نمایندگی rexroth در ایران پدیده هیدرولیک به خوبی ها ببالید
نمایندگی rexroth در ایران پدیده هیدرولیک به خوبی ها ببالید

هیدرولیک چیست ؟

هیدرولیک یکی از راه های انتقال قدرت و انرژی ، بهره برداری از سیالات است .

که خود سبب ایجاد شاخه های متعددی نظیر مکانیک سیالات ، ترمودینامیک ، هیدرو پنوماتیک ، الکتروپنوماتیک ، پنوماتیک است .

سیستم های هیدرولیک و البته مدارات پنوماتیک اساسا بر پایه قانون های اصلی فیزیک استوارند.

که مهمترین قانون ها را بر می شماریم تا بهتر پاسخ هیدرولیک چیست را ارائه نماییم

۱- قانون پاسکال :

مبنی بر اینکه فشار وارد بر یک نقطه از سیال در تمامی جهات یکسان است.

به بیان ساده تر فشار وارد بر یک سیال در درون آن در تمام جهات منتشر می شود

(توجه داشته باشید که دو پیستون قطر متفاوت دارند و فشار وارد بر هر دو سطح ثابت است )

از طرفی می دانیم طبق قانون بقا جرم در این فرمولها

M تغییرات جرم ، V تغییرات حجم ، P چگالی ، V سرعت سیال و A سطح مقطع عبوری جریان می باشد .

۲- قانون اول ترمودینامیک برای درک بهتر هیدرولیک چیست

که به عنوان قانون بقای کار و انرژی هم مطرح می شود .

و به معنای ساده تر اگر به سیستمی گرما داده شود

انرژی درونی سیستم تغییر خواهد نمود که حاصل آن کار انجام شده توسط سیستم و یا کار مورد نیاز سیستم برای تغییر انرژی درونی خواهد بود .

در فرمول یاد شده U  مقداری است ثابت ، Q گرمای جذب شده توسط سیستم در طی یک فرایند و W کار انجام شده توسط سیستم در برابر نیروی خارجی می باشد .

۳- قانون برنولی:

یا برداشت ریاضی از قانون بقا انرژی در سیالات به این شرح است که،

در شاره ای که جریان دارد، افزایش سرعت جریان با کاهش فشار هم زمان است ،

به شرطی که ارتفاع سیال ثابت باشد.

در این فرمول v سرعت شاره ، g شتاب گرانش زمین ، h ارتفاع از نقطه دلخواه در جهت گرانش زمین ، P فشار در شاره ، P چگالی شاره  و b عددی ثابت معروف به ثابت برنولی میباشد. نکته قابل توجه اینکه در مورد این رابطه می توانیم هد را تعریف کنیم که بیانگر بقا ارتفاع یا هد سیال است و از تقسیم معادله بر شتاب گرانشی بدست می آید

واضح و مبرهن است که در فرمول یاد شده P فشار ، R دانسیته ، g گرانش زمین ، V سرعت حرکت سیال ، Z ارتفاع سیال از سطح میبنا می باشد و اصطلاحا به قسمت P/Rg هد فشار و قسمت V2 / 2g هد سرعت و Z هد ارتفاع اتلاق می شود

۴- قانون بویل ماریوت و ارتباط آن با هیدرولیک چیست

که نشان می دهد در دمای ثابت ، حاصل ضرب فشار و حجم یک (گاز آرمانی) گاز همواره ثابت است .

۵- قانون شارل یا قانون حجم ها

این قانون می گوید که برای یک گاز کامل یا آرمانی در فشار ثابت ، حجم با دمای مطلق گاز (در کلوین) نسبت مستقیم دارد

۶- قانون گیلوساک یا قانون فشارها

به بررسی فشار وارد بر دیواره های ظرف در بر دارنده ی یک گاز کامل (گاز آرمانی) می پردازد که در این شرایط با دمای مطلق آن گاز متناسب است

۷- قانون چارلز و سه عنوان مرتبط با هیدرولیک چیست

بدین صورت مطرح می شود که اگر فشار گاز ثابت باشد با افزایش دما حجم گاز افزایش خواهد یافت

البته باید مفهوم توان را در سه جنبه بررسی کرد

توان الکتریکی با فرمول

(I بر حسب آمپر ، V بر حسب ولتاژ می باشد)

توان سیال

(P فشار سیستم و Q دبی سیستم میباشد)

توان مکانیکی

(T گشتاور، Wسرعت زاویه ای میباشد)

در علم هیدرولیک قطعات اصلی به گروه های اصلی

۱- موتورهای هیدرولیکی و پمپ های هیدرولیکی به عنوان واحد تامین کننده قدرت سیستم

۲- شیر های هیدرولیکی (کنترل جهت ، کنترل فشار ، کنترل جریان ، بی بار کننده ها ، کاهنده های جریان و …)

۳- عملگرهای هیدرولیکی خطی و عملگرهای هیدرولیکی دورانی

۴- اتصالات که ارتباط اجزا فوق را ممکن می سازند

تقسیم می شوند و نکته جالب اینکه در پنوماتیک هم همین دسته بندی اجزا با تفاوت های بسیار کوچک وجود دارد

مثلا در پنوماتیک کمپرسور واحد تامین قدرت سیستم میباشد و نکته مهم دیگر اینکه در ادوات پنوماتیک بر خلاف هیدرولیک قطعات نیاز به روانکاری و خشک کردن دارند!!!

(البته نکته قابل ذکر در اینجا مطرح کردن این مسئله است که در قطعات بسیار با کیفیت امروز این تمهیدات اندیشیده شده به دلیل مکانیسم داخلی قطعات که کاملا بسته و ایزوله است روانکاری در هنگام ساخت انجام می شود و مقداری از مواد در قطعه باقی می ماند که در طی عمر مفید قطعه سبب عدم نیاز به هر گونه روانکاری میگردد)

که هنوز هم در بعضی موارد با اضافه کردن قطعات این کار امکان می پذیرد

(این قطعات اضافی شامل فیلتر + رگلاتور+رطوبت گیر+روغن زن = واحد مراقبت میشود!!!)

به جهت تکمیل اطلاعات هیدرولیک چیست در این قسمت لازم است که به نحوه ی محاسبات برای متداولترین عملگر هیدرولیک و پنوماتیک یعنی سیلندرها بپردازیم .

برای محاسبه مقدار نیرویی که در عمل سیلندر پنوماتیک می تواند اعمال کند این

نکته حیاتی است که بدانیم نیرویی که سیلندر می تواند اعمال کند تابعی است از

قطر پیستون ، فشار هوا و در نهایت مقاومتهای اصطکاکی

ولی به صورت قراردادی برآورد نیروی پیستون در

حالت استاتیک (ایستا ، متعادل) صورت می پذیرد و به همین سبب این محاسبه تا ۱۰ درصد می تواند خطا داشته باشد

(F نیروی سیلندر ، A سطح پیستون،P فشار هوا ، FK اصطحکاک )

(F نیروی جلو رفتن درسیلندرهای یک طرفه ، D قطر پیستون، P فشار کاری ، f نیروی فنر)

(F نیروی جلو رفتن درسیلندرهای دو طرفه ، D قطر پیستون، P فشار کاری)

(F نیروی سیلندر در برگشت به عقب ، D قطر پیستون، d قطر دسته پیستون)

در مورد محاسبات مقدار مصرف هوای سیلندر باید به این نکته توجه کنیم که

در صورت معین کردن فشار هوا ، قطر پیستون و طول کورس می توانیم مقدار مصرف هوا را بدست بیاوریم

کورس * سطح پیستون * نسبت تراکم = هوای مصرف شده

البته نسبت تناسب از رابطه ی

بدست می آید و به معنای دقیق تر برای سیلندرهای یک طرفه و مقدار هوای مصرف شده برای سیلندر های دو طرفه

(Q مقدار هوای مصرف شده ، A.A1 سطح مقطع طرفین سیلندر، P فشار کاری ،

PT فشار جو معادل 1/013 bar و n تعداد کورس در هر دقیقه و s کورس میباشد)

در اینجا خالی از لطف نیست یک فرمول کاربردی دیگر راهم  بررسی نماییم

تا به واسطه آن بتوانیم دبی جریان را در سیلندر ها محاسبه نماییم

(QN دبی جریان، Q هوای مصرفی در یک کورس ، T زمان جابجایی پیستون میباشد)

در مورد انتخاب شیرهای پنوماتیک یک کمیت مهم تعریف می شود

که ضریب جریان نام دارد ، ضریب جریان کمیتی است برای نشان دادن ارتباط افت

فشار و نرخ جریان عبوری از شیر

( در مورد شیر آلات پنوماتیک به دلیل عدم تراکم پذیری هوا بسیار محاسبات پیچیده ای دارند)

در فرمول ارایه شده

CV ضریب جریان ، P  افت فشار در شیر ، P OUT  فشار خروجی به صورت مطلق

، Q نرخ جریان عبوری از شیر ، T دمای هوا ، X ثابت 68/7 برای واحد های متریک و

22/48 برای واحد های اینچی می باشد.

البته نباید فراموش کرد که هرچه شیر بزرگتر باشد ضریب جریان بیشتر ولی مقاومت

در برابر جریان کمتر و در نتیجه افت فشار هم کمتر می باشد و همانگونه که از این

موارد بر می آید می توانیم اینگونه عمل کنیم که افت فشار با مربع شدت جریان متناسب است .

در سیستم پنوماتیک همانگونه که از وجود هوا جهت انجام کارها بهره برده می شود از

خلا هم می توان بهره برد.

خلا در معنای کلی به فشای عاری از هوا اطلاق می شود که در حالت ایده آل دست

یابی به محیطی اینچنینی ممکن نیست

پس در اصطلاح به محیط هایی که فشار هوا در آن بین صفر مطلق و فشار اتمسفر

هواست محیط خلا گفته می شود و معمولا جهت ایجاد اینگونه محیطها از پمپ های

خلا استفاده می شود .

کاربرد این سیستم های فشار منفی یا خلا جهت انتقال مایعات ، جابجایی قطعات

است که بیشترین کاربرد در صنایع تولید مواد غذایی ، ضد عفونی سازی ، صنایع

کشاورزی ، تولید مواد شیمیایی ، صنایع کاشی و سرامیک ، سیستم های سرد کننده

،و … میباشد .

در این متن کوتاه سعی بر این بود که بتوانیم تمامی فرمولهای مهم فیزیک را که به

صورت مستقیم در هیدرولیک و پنوماتیک تاثیر گذارند را یک جا تقدیم حضور

علاقمندان نماییم .

ارسال دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *