هیدروموتور
موتور هیدرولیک عملگرهایی با دوران مداوم هستند که جهت ایجاد گشتاور لازم برای دوران بار چرخشی مورد استفاده قرار میگیرند. این عملگرها در انواع دنده ای، پره ای و پیستونی طبقه بندی میشوند.
برای انتخاب یک هیدروموتور حداقل موارد ذیل باید مشخص گردد:
-
حجم جابجایی روغن بر حسب cm3
-
حداکثر دبی مجاز عبوری از موتور و حداکثر سرعت
-
ثابت گشتاور برحسب Nm/bar . توسط این ثابت میتوان مقدار گشتاور موتور را در فشار های کاری مختلف محاسبه نمود.
-
حداکثر گشتاور موتور در اختلاف فشار ماکزیمم بر حسب Nm
کاربرد شیرهای کنترل فشار در مدار هیدروموتور جهت حفاظت از Overload
تعیین گشتاور و سایز هیدروموتور :
T(N.m) = 0.016 X ∆P (bar) X Vg(cm3)
در این رابطه T گشتاور هیدروموتور ، ∆P اختلاف فشار ورودی و خروجی و Vg حجم جابجایی هیدروموتور میباشد. این رابطه کاملا مشابه رابطه F = P X A برای محاسبه نیروی سیلندر میباشد. از آنجا که حرکت ها در سیلندر خطی و در هیدروموتور دورانی میباشد، به جای نیروی F گشتاور T و به جای سطح پیستون A حجم جابجایی Vg جایگزین میشود.
برای مثال گشتاور هیدروموتوری با جابجایی حجمی 300cm3 و اختلاف فشار 200bar از رابطه ذیل حساب میشود:
T= 0.016 X 200 X 300 = 960 N.m
960N.m معادل 96kgf.m میباشد. این بدان معناست که هیدروموتور فوق برای چرخاندن یک بار به وزن 96kg با بازوی دوران 1m مناسب میباشد. در صورتی که بار مورد نظر بیش از این مقدار باشد و نتوان فشار بیشتری در سیستم ایجاد نمود ، لازم است از هیدروموتوری با حجم جابجایی بزرگتر استفاده نمود. البته باید به خاطر داشت بزرگ شدن حجم موتور نیاز سیستم به مقدار روغن را برای ثبات سرعت، افزایش میدهد.
تعیین سرعت دوران و دبی هیدروموتور:
N(rpm) = 1000 X Q(lit/min) / Vg(cm3)
N(rpm) = 1000 X Q(lit/min) / Vg(cm3)
در این رابطه N سرعت دوران هیدرو موتور، Q دبی مورد نیاز و Vg حجم جابجایی هیدروموتور میباشد.
تعیین توان هیدروموتور :
P (Kw) = T(N.m) X N (rpm) / (9550)
در این رابطه P توان هیدروموتور ، T گشتاور و N سرعت دوران هیدرو موتور میباشد.
لازم به ذکر است روابط فوق بدون در نظر گرفتن بازده مکانیکی و حجمی ارائه شده است. در عمل مقادیر بازده در گشتاور واقعی و توان مصرفی تاثیر میگذارد.
سیلندرهیدرولیک
سیلندرهای هیدرولیک جریان سیال تحت فشار را به حرکت خطی میله پیستون تبدیل میکنند و دارای انواع یککاره و دو کاره میباشند. در نوع یککاره برگشت به موضع اولیه توسط فنر یا نیروی ثقلی بار صورت میپذیرد ولی در نوع دو کاره عمل رفت و برگشت تحت کنترل سیال هیدرولیکی انجام میشود.
در انتخاب سیلندرهای هیدرولیک موارد ذیل باید در نظر گرفته شود:
-
حداکثر فشار کاری سیستم
-
قطر پیستون و میله پیستون
-
نیروی سیلندر
-
حداکثر نیروی سیلندر
-
طول کورس سیلندر
-
حداکثر سرعت سیلندر
-
نحوه نصب سیلندر
-
وجود ضربه گیر
-
نوع و کاربرد سیلندر
مشکلات اساسی در ارتباط با سیلندرهای هیدرولیک
محاسبات نیرو و سرعت سیلندر
برای دستیابی به تناژ مورد نظر ابتدا سطح فشار کاری باید تعیین گردد. برای مثال فشار 120bar در صنعت متداول میباشد. با توجه به فشار کاری و نیروی مورد نیاز، سطح مقطع سیلندر از رابطه ذیل تعیین میگردد.
F (kgf)=P(bar)XA(cm2)
رای مثال برای دستیابی به 5 تن نیرو در فشار 120bar داریم:
5000= 120xA >> A= 41.7 cm2 >> D= 7.3 cm >> D=8 cm (سایز موجود سیلندر)
سرعت حرکت سیلندر متناسب با دبی ورودی به آن تعیین میگردد. با توجه به نیاز سیستم ، سرعت حرکت را طراح مشخص مینماید. معمولا تامین سرعتهای بیش از 0.1m/sec و کمتر از 0.01m/sec نیاز به تمهیدات خاص در سیستم دارد. سرعت سیلندر از رابطه ذیل حساب میشود:
V(m/sec)=Q(lit/sec)/6XA(cm2)
رای مثال برای سرعت سیلندر با قطر 8cm و دبی ورودی 20lit/sec داریم:
A=50.24 >> V= 20/6X50.24 = 0.066 m/sec= 6.6 cm/sec
در صورتیکه سرعت محاسبه شده مطلوب طراح نباشد لازم است مقدار دبی کاهش یابد. برای مثال با ورود 10lit/sec روغن به این سیلندر، سرعت نیز نصف میشود و تا 3.3cm/sec کاهش میابد.
پمپ هیدرولیک
پمپ به عنوان قلب سیستم هیدرولیک، توان مکانیکی را که بوسیله موتورهای الکتریکی یا احتراق داخلی تامین می گردد به توان هیدرولیکی تبدیل می کند. پمپ فقط مولد جریان سیال بوده و سطح فشار ایجاد شده به میزان بار مقاومی که توسط عملگر سیستم هیدرولیک بر آن غلبه میشود، بستگی دارد.
پمپ جابجایی مثبت به ازاء هر دو ر چرخش محور پمپ ،مقدار مشخصی از سیال را به سیستم هیدرولیک ارسال مینماید. پمپ جابجائی مثبت (دبی ثابت و متغییر ) شامل انواع پمپ دنده ای ، پره ای و پیستونی محوری و شعاعی میباشد.
در انتخاب پمپهای با جابجایی ثابت موارد ذیل باید در نظر گرفته شود:
-
قطر دهانه های پمپ
-
فشار کاری در خروجی پمپ
-
فشار کاری در ورودی پمپ
-
سرعت دوران پمپ
-
حجم جابجایی روغن
-
دبی موثر
-
توان موتور محرک پمپ
-
دمای کاری روغن
-
درجه ویسکوزیته
-
فیلتراسیون
|
|
نحوه انتخاب پمپ های هیدرولیک
|
اولین مرحله در انتخاب مدار تغذیه و تعیین پمپ مناسب برای یک کاربرد معین در سیستمهای هیدرولیک، بررسی میزان فشار و جریان مورد نیاز در مدار است. ابتدا منحنی های جریان و فشار در یک سیکل زمانی باید بررسی شود. سپس همزمانی مصرف درالمانهای مختلف تعیین گردد. بدین نحو حداکثر جریان مورد نیاز مشخص میگردد. برای تعیین یک مدار تغذیه مناسب به موارد ذیل باید توجه نمود:
1) در سایزینگ پمپ ها در عمل حدود ده درصد به دبی تعیین شده از طریق محاسبات تئوریک اضافه مینمایند.
2) در انتخاب شیر اطمینان (فشار شکن)، فشار تنظیمی باید ده درصد بیشتر از فشار کاری سیستم باشد.
هر دو مورد (1) و (2) باعث میشود توان بیشتری در سیستم هیدرولیک تزریق شود.
با تعیین فشار کاری و دبی مصرفی روغن، توان مورد نیاز برای الکتروموتور گرداننده پمپ در سیستم با استفاده از فرمول زیر محاسبه میشود :
P(KW) = [Q(lit/min) X p(bar)]/600
در این رابطه P توان ، Q دبی و p فشار میباشد. رابطه فوق بدون در نظر گرفتن راندمانهای مکانیکی و حجمی ارائه شده است.
برای مثال توان الکترو موتور در سیستم هیدرولیکی با فشار کاری 120bar و دبی 30lit/min به صورت زیر محاسبه میشود:
P= 30X120/600 =6 kW
رنج توانهای استاندارد الکتروموتورها(kW)
| 22 |
18.5 |
15 |
11 |
7.5 |
5.5 |
4 |
3 |
2.2 |
1.5 |
با توجه به رنج استاندارد توان الکترو موتورها ، مقدار 7.5kW مناسب میباشد.
|
| |
| مدار Unloading پمپ |
|
Pressure-compensated pump
|
Hi-lo circuit
|
پمپ دنده ای
آموزش هیدرولیک (پمپ دنده ای)
برای سیستمهای ساده با فشار نسبتا" کم ( بار 180-140 یا Mpa 18-14) پمپ دنده ای کاربردی ترین نوع پمپ به شمار می رود. پمپ دنده ای بسیار ساده، مطمئن، نسبتا" ارزان و با حساسیت کم نسبت به گرد و غبار است. پمپ موجود در عکس در جهت نشان داده شده حرکت می کند. هنگامی که دنده ها می چرخند و چرخ دنده های موجود در بخش مکشی به نقطه B (محل خروج اجباری مایع) نزدیک می شوند وکیومی تولید می شود و روغن به داخل فواصل بین چرخ دنده ها سرازیر می شود. روغن موجود در محوظه به قسمت فشاری پمپ منتقل می شود و آنجا پس از گیر افتادن چرخ دنده ها روغن بلاجبار از فواصل بین چرخ دنده ها خارج شده و وارد قسمت خروجی پمپ می شود. حرکت چرخ دنده ها بروی هم مانع برگشت روغن از قسمت فشار به قسمت مکشی پمپ می شود. در نتیجه روغن از قسمت مکشی به قسمت فشار و در امتداد بخش نصب شده چرخهای دنده منتقل می شود. فشار موجود در قسمت فشار بر اساس مقاومت موجود در سیستم تعیین می شود. بیشترین مقاومت در قسمت سیلندر و موتور هیدرولیکی است. برای جلوگیری از ایجاد حباب در اثر پمپاژ مایع فشار موجود در قسمت مکشی نباید از 0.1 تا 0.2 بار (Kpa20-10 ) بالاتر رود. فشار زیر اتمسفر (حداقل فشار مطلق: 0.8 بار یا kpa80)
Gearpump
For simple systems with a relatively low level of pressure (about 140 to 180 bar or 14 to 18 MPa) the gearpump is the most used type of pump. The gearpump is a very simple, reliable, relatively cheap and less dirt sensitive hydraulic pump. The pump in the picture is driven in the indicated direction. As the gears rotate and the teeth at the suction side come clear of the meshing point, a vacuum is created and oil flows into the spaces between the theeth. The oil in the chambers is transported to the pressure side of the pump. There the teeth mesh and the oil is forced out the spaces between the theeth into the output port of the pump. The meshing of the teeth prevents the oil flowing back from the pressure to the suction side of the pump. So the oil is transported from the suction side to the pressure side along the housing side of the gear wheels! The pressure at the pressure side is determined by the resistance in the system. The most important resistance is the load on the hydraulic cilinder or hydraulic motor. In order to prevent cavitation, the pressure at the suction side of the pump should not exceed 0.1 to 0.2 bar (10 to 20 kPa) below atmospheric pressure (minimim absolute pressure: 0.8 bar or 80 kPa).
نظرات ()
