه آن افزایش میزان نشتی از طریق قطعات در گیر مثل اب بندها می باشد. با استفاده از مواد افزودنی می توان در برابر زنگ زدگی و خوردگی را افزایش داد که در این حالت، یک لایه محافظ روی سطوح فلزی قرار می گیرد و بدین ترتیب از رخ دادن یک واکنش شیمیایی جلوگیری می شود.

8-4 عدد خنثی ( ویژگی های سیال های هیدرولیک )

عدد خنثی، یک اندازه نسبی از مواد اسیدی یا مواد قلیایی یک سیال هیدرولیکی است و بوسیله سطح PH تعیین می شود. سیالی که عدد خنثی کوچکتری دارد به عنوان سیالی با خاصیت اسیدی بالا و یا خاصیت قلیایی بالا شناخته می شود که می تواند باعث خوردگی قطعات فلزی مثل خراب شدن آب بندها شود.

برای یک سیال اسیدی، عدد خنثی معادل با تعداد میلی گرم از هیدروکسید پتاسیم مورد نیاز جهت خنثی سازی اسید در یک گرم از سیال نمونه می باشد. در نمونه ای از سیال قلیایی عدد خنثی معادل با مقدار الکل اسید کلریدریک مورد نیاز جهت خنثی سازی قلیا در یک گرم از سیال نمونه می باشد. هنگام استفاده، سیال هیدرولیکی معمولاً تمایل به اسیدی شدن دارد. برای تعیین عدد خنثی می توان از روش نشان داده شده در شکل (8-2) نیز استفاده نمود.

نمونه ای از روغن را در یک محلول تیتراسیون از آب تصفیه شده، الکل، تولوئن و یک عامل شناسایی نظیر نفتل بنزن که هنگام خنثی سازی رنگ را از نارنجی به سبز تغییر می دهد، قرار می دهیم. هیدروکسیدپتاسیم الکل، از یک بورت قطره قطره اضافه شده تا رنگ محلول از نارنجی به سبز تغییر کند. عدد خنثی سپس از فرمول زیر تعیین می شود:

  عدد خنثی

 

سیالات هیدرولیکی، به منظور جلوگیری از تشکیل اسیدها، افزودنی هایی به آنها اضافه می شود و معمولاً قادر به حفظ این عدد در مقداری کمتر از 0 یا 1/0 هستند.

8-5 سیالات مقاوم به حرارت

برای یک سیال هیدرولیکی مهم است که در برابر حرارت مقاوم باشد. اکثر سیالات هیدرولیکی تحت شرایط معینی خواهند سوخت. کاربرد سیالات هیدرولیکی خطرات زیادی دارد که با توجه به ضرورت امنیت و سلامت انسان در استفاده از سیالات هیدرولیکی کاربرد سیاالات مقاوم به حرارت را می طلبد.

نمونه ای از این کاربردها شامل معادن زغال سنگ ، ادوات شکل دهی فلزات داغ، سیستم های پر توان زیر دریایی و هواپیما می باشد. یک سیال مقاوم به حرارت، می تواند مشتعل شود اما زمانی که منبع اشتعال از بین می رود، شعله راحمایت نخواهد کرد. قابلیت اشتعال پذیری یک سیال همان راحتی اشتعال و توانایی بخش یک شعله تعریف می شود.

به منظور تعیین قابلیت اشتعال پذیری یک سیال هیدرولیکی، مشخصه های زیر آزمایش می شوند: نقطه اشتعال (Flaash point): دمایی است که آن در سطح سیال شروع به تبخیر می کند و چنانچه یک شعله از روی آن عبور کند، جرقه خواهد زد.

نقطه آتش (fire point) : دمایی است که در آن سیال از سطح خود بخارهایی بیرون می دهد که برای ایجاد احتراق در زمانی که یک شعله از روی آن عبور می کند 5 ثانیه زمان، کافی است.

اخیراً سیالات هیدرولیکی مختلفی کشف شده است که مقاومت خوبی در برابر حرارت دارند و تا حد زیادی خطرات آتش سوزی کاهش می یابد. به طور کلی سه نوع از سیالات مقاوم  در برابر آتش وجود دارد که به طور معمول در کاربرد های هیدرولیکی مورد استفاده قرار می گیرند. این سیالات در ادامه مورد بررسی قرار گرفته اند.

8-5-1 محلول های آب گلیکول ( ویژگی های سیال های هیدرولیک )

این محلول ها دارای حدود 40% آب و %60 گلیکول می باشند. این محلول ها دارای مقادیر شاخص ویسکوزیته بالایی می باشند و مادامی که آب تبخیر می شود ویسکوزیته افزایش می یابد. محدوده درجه حرارت کاری این سیالات بین (23 c-(-9/4 و 83 c (تقریباً 180) قرار دارد. اکثر مواد آب بندهای (واشرها) مصنوعی جدید با محلول های آب-گلیکول سازگار هستند و فلزاتی نظیر روی، کادمیوم و مگنزیم با محلول های آب گلیکول واکنش می دهند. بنابراین نباید از آنها استفاده نمود.

8-5-2 امولسیون (محلول مایع در مایع) آب در روغن

این نوع سیالات شامل حدود 40% آب است که به طور کامل در یک روغن خاص پراکنده شده است. این سیال با قطره های کوچک آب که بطور کامل بوسیله روغن احاطه شده است. مشخص می شود.اگر چه خواص خنک کنندگی خوبی را فراهم می کند ولی در عوض، خاصیت خورندگی سیال را نیز افزایش می دهد. محدوده دمای کاری این سیال بین 28 c-( ) و 83  (تقریباً 𝒇180 ) قرار دارد.

گاهی در مورد این سیال، لازم است آب را دوباره پر کرده تا ویسکوزیته مناسب سیال را حفظ کند. این نوع از سیالات با اکثر مواد و واشرهای (آب بندهای) لاستیکی که در سیستم های هیدرولیکی بر پایه نفت خام یافت می شوند، سازگاری دارد.

8-5-3 سنتزهای مستقیم ( ویژگی های سیال های هیدرولیک )

یک سیال با فرمول شیمیایی است که برای جلوگیری از احتراق طراحی شده و به طور کلی بالاترین دمای مقاوم در برابر آتش سوزی را دارا می باشد. سیالات نمونه مربوط به این دسته شامل استرهای فسفاته و هیدرو کربن های کلر دار شده می باشند.

معایب این نوع از سیالات، شاخص ویسکوزیته پائین آنها، عدم سازگاری با اکثر واشرهای (آب بندها) لاستیکی مصنوعی و طبیعی و هزینه های بالای آنها می باشند. بالاخص، استرهای فسفاته، قسمت های رزوه شده لوله، رنگها و عایق های الکتریکی را حل می کنند.

 

 

ویژگی های سیال های هیدرولیک / ویژگی های سیال های هیدرولیک / ویژگی های سیال های هیدرولیک / ویژگی های سیال های هیدرولیک / ویژگی های سیال های هیدرولیک / ویژگی های سیال های هیدرولیک / ویژگی های سیال های هیدرولیک

سیال های هیدرولیک

سیال های هیدرولیک

سیال های هیدرولیک

 

8-1 اهداف سیال های هیدرولیک :

بعد از مطالعه این فصل، شخص قادر خواهد بود:

  • وظایف اولیه سیال هیدرولیکی را درک و تحلیل کند.
  • با ویژگی های مختلف سیال هیدرولیکی آشنا شود.
  • با انواع مختلف سیالات هیدرولیکی مورد استفاده و خصوصیات آنها آشنا شود.
  • مشکلات ناشی از سیال های هیدرولیکی را درک کند.
  • ویژگی های مشترک انواع سیال های هیدرولیکی مختلف را مقایسه کند.

8-2 مقدمه

عملکرد سیال مهمترین جزء هر سیستم هیدرولیک است. سیال هیدرولیکی به عنوان یک روانساز، انتقال دهنده گرما، آب بند و مهمتر از همه به عنوان عامل انتقال توان بکار می رود. ویژگی های سیال نقش مهمی در چگونگی عملکرد اجزاء و عمر آنها بازی می کند.

سیال های هیدرولیک بطور اساسی در طبیعت غیر قابل تراکم پذیر هستند و بنابراین می توانند شکل هر ظرفی را بگیرند. این خصوصیت سیال امکان انتقال توان را در سیستم هیدرولیک فراهم می کند. استفاده از سیال با کیفیت بالا و تمیزی که عامل ضروری برای دستیابی به عملکرد موثر سیستم های هیدرولیک است.

اگر چه سیستم های هیدرولیک قدیمی از آب برای انتقال انرژی هیدرولیکی استفاده می کردند اما محدودیت های زیادی برای دسترسی به اهداف مورد نظر در سیستم های هیدرولیکی وجود دارد؛ از جمله نقطه انجماد نسبتاً بالا (آب در دمای صفر درجه سانتی گراد یا 32 درجه فار نهایت وقتی که تحت تاثیر فشار یک اتمسفر است منجمد می شود، هنگامیکه آب یخ می زند تمایل به انبساط دارد) خاصیت خورندگی آن، خاصیت روانکاری بسیار ضعیف و اکسیژن موجود در آب منجر به وجود پدیده هایی مثل خوردگی می شود.

این موارد به توسعه و یافت سیال های هیدرولیکی پیشرفته بخصوص برای بکارگیری در سیستم های هیدرولیک کمک کرده است. در ادامه توضیح مختصری پیرامون سیالات هیدرولیکی ارائه شده است. اگر چه انواع سیال های هیدرولیکی بر حسب کاربرد متفاوت هستند ولی چهار نمونه متداول از آنها شامل موارد ذیل می باشد:

  1. سیالات بر پایه نفت که از متدوال ترین نوع سیالات هستند و بطور گسترده در مواردی که به مقاومت سیال در برابر آتش نیاز نباشد استفاده می شوند.
  2. سیال های آبی در مواردی بکار می روند که به مقاومت در برابر آتش سوزی نیاز باشد.
  3. سیال های مصنوعی، در مواردی بکار می روند که به مقاومت در برابر آتش سوزی و عدم قابلیت هدایت آن نیاز است.
  4. سیال های طبیعی که تاثیر حداقلی بر روی محیط زیست دارند.

همانطور که قبلاً بررسی شد، سیال های هیدرولیک چهار نقش اصلی و اساسی دارند که شامل انتقال توان، دفع حرارت سیستم، روانکاری و آب بندی منافذ ریز می باشد. سیالات هیدرولیکی جهت عملکرد مطلوب می بایست خصوصیات زیر را دارا باشند.

  1. ویسکوزیته مطلوب
  2. خاصیت روانکاری خوب
  3. فراریت پایین
  4. مسمویت ایجاد نکند.
  5. چگالی پایین
  6. دوام یا ثبات خصوصیات شیمیایی و محیطی آن
  7. حداکثر مقدار عدم تراکم پذیری برای آن
  8. مقاومت در برابر آتش سوزی
  9. قابلیت انتقال حرارت سیستم
  10. نقطه جوش بالا
  11. دسترسی آسان و هزینه مناسب

کاملاً مشخص است که هیچ سیالی به تنهایی نمی تواند تمام خصوصیات فوق را یکجا داشته باشد، بنابراین سیالی که بیشترین خصوصیات فوق را دارا باشد در کاربردهای خاص انتخاب می شود.

لوله کشی فلزی

لوله کشی فلزی

لوله کشی فلزی

 

7-10 لوله کشی فلزی :

سیستم لوله کشی فلزی در سیستم های هیدرولیکی زمانی که نیاز به لوله های سخت و محکم می باشد، به کار برده می شود. نصب این لوله ها هم بسیار آسان تر است و هم برا رسیدن به اتصالاتی بدون نشت نیازی به جوشکاری ندارند. لوله کشی فلزی یکپارچه بدون درز گسترده ترین نوع اتصال برای سیستم های هیدرولیکی است و مزایای زیادی نسبت به انواع دیگر دارد.

این سیستم لوله کشی (Tubing) می تواند به هر حالتی تغییر شکل دهد و اتصالات سیستم را کاهش می دهد. در سیستم های به حجم اندک، نیازهای جریان و فشار را با حجم و وزن کمتری بر آورده می کند. اما به هر حال این لوله کشی بسیار گران و پر هزینه است.

لوله های فلزی با توجه به ضخامت دیواره و قطر خارجی شان، مشخص و اندازه گیری می شوند. درجه لوله کشی و مشخصات دیواره، محدوده فشار را تعیین می کنند.

همانطور که در شکل (7-31) نشان داده شده است یک قسمت از لوله از طریق یک اتصال و مهره سریع به اجزاء دیگر متصل می شود. لوله اغلب یک زاویه 37 درجه ای باز می شود تا بتواند مانند آننچه در شکل (7-31) می بینید اتصال دهنده زبانه ای را روی خود جای بدهد.

تعدادی از متداول ترین ابعاد لوله مورد استفاده در سیستم های هیدرولیکی در جدول زیر نشان داده شده است.

 

    قطرداخلی

    لوله (mm) 

 

   ضخامت    دیواره (mm)

 

   قطر خارج

   لوله (od)

 

  قطر داخلی

  لوله (mm)

 

    ضخامت

    دیواره (mm)

 

  قطرخارجی (OD)

      لوله (in)

14.00.895/81.50.891/8
16.51.3¾3.00.893/16
19.81.37/84.50.891/4
22.91.6516.20.895/16
28.51.651-1/47.80.893/8
34.81.651-1/210.90.891/2

یکی از متداول ترین مواد مورد استفاده در ساخت لوله های فولادی، فولاد نرم و سرد کاری شده SAE1010 می باشد. این ماده دارای قدرت کشش بالایی است و کارکردن با آن راحت است. به منظور بدست آوردن قدرت کشش بالاتر، لوله ها از فولاد 4130AISI ساخته می شوند.

اتصالات مورد نیاز برای لوله کشی های دائمی نسبت به لوله کشی های موقت کمی متفاوت است. اگر چه مفهوم اتصال همان است اما روش جفت کردن و بستن آنها، متفاوت می باشد. چند نمونه از این اتصالات در شکل (7-32) نشان داده شده است. تعدادی از این نوع اتصالات به عنوان اتصالات فشاری شاخته می شوند از آنها جهت اتصال و تماس استفاده می شود و ممکن از نوع سر مخروطی یا بدون مخروطی باشند.

اتصالات دیگر ممکن است برای آب بندی از اورینگ ها استفاده کنند. شیارهای داخلی مهره، لوله را در مقابل ارتعاش حفاظت می کند و وظیفه ضربه گیری را بر عهده دارد. این نوع آب بندی برای فشارهای بالا ایده آل است زیرا افزایش فشار باعث میشود که اتصال محکم تر شده و آب بندی شود.

دو حلقه فلزی خیلی محکم دور لوله را گرفته اند بدون اینکه هیچ خسارتی به لوله بزنند. در این حالت فشاری به دیواره داخلی وارد نمی شود و محدودیتی در عبور جریان های مختلف ایجاد نمی کند. شکل (7-33) یک اتصال لوله آهنگری را نشان می دهد که بدون به وجود آمدن نشتی می تواند هر گونه فشاری را تحمل کند.

این اتصال را می توان بارها باز وبسته کرد و مشکلی برای آن پیش نمی آید. مزیت اتصال سینه ای (Swagelok) در این است که کل عمل اتصال در جهت و در طول محور لوله است و حالت چرخشی ندارد. تا زمانی که هیچ گشتاوری از اتصال به لوله منتقل نشود هیچ گونه فشار داخلی که منجر به ضعیف شدن لوله بشود، شکل نخواهد گرفت.

7-11 شیلنگ های انعطاف پذیر

شیلنگ های انعطاف پذیر یکی از مهمترین شیلنگ های به کار رفته در سیستم های هیدرولیکی هستند. شیلنگ های انعطاف پذیر در جایی به کار می روند که خطوط جریان سیال باید پیچ و خم داشته باشد یا به عبارت دیگر در جایی به کار می روند که اجزا هیدرولیکی مثل محرک های هیدرولیکی در معرض حرکت هستند.

شیلنگ های هیدرولیکی از لایه های ساخته می شوند و روی آنها لایه های مقاوم سیم فولادی یا نخی کشیده شده که اجازه عملیات در فشار بالا را می دهند. همچنین در سطح بیرونی نیز با لاستیک یا پلاستیک پوشانده می شوند. معمولاً شیلنگ ها با یک ضریب اطمینان بین 1 تا 4 درجه بندی می شوند.

انواع گوناگون روکش ها و مواد تقویت کننده بکار رفته در شیلنگ، محدوده فشار ویژه را تعیین می کنند. حجم و سرعت جریان سیال، اندازه شیلنگ را مشخص می کند و بر خلاف لوله ها، شیلنگ ها با قطر داخلی مشخص می شوند. ساختار یک نمونه بارز شیلنگ انعطاف پذیر در شکل (7-34) نشان داده شده است.

لایه بیرونی، معمولاً از کائوچوی مصنوعی ساخته می شود که برای محافظت لایه های داخلی به کار می رود. لایه دوم، از سیم افشان یا پارچه الیافی با روکش لاستیکی ساخته شده است. برای تحمل فشارهای بالاتر، لایه های بافته شده اضافی بکار می رود.

لایه بیرونی، ماده ای است سازگار با سیال هیدرولیکی، این لایه معمولاً از کائوچوی مصنوعی ساخته می شود و برای محافظت از لایه یافته شده به کار می رود. شیلنگ می تواند 3 لایه داشته باشد که یکی از آن لایه ها باید بافته شده باشد. وقتی چندین لایه در شیلنگ ها به کار می رود، امکان دارد لایه ها به طور یک در میان بین لایه های کائوچوی مصنوعی قرار گیرند یا ممکن است لایه های سیمی به طور مستقیم بر روی دیگر لایه ها قرار گیرند.

ساختار شیلینگ توسط انجمن مهندسان خودرو و تحت 17- SAEj5 که همچنین به عنوان سری R مشهور است، (به عنوان مثال (100R4) استاندارد شده است؛ که در آن پوشش، ساختار، کاربرد و درجه بندی فشار شرح داده شده است.

جدول زیر نمونه اندازه ها و قطرهای شیلنگ را برای طراحی های تک سیم بافته شده و جفت سیم بافته شده بیان می کند. مشخصات اندازه شیلنگ های تک سیم بافته شده، قطر خارجی را 16/1 اینچ از لوله استاندارد، برای شیلنگ هایی با همان قطر داخلی در آن نوع لوله بیان می کند.

جدول 7-7: ابعاد نمونه ای از شیلنگ های بافته شده

جفت سیم بافته شدهتک سیم بافته شده 

قطر خارجی

لوله

(بر حسب اینچ)

 

اندازه

شیلنگ

حداقل شعاع

انحنا

(برحسب اینچ)

قطر خارجی

شیلنگ

(برحسب اینچ)

قطر داخلی

شیلنگ

بر حسب اینچ)

حداقل شعاع

انحنا

(بر حسب اینچ)

قطر خارجی شیلنگ

(برحسب اینچ)

قطر

شیلنگ

بر حسب اینچ)

416/114/116/15-164/3316/34/14
532/278/34/3-264/4216/58/36
732/312/18/5-464/4932/132/18
2/1-94/1-14/316/9-664/5-18/54/312
1116/9-118/3-764/15-18/7116

به عنوان مثال، یک شیلنگ تک سیم بافته شده با اندازه 8، قطر داخلی بسیار نزدیکی به 16/8 یا 2/1 اینچ لوله استاندارد خواهد داشت تا زمانی که شیلنگ و ماده سیال درون آن با هم سازگار باشند باید به محتویات سیال درون شیلنگ توجه داشت.

در هنگام نصب شیلنگ ها همواره مقداری شلی در طول شیلنگ ها جهت اطمینان وجود دارد. این شل شدن به کاهش فشار کمک می کند. هر چند شیلنگ ها برای مدتی طولانی می توانند دوام بیاورند ولی آنها به اندازه لوله های فلزی پایدار نیستند زیرا کائوچو پس از یک دوره زمانی به علت تماس با مواد مختلف همچون حلال ها، نور خورشید، حرارت و آب خراب می شود.

7-11-1 مسیر یابی و نصب شیلنگ

مطالب زیر از جمله عواملی مهمی هستند که هنگام نصب شیلنگ های انعطاف پذیر باید آنها را در نظر داشت:

در اثر فشار، طول شیلنگ ممکن است تغییر کند اما این تغییرات نباید بیشتر از 2تا 4 در صد باشد. همانطور که قبلاً گفته شد در طول نصب، شیلنگ باید تا حدودی شل باشد. هر چند که این شلی نباید بیشتر از حد مجاز باشد چونکه نصب آن دچار خطا می شود.

اگر شیلنگ با یک پیچ خوردگی نصب شود در فشارهای بالا آن را مجبور به راست شدن می کند.این عمل می تواند باعث شل شدن اتصلات و همچنین باعث ترکیدن شیلنگ در نقطه حداکثر کشش شود. از این رو باید از رخ دادن این وضعیت جلوگیری کرد.

هنگامی که مسیر شیلنگ از روی یک مانیفولد گاز یا هر منبع گرمایی دیگری عبور می کند، باید آن را با یک پوشش عایق ضد حرارتی یا یک محافظ فلزی عایق بندی کرد. در محل های خمیدگی باید طول شیلنگ به اندازه کافی طولانی باشد که بتواند یک شعاع گسترده ای از انحنا را تشکیل دهد. یک انحناء خیلی کوچک می تواند باعث گرفتگی لوله و توقف جریان شود. بنابراین می بایست از بوجود آمدن چنین وضعیتی جلوگیری شود.

 

لوله کشی فلزی / لوله کشی فلزی / لوله کشی فلزی / لوله کشی فلزی / لوله کشی فلزی / لوله کشی فلزی / لوله کشی فلزی / لوله کشی فلزی / لوله کشی فلزی / لوله کشی فلزی / لوله کشی فلزی

فهرست لوله ها و کدهای آنها

فهرست لوله ها و کدهای آنها

فهرست لوله ها و کدهای آنها

 

7-8 فهرست لوله ها و کدهای آنها :

در گذشته، لوله ها به صورت لوله هایی استاندارد، قوی و فوق العاده قوی مشخص می شدند، یکی از ایرادهای چنین سیستمی این بود که در ان ضخامت دیواره ها از تنوع زیادی برخوردار نبودند. همچنین از نشانه های بیشتری برای مشخص کردن انواع لوله ها استفاده می شد. در نتیجه، امروزه لوله ها بر اساس فهرست مشخص می شوند. در این فهرست ها معمولاً از عدد 40، 80، 120 ،160 استفاده می شود.

اگر قطر لوله ها بین 8/1 اینچ (mm250) باشد در این صورت ابعاد لوله استاندارد فلزی یا ابعادی که در فهرست (40) مشخص شده است، مطابقت دارد. اندازه لوله های استاندارد فلزی با لوله های فهرست (40) مطابقت دارند و ضخامت دیواره آنها 6 میلی متر می باشد.

ابعاد لوله های فلزی فوق العاده قوی مانند ابعاد لوله هایی است که در فهرست (80) مشخص شده اند و قطر آنها بین 15 تا 200 میلیمتر می باشد. تفاوت اصلی فهرست های 10 تا 160، در ضخامت دیواره آنها می باشد. با افزایش ضخامت دیواره هر یک از این لوله ها، قطر داخلی آن کاهش می یابد.

تنوع زیاد و پیچیدگی لوله ها، باعث شده است که انجمن مهندسی ، استاندارد ها، کدها، و طبقه بندی هایی را در نظر بگیرند که در این مورد کارایی زیادی دارند. برخی از این  کدها رابطه ای جهت تعیین حداقل اندازه لوله و حداقل ضخامت دیواره ها برای کاربردهای خواسته شده را مشخص می کنند.

 بعضی از این کدها اطلاعاتی را در مورد به کار گرفته شده در لوله ها، روش ساخت لوله (بدون درز یا جوشکاری شده) و استاندارد ASTM (انجمن آزمایش مواد آمریکا)، درجه لوله و تنش هایی که در شرایط مختلف فشار و درجه حرارت به لوله وارد می آید، در اختیار ما قرار می دهند.

یک طرح با مراجعه به این کدها می تواند دقیقاً نوع، مشخصات و کاربرد این لوله ها را مشخص می کند. روش انتخاب یک لوله بر اساس این کدها، دقیقاً مانند روشی است که یک مکانیک اتومبیل از آن برای تعیین نوع فیلتر روغنی بکار گرفته در ماشین استفاده می کند.

فهرست لوله هایی که معمولاً از انها در سیستم های هیدرولیکی استفاده می شود، با شماره های 40 و 80 و 160 مشخص می شوند. به طور کلی این دسته بندی بر اساس اندازه اسمی و شماره های این فهرست ها صورت می گیرد. ANSI (انجمن استاندارهای ملی آمریکا) یک کد خاص برای شناسایی لوله ها ایجاد کرده است.

این کدها محتویات یک سیستم لوله ای را بر اساس رنگ هایی که از آنها برای راهنمای نقشه یا جدول استفاده می شود، مشخص می کنند و لازم به ذکر است که اسامی این محتویات باید به طور کامل و یا اختصاری مشخص شود. تمامی این لوله ها بر اساس محتویاتشان کد گذاری رنگی می شوند.

همانطور که در جدول 7-5 مشخص شده است، این رنگ ها، نوع مواد مصرفی را در این لوله ها مشخص می کنند.

جدول 7-4 نمونه ای از فهرست لوله ها

اندازه اسمی

(برحسب اینچ)

قطر خارجی

برحسب اینچ میلیمتر

 

قطر داخلی لوله

فهرست 40فهرست 80فهرست 160
8/1405/0(3/10)269/0215/0
4/1540/0(7/13)364/0302/0
8/3675/0(1/17)493/0423/0
2/1840/0(3/21)622/0546/0466/0
4/3050/1(6/26)824/0742%614/0
1315/1(33/4)049/0957%815/0
4/1-1660/1(1/42)380/1278/1160/1
2/1-1900/(2/48)610/1500/1338/1
2375/2(3/60)067/2939/1689/1

جدول 7-5 کد تشخیص رنگ ها

طبقه بندینام رنگرنگهای که از آنها برای راهنمای نقشه استفاده می شود.
مواد آبدیدهقرمزسفید
مواد خطرناکزردسیاه

مواد بی خطر

مایعسبزسفید
گازآبیسفید

7-9 اتصالات (رابط ها) لوله ها

وسایل به کار رفته در یک سیستم لوله کشی برای اتصال بخش های مختلف لوله به منظور تغییر جهت جریان، رابط نامیده می شوند. رابط از چندین ماه شامل فولاد، برنز، چودن، پلاستیک و شیشه ساخته می شوند.

برای اطمینان از اینکه رابط ها از مواد خوب ساخته می شوند و قادر به کنترل فشارهای طراحی می باشند استاندارهایی تعیین شده اند.

بعضی از نقش های مهم این رابط ها به شرح زیر است:

  • تغییر جهت جریان
  • ایجاد اتصالات جانبی
  • تغییر اندازه مجراها
  • بستن مجراها
  • اتصال مجراها
  • رابط ها برای تغییر جهت جریان

برای تغییر جهت جریان، رابط هایی که معمولاً به کار می روند به عنوان زانو ذکر می شوند. زانو ها به طور کلی در همه زوایا به کار می روند ملی معمولاً بیشتر در زاویه های 45 و 90 درجه استاده می شوند.

تصویر (7-27) دو نوع معمول زانوهای به کار رفته در سیستم های هیدرولیکی صنعتی را نشان می دهد یک رابط با شعاع بزرگ، انحنای تدریجی بیشتری دارد. علاوه بر قطر و طرح لوله زانوها نیز با فاصله مرکز تا سطح مشخص می شوند.

این فاصله بین مرکز رابط(A) ویک خط کشیده شده از پایین (C) تا سمت (D) از رابط در انتهای دیگر است. در زانوها با شعاع بلندتر فاصله مرکز تا سطح معمولا 5/1 برابر قطر رابط است. این نوع زانوها در کارهایی که شدت جریان بسیار مهم است و در مورد فضا محدودیت وجود دارد بکار می رود. در یک زانوی شعاع کوتاه فاصله مرکز تاسطح برابر با قطر لوله است.

رابط ها (مغزی ها) برای تغییر اندازه مجرای لوله:

نقش کاهش دهنده، کوچک کردن مجرا به اندازه یک لوله کوچکتر است. یک دلیل برای انجام چنین کاری افزایش فشار در سیستم است. در شکل (7-28) انواع اتصالات مورد اشتفاده در یک سیستم لوله کشی جهت رسیدن به شرایط بالا نشان داده شده است.

اتصالات لوله

اتصالات لوله می توانند از نوع رزوه، فلانچ وجوش باشند. هر کدام از این اتصالات که بطور گسترده استفاده میشوند مزایا و کاستی های خاصی دارند.

رابطها توسط رزوه هایی به لوله متصل می شوند. مهمترین مزیت اتصالات رزوه ای این است که طول لوله در کاربردهای مختلف می تواند به راحتی کم و زیاد شود. با توجه به اینکه یک اتصال رزوه ای در گیری فلز به فلز است، در محل تماس بین رزوه های دو بخش در گیر از لوله ،خطر نشت بالا است بنابراین آب بندی اتصالات رزوه ای خیلی مهم است.

روش قدیمی فراهم کردن یک آب بند بین رزوه های در گیر، روکش دار کردن رزوه ها با یک ماده چسبناک است. در سال های اخیر، با اختراع تفلون، راه حل مناسب و موثری جهت آب بندی استفاده شده است. تفلون می تواند به سادگی بر روی رزوه ها پیچانده شود و آب بندی مناسبی را ایجاد کند.

رابطهای سر لوله (فلانچ) یا جوشکاری می شوند یا همانند رابط های لوله بصورت ریخنگی ساخته می شوند. یک سر لوله یا فلانچ، طوقه یا یک حلقه ارینگ در انتهای رابط است که با بخش های دیگر لوله جفت می شوند.

فلانچ ها  یا بوسیله پیچ و یا با جوش به هم وصل می شوند. سطوح فلانچ ها اتصال فلز به فلز می باشد و حهت آب بندی نیازمند به سطوح کاملاً جفت شده برای جلوگیری از نشتی است. یک واشر چرمی معمولاً بین سطوح در گیر دو فلانچ که به هم پیچ می شوند قرار داده می شود.

از واشرهای نسوز فشرده نیز در شرایط فشار و دمای عادی استفاده می شود. اگر چه وقتی سیستم در شرایط فشار و دمای بالاتر عمل می کند از واشرهایی مقاوم در برابر درجه حرارت های بالاتر استفاده می شود. دیگر رابط های لوله ای که در اتصالات فلانچ ها استفاده می شوند؛ شامل اتصالات قابل انبساط و جاذب ارتعاش هستند. اتصالات قابل انبساط سه نقش دارند:

  1. آنها با در نظر گرفتن بخش های متصل شده لوله های صلب به منظور گسترش یا منقبض شدن با توجه به تغییرات دما تغییرات جزئی در طول لوله ها را جبران می کنند.
  2. چنانچه لوله بعد از نصب، تغییراتی داشته باشد آنها امکان حرکت لوله را در عوض یا طول فراهم می کنند.
  3. آنها به کم شدن لرزش ها کمک می کنند و صدای ایجاد شده در امتداد لوله را که از پمپ ها بوجود می آید را کاهش می دهند نمونه ای از اتصال قابل انبساط در تصویر (7-29) نشان داده شده است.

این وسیله دارای یک لوله عایق تو خالی است که از طریق سوراخ های واقع در سطح خارجی، فلانچ ها (flange) گسترش می یابد. بسته به نوع کاربرد، ترکیبات لاستیکی مصنوعی یا طبیعی برای این هدف مورد استفاده قرار می گیرد.

نمونه های دیگری از اتصالات قابل انبساط شامل انواع خرطومی، مار پیچی یا حلزونی و انواع اتصالات لغزشی می باشد. ضربه گیرهای ارتعاشی به طور مشخص برای جذب ارتعاشات و لغزش ها طراحی می شوند زیرا ارتعاشات باعث کاهش عمر لوله ها و دیگر تجهیزات می شوند .نمونه ای از ضربه گیر ارتعاشی در شکل 7-30 نشان داده شده است.

 

فهرست لوله ها و کدهای آنها / فهرست لوله ها و کدهای آنها / فهرست لوله ها و کدهای آنها / فهرست لوله ها و کدهای آنها / فهرست لوله ها و کدهای آنها / فهرست لوله ها و کدهای آنها / فهرست لوله ها و کدهای آنها / فهرست لوله ها و کدهای آنها / فهرست لوله ها و کدهای آنها

جاذب شوک های هیدرولیکی

جاذب شوک های هیدرولیکی

جاذب شوک های هیدرولیکی

 

جاذب شوک های هیدرولیکی :

یکی از کاربردهای مهم صنعتی انباره ها حذف یا کاهش ضربات پرفشار یا شوک های هیدرولیکی می باشد. نوسانات شدید فشار یا ضربه قوچ در اثر توقف یا کاهش سرعت ناگهانی. سیال هیدرولیکی که با سرعت بالا در لوله ها در حال جریان است ایجاد می شود. این شوک هیدرولیکی یک موج متراکم را در محل سوپاپ هایی که به سرعت بسته می شوند به وجود می آورد.

این موج در طول لوله حرکت می کند تا تمام انرژی آن توسط اصطکاک تلف شود. ضربات پر فشار و نوسانات باعث ارتعاش شدید در نزدیکی سوپاپ قطع کن تعبیه شده است می تواند به عنوان ضربه گیر مدار هیدرولیکی عمل کند و نوسانات شدید فشار را در مدار کاهش دهد.

7-6 مبدل های حرارتی ( جاذب شوک های هیدرولیکی )

گرما در سیستم هیدرولیکی به این دلیل ساده بوجود می آید که هیچ قطعه ای نمی تواند با بازده ای 100%کار کند. منابع مهم تولید عبارتند از پمپ ها، سوپاپ های کنترل فشار و سوپاپ های کنترل جریان. این منابع می توانند دمای سیال هیدرولیکی را نسبت به دمای کارکرد معمول سیال بالاتر ببرند.

در طول زمانی که سیال از یک منطقه پر فشار به یک منطقه کم فشار منتقل می شود گرما به طور پیوسته تولید می شود بدون این که کار مکانیکی انجام دهد. دمای بیش از حد، اکسیداسیون سیال هیدرولیکی را تسریع می کند و همچنین ویسکوزیته (لزجت) آن را کاهش می دهد که نتیجه آن فرسایش در پوش ها و آب بند ها می باشد.

همچنین فرسایش، خوردگی و پارگی قطعات هیدرولیکی مانند سوپاپ ها، پمپ ها و عملگرها را تسریع می کند به همین دلیل است که کنترل دما در سیستم های هیدرولیکی امری حیاتی است.

دمای پایدار سیال به سرعت تولید گرما و سرعت دفع گرما بستگی دارد. اگر دمای کارکرد سیال بیش از حد بالا باشد، بدین معنی است که اتلاف گرمای سیستم کافی نیست. با فرض اینکه سیستم بازدهی خوبی دارد راه حل این است که سرعت دفع گرما را افزایش دهیم.

این کار با استفاده از خنک کننده ها که عموماً به عنوان مبدل های حرارتی شناخته می شوند. صورت می پذیرد. در برخی موارد برای آنکه سیال به ویسکوزیته مورد نیاز برسد لازم است که آن را حرارت داد و گرم نمود. بطور مثال اگر نیاز باشد ادوات هیدرولیکی سیار در شرایط محیطی زیر صفر درجه کار کنند سیال باید گرم شود. در چنین مواردی، مبدل های حرارتی به عنوان گرم کننده استفاده می شوند.

پارامترهایی که در تعیین اندازه مبدل های حرارتی در نظر گرفته می شوند عبارتند از:

  • تغییر دمایی لازم برای سیال هیدرولیکی؛
  • جریان سیال هیدرولیکی در سیستم؛
  • زمان لازم برای سرمایش سیال؛
  • دونوع اصلی مبدل های حرارتی در سیستم های هیدرولیک وجود دارند:
  • مبدل های حرارتی خنک شونده با هوا (هوا – خنک)
  • مبدل های حرارتی خنک شونده با آب (آب – خنک)

7-6-1 مبدل های حرارتی هوا – خنک ( جاذب شوک های هیدرولیکی )

شکل (7-24) یک مبدل حرارتی هوا – خنک را نشان می دهد. سیال هیدرولیکی که باید خنک شود از طریق چندین لوله موازی عبور می کند، تا زمانی که سیال در لوله ها جریان دارد هوا بر روی آنها دمیده می شود، این کار باعث دفع گرما از روی تیوپ ها خواهد شد.

یک فن که با موتور الکتریکی راه اندازی می شود جریان هوای مورد نیاز را برای عمل خنک سازی تامین می کند. مبدل حرارتی نشان داده شده از لوله هایی استفاده می کند که شامل قطعات ویژه ای است که توربولاتور نامیده می شوند و نقش آن مخلوط کردن روغن های گرم و سرد برای انتقال بهتر گرما می باشد.

مزیت های استفاده از مبدل های حرارتی هوا – خنک عبارت است از:

  1. کاهش هزینه های اساسی، زیرا در آنها از هوا به جای آب برای خنک کاری استفاده می شود.
  2. کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری
  3. امکان بازاریابی حرارت دفع شده

معایب مبدل های حرارتی هوا – خنک عباتند از:

  1. نسبتاً از نظر اندازه، بزرگتر می باشند.
  2. سر و صدای بیشتری تولید می کنند.
  3. هزینه نصب آنها زیاد است.

7-6-2 مبدل حرارتی آب – خنک

شکل (7-25) تصویر یک نوع رایچ از مبدل های حرارتی دارای سیستم آب – خنک را نشان می دهد که در سیستم های هیدرولیکی به کار برده می شود.

این مبدل ها از نوع مبدل های حرارتی لوله ای و پوسته ای محسوب می شود. آب خنک به درون مبدل حرارتی پمپاژ می شود و در اطراف مجموعه لوله ها جریان پیدا می کند.

سیال هیدرولیکی که قبلاً خنک شده است، در اطراف لوله ها جریان می یابد، هنگام عبور آب از طریق لوله ها، سیال هیدرولیک درون لوله ها، حرارت خور را به آب منتقل می کند و به این ترتیب دمای سیال کاهش می یابد.

مزایای مبدل های حرارتی دارای سیستم خنک کننده (آب – خنک):

  1. آنها بسیار کم حجم و از نظر هزینه سودمند هستند.
  2. سر و صدا تولید نمی کنند.
  3. در محیط های آلوده بسیار خوب کار می کنند.

7-7 هدایت کننده های سیال، لوله ها و شیلنگ های هیدرولیکی

انتقال بهینه توان از یک مکان به مکان دیگر، عامل کلیدی در طراحی و اجرای یک سیستم هیدرولیکی است. این عامل به عنوان هادی سیال شناخته می شود. هدایت کننده های سیال آن بخش از سیستم هیدرولیک هستند که برای انتقال سیال به اجزای گوناگون سیستم مورد استفاده قرار می گیرند.

این هدایت کننده ها شامل لوله های فولادی، لوله های فلزی و شیلنگ های هیدرولیکی می باشند. در یک سیستم هیدرولیکی واقعی، سیال از طریق یک سبکه توزیع جریان می یابد که در آن از لوله ها و اتصالات استفاده می شود این لوله ها سیال را از مخزن به عملگرها رسانده و دوباره آن را به مخزن باز می گرداند.

از آنجایی که توان در تمام این سیستم، توسط این شبکه منتقل می شود، بسیار ضروری است که این شبکه به گونه ای طراحی شود که عملکرد بهینه ای  داشته باشد.

لوله کشی فولادی ( جاذب شوک های هیدرولیکی )              

لوله های فولادی معمولاً نسبت به سایر انتقال دهنده ها از نقطه نظر هزینه و اجرا، ارجحیت دارند. از آنجایی که جوشکاری در این سیستم ها برای جلوگیری از ایجاد نشتی، ضروری می باشد، مونتاژ این سیستم ها بسیار دشوار است.

عامل دیگری که باید در نظر گرفت پر هزینه بودن این سیستم هنگام راه اندازی می باشند زیرا نیازمند به یک محیط عاری از آلودگی می باشد. با وجود آنکه لوله های فولادی بر حسب قطر خارجی اسمی شان طبقه بندی می شوند، اما ظرفیت واقعی جریان عبوری از آنها با سطح داخلی شان اندازه گیری می شود.

سیستم های لوله کشی را می توان به دو دسته تقسیم کرد:

  1. لوله کشی فلزی
  2. لوله کشی غیر فلزی

انتخاب نوع لوله کشی که باید در سیستم مورد استفاده قرار گیرد، ابتدا به فشارهای کاری و شدت جریان بستگی دارد. علاوه بر آن به شرایط محیطی و نوع سیال نیز بستگی دارد. همچنین دماهای عملکردی و شرایط جوی را نیز باید لحاظ نمود. در ادامه به مطالعه انواع گوناگون لوله ها و اتصالات مورد استفاده در سیستم هیدرولیکی پرداخته می شود.

لوله کشی فلزی ( جاذب شوک های هیدرولیکی )

لوله وسیله ای است برای انتقال سیال از نقطه ای به نقطه دیگر بدون هیچگونه حرکت فیزیکی در خودش مورد استفاده قرار می گیرد. لوله های فولادی از آهن یا فولاد ساخته می شوند. به منظور داشتن یک روش استاندارد برای طبقه بندی لوله ها در تمام دنیا، اندازه لوله ها استاندارد شده اند و بر حسب اینچ یا میلی متر تعیین می شوند. عمدتاً اندازه لوله بر اساس قطر داخلی یا خارجی آن داده می شود.

ابعاد اصلی مربوط به لوله ها به صورت زیر تعریف می شوند:

قطر خارجی (outside   diameter)             ضخامت دیواره (wall    thickness)   

قطر داخلی  (lnside  diameter)                طول               (length)

لوله های تجاری (commerciad pipe- lines)  تا اندازه 12 اینچ (305 میلیمتر) به وسیله قطر داخلی شان مشخص می شوند، در صورتی که اندازه این لوله ها بیشتر از 12 اینچ باشد به وسیله قطر خارجی شان مشخص می شوند.

فلزات مختلف خصوصیات متفاوتی دارند که این تنوع آنها را برای کارهای مختلفی قابل استفاده می کند. به طور کلی یک آلیاژ فلزی است که دور و یا چند فلز ساخته شده است. زمانی که این فلزات ذوب می شوند، آنها را با هم ترکیب می کنند. یک آلیاژ همچنین می تواند از ترکیب یک فلز یا یک غیر فلز بوجود آید.

فلزات به طور کلی به دو دسته فلزات آهنی ferrovce metahs  و غیر آهنی (non- ferroud) تقسیم می شوند. فلز آهنی، فلزی است که در ترکیب آن آهن به کار رفته است در حالی که در ترکیبات یک فلز آهنی، آهن وجود ندارد. در ساخت لوله ها معمولاً از فولاد نرم، چودن و یا فولاد استفاده شده است.

تفاوت بین این سه لوله در مقدار کربن هر یک از آنهاست. علاوه بر فلزات عادی آهنی و غیر آهنی که از آنها در لوله ها استفاده می شود فلزات خاص دیگری نیز وجود دارد که در ساخت لوله های خاص استفاده می شود.

به طور کلی لوله های آلومینیومی سبک وزن هستند و در مقابل خودگی مقاومند، هر چند که با افزایش درجه حرارت، استقامت آنها کاهش می یابد. (لوله های سربی lead pipes در وسایلی استفاده می شوند که در معرض مایعات خورنده  (highly corrosive fluide)  قرار می گیرند.

اگر در لوله کشی مواد خاصی بکار گرفته شود این کار مقرون به صرفه نبوده و هزینه زیادی را در بر خواهد داشت. فولاد ضد زنگ (stainkess  steel) نوع فلز آهنی معمولی است که آلیاژی از فولاد و کروم می باشد.

 

جاذب شوک های هیدرولیکی / جاذب شوک های هیدرولیکی / جاذب شوک های هیدرولیکی / جاذب شوک های هیدرولیکی / جاذب شوک های هیدرولیکی / جاذب شوک های هیدرولیکی / جاذب شوک های هیدرولیکی / جاذب شوک های هیدرولیکی / جاذب شوک های هیدرولیکی / جاذب شوک های هیدرولیکی