سری کامل گزارش کار های آزمایشگاه هیدرولیک و پنوماتیک ارائه می شوند.
این گزارش کارها مربوط به مرکز آموزش عالی فنی تبریز و دانشگاه فنی مشهد می باشند.
سری کامل گزارش کارهای آزمایشگاه هیدرولیک و پنوماتیک
سری کامل گزارش کار های آزمایشگاه هیدرولیک و پنوماتیک ارائه می شوند.
این گزارش کارها مربوط به مرکز آموزش عالی فنی تبریز و دانشگاه فنی مشهد می باشند.
فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)
تعداد صفحات:81
فهرست مطالب:
عنوان صفحه
مقدمه ای بر سیستمهای هیدرولیک و پنوماتیک 1
سیستمهای مکانیکی ، الکتریکی و پنوماتیک 2
عملکرد سیستم های پنوماتیک 4
آشنایی با انرژی پنوماتیک 8
خواص پنوماتیک چیست ؟ 11
معایب سیستم پنوماتیک 14
کاربرد هیدرولیک و پنوماتیک 16
قطعات پنوماتیک 18
آشنایی با کاربرد جک پنوماتیک 20
هیدرولیک 29
روش هیدرولیکی 30
مزیت مکانیکی جک هیدرولیک 34
کاربردهای جک هیدرولیک 36
سیستم های هیدرولیک 42
اصول قطعات سیستم هیدرولیکی 44
هیدرودینامیک 45
سوپاپ فشار شکن 47
تشریح عملکرد یک گیربکس 72
محفظه سوپاپ ها 74
سایر مدارات هیدرولیکی 75
منبع 80
مقدمه ای بر سیستمهای هیدرولیک و پنوماتیک
امروزه در بسیاری از فرآیندهای صنعتی ، انتقال قدرت آن هم به صورت کم هزینه و با دقت زیاد مورد نظر است در همین راستا بکارگیری سیال تحت فشار در انتقال و کنترل قدرت در تمام شاخه های صنعت رو به گسترش است.
استفاده از قدرت سیال به دو شاخه مهم هیدرولیک و نیوماتیک( که جدیدتر است ) تقسیم میشود .
از نیوماتیک در مواردی که نیروهای نسبتا پایین (حدود یک تن) و سرعت های حرکتی بالا مورد نیاز باشد (مانند سیستمهایی که در قسمتهای محرک رباتها بکار می روند) استفاده میکنند در صورتیکه کاربردهای سیستمهای هیدرولیک عمدتا در مواردی است که قدرتهای بالا و سرعت های کنترل شده دقیق مورد نظر باشد(مانند جک های هیدرولیک ، ترمز و فرمان هیدرولیک و...)
حال این سوال پیش میاید که مزایای یک سیستم هیدرولیک یا نیوماتیک نسبت به سایر سیستمهای مکانیکی یا الکتریکی چیست؟
در جواب می توان به موارد زیر اشاره کرد:
۱ طراحی ساده۲ قابلیت افزایش نیرو۳ سادگی و دقت کنترل۴ انعطاف پذیری
0) راندمان بالا)6 اطمینان
سیستمهای مکانیکی،الکتریکی و پنوماتیک
اطمینان در سیستم های هیدرولیک و نیوماتیک نسبت به سایر سیستمهای مکانیکی قطعات محرک کمتری وجود دارد و میتوان در هر نقطه به حرکتهای خطی یا دورانی با قدرت بالا و کنترل مناسب دست یافت ، چون انتقال قدرت توسط جریان سیال پر فشار در خطوط انتقال (لوله ها و شیلنگ ها) صورت میگیرد ولی در سیستمهای مکانیکی دیگر برای انتقال قدرت از اجزایی مانند بادامک ، چرخ دنده ، گاردان ، اهرم ، کلاچ و... استفاده میکنند
در این سیستمها میتوان با اعمال نیروی کم به نیروی بالا و دقیق دست یافت همچنین میتوان نیرو های بزرگ خروجی را با اعمال نیروی کمی (مانند بازو بسته کردن شیرها و ...) کنترل نمود.
استفاده از شیلنگ های انعطاف پذیر ، سیستم های هیدرولیک و نیوماتیک را به سیستمهای انعطاف پذیری تبدیل میکند که در آنها از محدودیتهای مکانی که برای نصب سیستمهای دیگر به چشم می خورد خبری نیست. سیستم های هیدرولیک و نیوماتیک به خاطر اصطکاک کم و هزینه پایین از راندمان بالایی برخوردار هستند همچنین با استفاده از شیرهای اطمینان و سوئیچهای فشاری و حرارتی میتوان سیستمی مقاوم در برابر بارهای ناگهانی ، حرارت یا فشار بیش از حد ساخت که نشان از اطمینان بالای این سیستمها دارد.
اکنون که به مزایای سیستم های هیدرولیک و نیوماتیک پی بردیم به توضیح ساده ای در مورد طرز کار این سیستمها خواهیم پرداخت.
برای انتقال قدرت به یک سیال تحت فشار (تراکم پذیر یا تراکم ناپذیر) احتیاج داریم که توسط پمپ های هیدرولیک میتوان نیروی مکانیکی را تبدیل به قدرت سیال تحت فشار نمود. مرحله بعد انتقال نیرو به نقطه دلخواه است که این وظیفه را لوله ها، شیلنگ ها و بست ها به عهده میگیرند
. بعد از کنترل فشار و تعیین جهت جریان توسط شیرها سیال تحت فشار به سمت عملگرها (سیلندرها یا موتور های هیدرولیک ) هدایت میشوند تا قدرت سیال به نیروی مکانیکی مورد نیاز(به صورت خطی یا دورانی ) تبدیل شود.
اساس کار تمام سیستم های هیدرولیکی و نیوماتیکی بر قانون پاسکال استوار است.
● قانون پاسکال:
۱ فشار سرتاسر سیال در حال سکون یکسان است .(با صرف نظر از وزن سیال
۲ در هر لحظه فشار استاتیکی در تمام جهات یکسان است.
3)فشار سیال در تماس با سطوح بصورت عمودی وارد میگردد.
عملکرد سیستم های پنوماتیک
کار سیستمهای نیوماتیک مشابه سیستم های هیدرولیک است فقط در آن به جای سیال تراکم ناپذیر مانند روغن از سیال تراکم پذیر مانند هوا استفاده می کنند . در سیستمهای نیوماتیک برای دست یافتن به یک سیال پرفشار ، هوا را توسط یک کمپرسور فشرده کرده تا به فشار دلخواه برسد سپس آنرا در یک مخزن ذخیره می کنند، البته دمای هوا پس از فشرده شدن بشدت بالا میرود که می تواند به قطعات سیستم آسیب برساند لذا هوای فشرده قبل از هدایت به خطوط انتقال قدرت باید خنک شود. به دلیل وجود بخار آب در هوای فشرده و پدیده میعان در فرایند خنک سازی باید از یک واحد بهینه سازی برای خشک کردن هوای پر فشار استفاده کرد.
اکنون بعد از آشنایی مختصر با طرز کار سیستمهای هیدرولیکی و نیوماتیکی به معرفی جزای یک سیستم هیدرولیکی و نیوماتیکی می پردازیم.
● اجزای تشکیل دهنده سیستم های هیدرولیکی:
۱ مخزن : جهت نگهداری سیال۲ پمپ : جهت به جریان انداختن سیال در سیستم که توسط الکترو موتور یا۳ موتور های احتراق داخلی به کار انداخته می شوند. ۴ شیرها : برای کنترل فشار ، جریان و جهت حرکت سیال۵ عملگرها : جهت تبدیل انرژی سیال تحت فشار به نیروی مکانیکی مولد کار(سیلندرهای هیدرولیک برای ایجاد حرکت خطی و موتور های هیدرولیک برای ایجاد حرکت دورانی.
● اجزای تشکیل دهنده سیستم های نیوماتیکی:
۱ کمپرسور۲ خنک کننده و خشک کننده هوای تحت فشار۳ مخزن ذخیره هوای تحت فشار۴ شیرهای کنترل۵ عملگرها
● یک مقایسه کلی بین سیستمهای هیدرولیک و نیوماتیک:
۱ در سیستمهای نیوماتیک از سیال تراکم پذیر مثل هوا و در سیستمهای هیدرولیک از سیال تراکم ناپذیر مثل روغن استفاده می کنند.
۲ در سیستمهای هیدرولیک روغن علاوه بر انتقال قدرت وظیفه روغن کاری قطعات داخلی سیستم را نیز بر عهده دارد ولی در نیوماتیک علاوه بر روغن کاری قطعات، باید رطوبت موجود در هوا را نیز از بین برد ولی در هر دو سیستم سیال باید عاری از هر گونه گرد و غبار و نا خالصی باشد ۳ فشار در سیستمهای هیدرولیکی بمراتب بیشتر از فشار در سیستمهای نیوماتیکی می باشد ، حتی در مواقع خاص به ۱۰۰۰ مگا پاسکال هم میرسد ، در نتیجه قطعات سیستمهای هیدرولیکی بایداز مقاومت بیشتری برخوردار باشند.
آب با عمقی کم در بالای ستونی از مواد آکیفری قرار دارد. (شکل 3 . 5) ارتفاع نقطه پایانی لوله آبده(تخلیه) در سطحی برابر با ارتفاع کف ستون مستقر می شود. افت ارتفاع (بار) از میان لوله آبده ناچیز است. آب با میزانی برابر با آنچه که از کف ستون تخلیه می شود آب با میزانی با آنچه که از کف ستون تخلیه می شود به بالای ستون افزوده می شود. هدایت هیدرولیکی ماده متخلخل و 1 سانتی متر ثانیه است. سرعت دارسی را در ستون حساب کنید. همچنین، فرمولی کلی برایq بر حسب k و عمق آب انباشته شده و y و طول ستون، L بدست آورید.
شکل 3 – 5 ) جریان پایا به سمت پایین در یک ستون قائم.
معادله به دست آمده در مثال 3 . 5 برای این مورد کاربرد دارد، زیرا در این حالت نیز جریان موازی با محور z است و k,q هر دو مقادیری ثابت است. کف ماده متخلخل در ستون به عنوان سطح مبنا انتخاب می شود. ارتفاع فشاری در کف ماده متخلخل صفر است زیرا که لوله آبده در ارتفاعی یکسان با کف قرار دارد. همچنین، در این محل 0=z و بنابراین، h1=0.
ارتفاع فشاری در قسمت بالایی ماده متخلخل 6 سانتی متر است، و ارتفاع این نقطه 2 متر است. بنابراین، m6 و 2=h2 طول مسیر جریان 2 متر است، و
سانتی متر بر ثانیه
علامت منفی نشان می دهد که q در جهت کاهش z است(یعنی، به سمت پایین).
به طور کلی، برای هر سطح مبنا
و
بنابراین:
توجه کنید که اگر عمق آب انباشته شده بسیار ناچیز باشد و یا اگر L بسیار زیاد باشد. 0 L/y و در نتیجه . این شرط برای وجود یک گرادیان واحد از ارتفاع پیروز متری است. هنگامی که باشد است (یعنی، فشار ثابت است ) و جریان به سمت پایین فقط در نتیجه نیروی رانشی ثقلی است. این حالت اغلب هنگامی تقریباً برقرار می گرددف که از دریاچه های کم عمق یا برکه های تغذیه ای تراوش به سمت پایین باشد، که عمق سطح ایستابی زیر آن در مقایسه با عمق برکه زیاد است.
(3 – 36)
که برای لایه می شود،
(3 – 37)
مثال 3 . 8 )
سرعت دارسی روی سطح مشترک بین مواردی درشت بافت و ریز بافت با هدایتهای هیدرولیکی و روی می دهد. جریان از ماده درشت بافت به داخل ماده ریز بافت صورت می گیرد و با محور عمود بر سطح مشترک زاویه می سازد. زاویه را در ماده ریز بافت حساب کنید.
حل:
از معادله (3 . 30)
بنابراین:
مشاهده می شود که جریان در لایه ریز بافت تقریباً عمود بر سطح مشترک است.
مثال 3 . 9 )
جریان یک بعدی بین دو آبراهه موازی (شکل 3 . 10) در آکیفری همگی با ضخامت 4 متر روی می دهد. با اختلاف ارتفاعی معادل 3 . 1 متر، میزان آبدهی در واحد طول آبراهه برابر متر مکعب بر ثانیه متر است. فاصله آبراهه از یکدیگر 10 متر است. نهایتاً یک لایه رسوب 4 سانتی ضخامت دارد و هدایت هیدرولیکی آن سانتی متر با ثانیه است. میزان آبدهی بر کیلومتر بین دو آبراهه را پس از رسوب گذاری محاسبه کنید.
حل:
هدایت هیدرولیکی آبخوان عبارت است از:
سانتی متر بر ثانیه = متر بر ثانیه =
از معادله (3 . 36)
سانتی متر بر ثانیه
میزان آبدهی بین دو آبراهه بر هر کیلو متر بعد از ته نشینی لایه رسوب عبارت است از:
متر مکعب بر ثانیه کیلومتر
مثال 4 . 1 )
چند خط جریان و خط پتانسیل را در ربع بالا و سمت راست برای جریان هیدرولیکی که تابع جریان آن است رسم کنید.
حل:
خطوط جریان از رابطه محاسبه می شود که نشان دهنده خطوط جریان مجزاست. از دیده می شود که تمامی محورهای y و x خطوط جریان است. با قرار دادن منحنی نشانه شده با در شکل 4 . 2 به دست می آید، و به همین ترتیب برای مقادیر دیگر منحنیهای دیگر مشخص می گردد.
تابع هم پتانسیل با توجه به روابط زیر از تابع به دست می آید،
و بنابراین، از معادله های (4 . 5) و (4 . 6)،
با انتگرال گیری به دست می آید،
شکل 4 – 2 ) خطوط جریان و خطوط هم پتانسیل برای جریان با
با دیفرانسیل گیری از روابط بالا نسبت به y نتیجه می شود،
از این رو، مقدار ثابت و رابطه
مقدار ثابت
معادله برای دیفرانسیل سرعت است. مقدار ثابت دلخواه است و می توان آن را مساوی صفر قرار داد.
منحنیهای نشان دهنده مقادیر مختلف در شکل 4 . 2 آمده است، به سادگی تایید می شود که هم و هم نیازهای لازم معادله لاپلاس را بر آورده می کند.
مثال 4 . 2 )
داده های مثال 2 . 5 برای آکیفری با سطح ایستایی جمع آوری شده است. فرض کنید که افت در همه جا در مقایسه با ضخامت اشباع اولیه کوچک باشد، به طوری که استفاده از معادله های جریان تحت فشار برای کاربرد در این آب خوان با سطح ایستایی مجاز باشد. با استفاده از داده های سطح آب و آبدهی در مثال 2 . 5 میزان قابلیت انتقال T را محاسبه کنید. برای این مورد حالتی شبه پایدار با فرض نمایید.
حل:
یک نقشه منحنی از سطح آب (در مقایسه با یک سطح اختیاری) در چاههای مشاهده ای به صورت تابعی از مختصات دایره ای از چاه در شکل 2 . 11 نشان داده شده است. در حقیقت، ارتفاع پیزومتری به نحو روشنی با لگاریتم r به طور خطی افزایش می یابد، همان طور که با نظریه بالا برای r کوچکتر از بیست متر پیش بینی شده است. با استفاده از داده های چاههای مشاهده ای HF1 و HF2 در معادله (4 . 29)، قابلیت انتقال عبارت است از:
مقدار T متوسط را می توان مستقیماً از شیب خط صافی که از میان داده های شکل 2 . 11 می گذرد محاسبه کرد (مانند زیر) و توجه داشته باشید که نسبت
مقدار ثابت
بنابراین:
که در اینجا تفاوت در ارتفاع پیزومتری در هر سیکل لگاریتم است. از شکل 2 . 11، سیکل
و
مثال 4 . 3 )
چاههای گرد آورنده شامل لوله های افقی مشبکی است که به طور دایره وار به خارج از یک محور رانده می شود (شکل 4 . 6). توصیف مفصل ریاضی در نمایش هیدرولیکی چاههای گرد آورنده بسیار مشکل است. تا حدی عمل یک چاه گرد آورنده را می توان به طور تقریبی شبیه به چاه فرضی معمولی با شعاعی بسیار بزرگ در نظر گرفت (مایکلز و کلر، 1956). به شرطی که بتوان شعاع چاه فرضی معادل را تعیین نمود، از چاه فرضی می توان برای تخمین نحوه اجرا و کارکرد چاه گرد آورنده استفاده کرد. معادله (4 . 34)را به کار برید تا تخمین مقدماتی از شعاع چاه معادل برای یک چاه گرد آورنده با تعداد زیادی لوله فرعی افقی به طول متوسط، R اندازه گیری شده از مرکز چاه عمودی اصلی، را به دست آورید.
شکل 4 – 6 : تصویر ساده ای از یک چاه گردآورنده (الف) برش عمودی، (ب) برش افقی.
حل:
به عنوان تخمین اولیه، فرض می شود تخلیه آب توسط چاه گرد آورنده تقریباً برابر تخلیه یکنواخت به میزان W سطحی مدور به شعاع R باشد. بنابراین میزان آبدهی چاه گرد آورنده این فرمول است، و معادله (4 . 34) می شود:
مقدار افت در یک چاه با شعاع و آبدهی Q از فرمول 4 . 28 عبارت است از:
با مساوی قرار دادن افتها در چاه گرد آورنده و چاه معمولی، فرمول زیر به دست می آید:
که از آن
محاسبات بالا نشان می دهد که چاه گرد آورنده را می توان توسط یک چاه معمولی فرضی با شعاع R 61/0 جایگزین البته، این تخمین الگوی حقیقی جریان به داخل جمع آوری کننده ها به طور دقیق را نشان نیم دهد. اطلاعات تجربی (مایکلز و کلر 1956) نشان می دهد که چاه گرد آورنده تا حدی دارای بازده بیشتری از آن است که با تحلیل این مثال پیش بینی شده است، در حدود 85 . 75 درصد متوسط لوله های افقی مشبک است.
مثال 4 . 4 )
معادله ای را برای دسته ای از خطوط هم پتانسیل برای یک چاه پمپاژ کننده در فاصله عمودی a از رودخانه ای با نفوذ کامل و نامحدود با سطح آب افقی و ثابت استخراج کنید.
شکل 4 – 10 : یک زهکش افقی در زیر مرزی با ارتفاع فشاری ثابت
حل :
از معادله (4 . 35) تابع پتانسیل سرعت عبارت است از:
مقدار ثابت +
با قرار دادن مقدار ثابت اختیاری برابر با صفر، و با توجه به اینکه روی یک منحنی هم پتانسیل ، توان گیری به دست می دهد.
که مقدار ثابتی است که بستگی به دارد. با مرتب کردن و تکمیل محاسبه نتیجه زیر به دست می آید:
که یک سری دایره را با مختصات بدون بعد با مراکز واقع در و شعاعهای نشان می دهد.
این کار بر عهده خواننده می ماند نشان دهد که خطوط جریان نیز به صورت دایره است. شبکه خطوط هم پتانسیل و خطوط جریان در شکل 4 . 11 نشان داده شده است.
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 28 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
این تمرینات در قالب ورد و قابل ویرایش هستند. شامل 22 صفحه و فصلهای 2-3-4-5-7-9-11-12-14، همراه با شرایط پایداری را برای حالات زیر: روش ریچاردسون-روش کرانک نیکلسون-روش بالادست-روش لیپ فراگ-روش اویلر صریح وهمچنین همراه با 8 تمرینات کلاسی شامل، با تحلیل ون نیومن پایداری روش دافورت فرانکل را بدست آورید-با نوشتن سری تیلور مشتق دوم به صورت مرکزی پیدا کنید- تقریب مشتق دوم مرتبه دوم را بدست آورید و .... می باشد.
شرح مختصر : مایعات تقریباً تراکم ناپذیر هستند. این ویژگی سبب شده است که از مایعات به عنوان وسیله مناسبی برای تبدیل و انتقال کار استفاده شود. بنابراین میتوان از آنها برای طراحی ماشینهایی که در عین سادگی، با نیروی محرک خیلی کم بتواند نیروی مقاوم فوق العاده زیادی را جابجا نماید، استفاده نمود. به این ویژگی و همچنین دانش مطالعه این ویژگی هیدرولیک گفته میشود. سیستم هیدرولیک در موارد زیر کاربرد دارد :
1 – در صنعت کشاورزی : که کشاورزدر ضمن راندن تراکتور می تواند
از توان سیال استفاده کند و همچنین در دستگاه های نظیر خرمن کوب وکمباین
وکلوخ شکن و میوه چین و ماشین حفاری و بیل مکانیکی
2 – در خودرو سازی : تر مز هیدرولیک و فرمان هیدرولیک و تنظیم پنوماتیکی صندلی و همچنین در مراحل ساخت بدنه و شکل دادن به ورق خودرو که از پرسهای با تنهای مختلف استفاده می شود
3 – در صنا یع هوای خلبان با کمک این سیستم ارابه های فرود و شهپرها و سکانهای عمودی وبالا برها و با لچه ها را مهار می کند و بدنه هوا پیما هم با پرسهای کششی ساخته می شود
و جالب است که برای تست اینکه بدانند بدنه هواپیما سوراخ نشده باشد فشار باد را بین جداره های بدنه قرار میدهند در صورتی افت فشار داشتیم می فهمیم که جای از بدنه سوراخ است