طراحی یک مدار هیدرولیک

[mim-shimi 25686]

یک مدار ساده هیدرولیک ؛ شامل یک عملگر ( جک - سیلندر ) ؛ شیر فرمان و یک پاور پک ساده که شامل : پمپ ؛ الکترو موتور ؛ فشار شکن و ***** است را در نظر می گیریم .

جهت طراحی این مدار مراحل ذیل را طی می نماییم

1- ابتدا باید نیروی مورد نیاز را که قرار است توسط جک تولید شود ؛ برآورد و یا محاسبه نماییم (با توجه به کاربرد جک )

2-انتخاب فشار کاری سیستم هیدرولیک ؛ با توجه به جدول فشارهای استاندارد در مدارات هیدرولیک و نیز فشار پمپهای هیدرولیک موجود در بازار و نهایتا قیمت تمام شده قطعات ؛ فشار کاری انتخاب می گردد .

انتخاب فشار که منجر به انتخاب پمپ ؛ الکترو موتور و شیرها و... می گردد باید به گونه ای انجام شود که نهایتا سیستم ضمن انجام کاری که به عهده آن است ؛ ارزان و اقتصادی نیز باشد .

کلا توصیه می شود تا حد امکان فشار زیر 200 bar انتخاب شود . اگر چه سیستمهای هیدرولیک تا فشار 700 bar و حتی بیشتر وجود دارد اما عملا هزینه های قطعات ؛ از فشار 200 به بالا به صورت تصاعدی بالا می رود و فقط وقتی مجبور هستید ؛ از فشارهای بالاتر استفاده کنید .

 

-3 با مشخص شدن نیرو و فشار کاری سیستم می توان قطر سیلندر ( جک ) را محاسبه نمود قطر محاسبه شده را باید به اعداد قطر لوله های بدون درز و سنگ خورده که در بازار موجود می باشد و مخصوص ساخت جک است ؛ رند نمود .

هنوز طراحی سیلندر تمام نشده است و محاسبه قطر rod باید بر مبنای نیروی سیلندر که توسط rod اعمال می شود انجام گیرد . محاسبه قطر rod باید به گونه ای باشد که از کمانش rod در زمان اعمال حد اکثر نیرو جلوگیری کند

.

 

4- انتخاب و محاسبه پمپ : سه نوع پمپ در طراحی مدارات هیدرولیک صنعتی استفاده می شود الف ) پمپهای پیستونی : عموما برای فشارهای با استفاده می شود و لذا گران می باشند . ب) پمپهای دندهای ج) پمپهای پره ای .

این دو نوع اخیر برای فشارهای کم و متوسط استفاده می شوند و در دبی های مختلف و تنوع زیاد با قیمتهای مناسب در بازار موجود می باشد .

جهت انتخاب پمپ باید علاوه بر فشار مورد نیاز دبی را نیز برآورد کرد . دبی سیستم به عملگر مدار ( اینجا جک هیدرولیک ) بستگی دارد . برای محاسبه روغن مصرفی جک : حجم قسمت جلو و عقب جک را محاسبه می کنیم حال مجموع این دو عدد را در تعداد عملکرد جک در هر دقیقه ضرب می کنیم ( این تعداد با توجه به کاربرد جک مشخص می شود . ) حاصل لیتر بر دقیقه و یا دبی پمپ است . حال فقط کافی است با معلوم بودن فشار و دبی ؛ مناسبترین پمپ از سه نوع فوق الذکر را انتخاب کرد توجه به این نکته ضروری است که معمولا در بازه های وسیعی مشخصات انواع پمپ با هم همپوشانی دارند و نهایتا این قیمت است که پس از مشخصات فنی منجر به انتخاب پمپ می شود .

باید توجه داشت که محاسبه دبی از اهمیت زیادی برخوردار است زیرا اگر دبی کم برآورد شود ؛ مدار سرعت لازم را نخواهد داشت و اگر دبی بیش از اندازه مصرف باشد ؛ باعث گرم شدن روغن می شود که مشکلات زیادی را به وجود می آورد .

5- محاسبه الکترو موتور : با توجه به مشخصات بدست آمده جهت پمپ یعنی دبی و فشار ؛ توان پمپ قابل محاسبه می باشد . توان الکترو موتور از نظر تئوریک با توان پمپ برابر است ؛ اما در عمل اندکی بیشتر ( 10% تا 20% ) در نظر گرفته می شود .

 

6- محاسبه سایز لوله و شیلنگها ( قطر داخلی) : عموما دیده می شود که به این بخش توجه کمتری صورت می گیرد ؛ در حالی که از اهمیت زیادی برخوردار است .

اگر قطر لوله کمتر از مقدار مورد لزوم باشد ؛ لوله مانند یک گلویی عمل کرده و فشار بالا می برد دبی و در نتیجه سرعت سیستم کاهش می یابد ؛ فشار اضافی به پمپ و الکترو موتور وارد می شود که استهلاک را افزایش می دهد و مصرف انرژی نیز افزایش می یابد .

در کتب و مراجع هیدرولیک ؛ توصیه های سرعت روغن جهت خطوط مختلف انتقال روغن مانند خط فشار ؛ خط برگشت و خط تخلیه ؛(با توجه به فشار کاری سیستم) ارائه شده است .

با استفاده از این توصیه های سرعت و نیز معلوم بودن دبی ؛ با محاسباتی ساده قطر داخلی لوله (یا شیلنگ) محاسبه می گردد .

لوله های هیدرولیک بدون درز موجود در بازار دارای قطر استاندارد می باشند که باید قطر محاسبه شده خود را با اندازه سایز این لوله ها هماهنگ نماییم ؛ توصیه میشود اگر اندازه محاسبه بین دو عدد سایز لوله بدست آمد ؛ لوله با سایز بزرگتر انتخاب گردد .

 

7- اندازه پاور پک : حجم روغن پاور پک 2 تا 3 برابر دبی پمپ بر حسب Lit / Min در نظر گرفته می شود و حجم کل پاور پک 1.15 تا 1.3 برابر حجم روغن در نظر گرفته می شود .

8- شیر های راه دهنده و کنترل فشار و کنترل دب : این شیرها با توجه به فشار کاری سیستم ؛ و دبی عبوری از آن انتحاب می گردند . در مارکها ی بسیار گوناگون و از کشورهای مختلف در بازار عرضه می شوند ؛ و قیمتهای آنها نیز بسیار متنوع می باشد ؛ که با توجه به بوجه پروژ مارک قطعات انتخاب و خریداری می گردد .

نکته دیگری که در انتخاب شیر ها مهم می باشد : نحوه نصب شیر می باشد که قبل از خرید باید مشخص گردد که نحوه نصب آن : بلوکی ؛ بین راهی ؛ کارتریجی و ... می باشد و نیز کنترل شیر برق یا دستی یا پنوماتیک یا ... است

 

با توجه به مجموع این محاسبات ؛ مشخصات قطعات معلوم گردیده و می توان خرید و پس بستن مدار را انجام داد .

مطالب گفته شده اگر چه مربوط به یک مدار ساده هیدرولیک می باشد ؛ لیکن مفاهیم آن جامعیت داشته و اصول کلی آن حتی در مدارات پیچیده نیز صدق میکند .