سیستم های هیدرولیکی

سیستم های هیدرولیکی

سیستم های هیدرولیکی

 

سیستم های هیدرولیکی برای کارهایی با شرایط زیر مناسب است ؛

-کارهایی با نیروهای زیاد،

-دقت بالا

-حرکت یکنواخت مورد نیاز باشد.

سیستم های هیدرولیکی نوعا با فشارهای  ( psi  ۵۰۰  – ۵۰۰۰   ( ۳۵ – ۳۵۰ bar کار می کند .

این سیستم ها قادر است هزاران پوند نیرو ایجاد نمایند. هنگامی که در این سیستم ها از تجهیزات کنترل الکترونیکی استفاده می شود، میتوان سرعت حرکت عمل گردها را به دقت کنترل کرده و در مکان های دلخواه به دقت حرکت آنها را متوقف نمود.

قانون پاسکال

اصل اساسی حاکم بر انرژی سیالات است. این قانون درباره هیدروستاتیک، یا  انتقال نیرو از طریق یک مایه تحت فشار است.

قانون پاسکال به صورت ساده به این شرح است:

فشار وارد در یک سیال، درون سیال در همه جهاد منتشر می شود .

این فشار به صورت عمودی در تمام سطوح ظرف حاوی سیال وارد می شود.

(در زیر بلاگ شکل آن توضیح داده شده است)

همانطور که در شکل ملاحظه می شود یک نیروی F به پیستون وارد شده است . این نیرو فشاری در سیال درون ظرف ایجاد می کند. این فشار در تمام جهات برابر است و به صورت عمودی بر جداره های ظرف وارد میشود.
 در سیستم های استاتیک، اغلب سیالات در حال حرکت هستند، ولی فشار سیال است که نیرو و انرژی را انتقال میدهد، نحوه حرکت سیال.

سیستم های هیدرودینامیک

سیستم هایی که در آنها حرکت سیال باعث انتقال نیرو میشود ،سیستمهای هیدرودینامیک نام دارد.

در این سیستم ها، سرعت سیال یا انرژی جنبشی آن تبدیل به انرژی مکانیکی می شود.

انرژی جنبشی به مکانیکی معمولا به شکل حرکت دورانی تبدیل می شود .

 

در سیستم‌های هیدرودینامیک سیال ، فشار قابل ملاحظه ای ندارد . ( برعکس سیستم های هیدرواستاتیک).

مثالی ساده و قدیمی از یک سیستم هیدرو داینامیک، آسیاب آبی است . در این وسیله سرعت آبی که به صورت عمودی یا افقی در جریان است ، چرخ آسیاب را برای خرد کردن گندم یا انجام عمل دیگری به گردش در می آورد.

مثال جدیدتر از سیستم هیدرودینامیک توربین بخار است .  در این سیستم با عبور بخار از بین پره های توربین با سرعت زیاد، الکتریسیته تولید می شود. اغلب سیستم های هیدرولیکی و پنوماتیکی صنعتی از سیال تحت فشار استفاده می شود .  به همین منظور جزء سیستم های هیدرواستاتیک محسوب می‌شوند.

برای ایجاد ارتباط بین نیرو و فشار ، لازم است قانون پاسکال از نظر کمی بررسی گردد. در این حالت به صورت حاصل تقسیم نیرو بر سطح تعریف می شود.

P = F/A

                                F = نیرو             A = سطح موثر              P= فشار

 

رایج ترین آحاد برای اندازه گیری و بیان فشار در سیستم آحاد امریکایی و متریک در جدول زیر ارائه شده است.

 

واحد پوند بر اینچ مربع با psi نشان داده می شود. واحد نیوتن بر متر مربع را معمولاً پاسکال Pa می نامند.

واحد دیگری که برای بیان فشار توسط صنایع اروپایی به کار می رود، بار bar نام دارد .

یک بار معادل آن ۱۰۰۰۰۰ pa  است .

 ۱bar= 100000Pa

در اندازه گیری پیستون ها معمولاً قطر آن ها اندازه گیری می شود :

اگر فرض شود که پیستون به صورت دایره ساخته شده، می توان به راحتی سطح پیستون را با فرمول زیر محاسبه کرد.

A=(3.142*D۲)/۴

که در آن:

D= قطر پیستون

۳.۱۴۲ عدد پی می باشد که در محاسبه سطح ، مسافت ، حجم اجسام دایره مورد استفاده قرار می گیرد .

سیلندرهای هیدرولیک معمولا براساس اندازه ی قطر پیستون آنها محاسبه می شود.

این اندازه گیری بر حسب میلی متر  می باشد.

میلی متر برابر یک هزارم متر است.

با توجه به اینکه واحد نیوتن بر متر مربع خیلی کوچک است، معمولا فشار را در سیستم آحاد متریک بر حسب کیلو پاسکالبیان می شود .

کیلوپاسکال را ۱ KPA = 1000 PA = KPA نیز بیان می شود.
یکی از ویژگی های کاربردی انتقال سیالات، قابلیت تغییر میزان نیرو به هنگام انتقال نیرو است . این امر به آسانی قابل انجام می باشد .

برای این کار کافی است اندازه پیستون خروجی را بزرگتر یا کوچکتر از پیستون ورودی انتخاب کرد.

ولی باید یادآوری کرد که طبق قانون فیزیک ، هیچ وقت چیزی را از هیچ نمی توان ایجاد کرد. این مسئله در   در زندگی طبیعی نیز صدق می کند

اگر در سیستم نیروی افزایش یافته، حتماً کمیت دیگری کاهش یافته است.

برای توضیح بیشتر این پدیده، بهتر است مفهوم کار را بررسی کنیم. کار، معیاری برای اندازه گیری انرژی صرف شده است. در یک سیستم فیزیکی کار به صورت حاصل ضرب نیرو در مسافت طی شده (جابجایی در اثر نیرو) نوشته می شود.
فرمول کار به صورت زیر می باشد:

W = F . D

F = نیرو ( N )

D = مسافت طی شده ( M )

W = کار ( N . M )

طبق قوانین اولیه مکانیک انرژی خروجی یک سیستم نمی‌تواند بیش از انرژی وارد شده باشد .

اگر در این تبدیل یا انتقال انرژی اتلافی وجود نداشته باشد کار انجام شده ثابت باقی می ماند.