هیدرولیک و پنوماتیک

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 ).

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 هیدرولیكی 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  هیدرولیكی)1 118

6 – 2 – 1  سیلندر های یك كاره 119

6 – 2 – 2  سیلندر های دو كاره 120

6- 2 – 3 سیلندرهای تلسكوپی 121

6 – 2– 4  سیلندرهای پهلو به پهلو 122

6 – 3 روش های مختلف نصب سیلندرها 122

6 – 4 مشكلات ناشی از كاربرد نادرست سیلندرها: 123

6 – 5 ضربه گیری در سیلندرها 124

6 – 6 سرعتهای حداكثر سیلندر 125

6 – 7 درجه حرارت كاری 126

6 – 8 موتورهای هیدرولیكی 126

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

6 – 10 موتور های هیدرولیكی 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 هیدرولیكی 134

موتورهای هیدرولیكی 138

فصل هفت 140

مخزن نگهداری سیال هیدرولیك 140

مقدمه 140

7 – 1 آرایش مختلف استقرار مخزن 140

7 – 2 نكات مهم در طراحی مخزن 141

فصل 142

لوله و اتصالات هیدرولیك 142

مقدمه 142

8 – 1  انواع هدایت كننده ها 143

8 – 2 ساختار شیلنگهای هیدرولیك 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 كاربرد انباره ها 150

1- خنثی كننده ضربانات پمپ 150

2- خنثی كننده ضربانا ت فشار 150

3- منبع قدرت اضطراری یا آماده به كار 151

4 -  جبران كننده انبساط حرارتی 151

5- جبران كننده نشتی 151

6- متعادل كننده 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 شكل پیستون 155

5 - رینگهای پیستون 155

6 - رینگهای پاك كننده 156

فصل 11 157

سیستم های انتقال قدرت (هیدرواستاتیك ) 157

مقدمه 158

11 – 1 سیستم انتقال قدرت هیدرو استاتیك – مدار باز 158

11 – 2 سیستم انتقال قدرت هیدرو استاتیك – مدار بسته 158

11 – 3 نسبت گشتاور به سرعت 159

فصل 12 161

سیستم های هیدرولیك سرو 161

مقدمه 161

12 – 1 سرو چیست؟ 161

12 – 2 سیستم مدار بسته ی سرو با كنترل الكترو هیدرولیك. 163

12 – 3 شیر های سرو 164

فصل 13 165

عیب یابی سیستم های هیدرولیك 165

مقدمه 165

13 – 1 در سیستمهای هیدرولیك عمدتا اشكالات در قالب یكی از موارد پنج گانه زیر، و یا تركیبی از آنها بروز می كند. 165

شكالات مربوط به فشار سیستم 166

2- شكالات مربوط به دبی (جریان ) 167

5 - اشكالات مربوط به بروز نشتی 168

4- افزایش درجه حرارت در سیستم 169

5- سرو صدا و ارتعاشات 170

13 – 2 اشكالات مربوط به اجزاء سیستم هیدرولیك 171

فصل 14 176

مدارهای هیدرولیكی 176

مقدمه 176

14 – 1 مدارهای پایه 176

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

فصل 15 180

كنترل  الكترو هیدرولیك: 180

مقدمه 181

15 – 1 مزایای فرمان الكتریكی نسبت به فرمان هیدرولیكی 181

15 – 2 تجهیزات برای كنترل الكترو هیدرولیك 181

فصل 17 189

كنترل كننده های منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) 189

Programmable Logic Controler 189

مقدمه 190

16 – 1  سیستم های كنترل: 190

16 – 2 ساختارهای سیستم های كنترل 191

16 – 3 انواع سیستم های كنترل 192

16 – 4 ساختار plc 194

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

16 – 6 تفاوت   PLCبا كامپیوتر 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 شكل های مختلف نمایش برنامه ها در S5 198

عملكرد     ((Operation 199

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

16 – 13 روش نمایش STL 200

16 – 14 سیكل 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