مدارهای سری و موازی در هیدرولیک 4

مدارهای سری و موازی در هیدرولیک 4 ادامه مطلب مدارهای سری و موازی در هیدرولیک 3 بوده و در این قسمت به بررسی تغییرات فشار در زمان توقف یک عدد جک و پدیده تشدید فشار پرداخته خواهد شد.

حال به بررسی پارامتر فشار و تغییرات آن پرداخته میشود.

فرض کنید که جک Y به دلیل افزایش میزان بار روی شفت آن قادر به حرکت نمی‌باشد. بنابراین جک X هم نمیتواند حرکت کند.

برای ساده سازی این مورد، یک عدد شیر 2/2 با موضع وسط باز در خروجی قسمت جلوی جک Y قرار داده شده است. با فعال سازی این شیر، روغن نمیتواند از این مسیر به مخزن باز گردد و به همین دلیل جک Y و به تبع آن، جک X نیز قادر به حرکت نخواهند بود. (شکل 17)

17
شکل 17 – مدارهای سری و موازی در هیدرولیک 4

پرسش این است که چه تغییراتی در میزان فشار در قسمت های مختلف مدار رخ خواهد داد.

قبلن گفته شد که که بیشینه فشار کاری قابل تحمل برای پمپ 160 بار است. بنابر این با تغییر وضعیت شیر کنترل مسیر و صدور فرمان Extend شدن جک ها، روغن به قسمت پشت پیستون جک X وارد می شود. اما به دلیل مسدود بوده خروجی جک Y، هیچ کدام از جک ها قادر به حرکت نیستند.

حال میخواهیم مقدار نیرویی را که روغن با فشار 160 بار به پیستون جک X وارد میکند را محاسبه نماییم.

مقدار نیرو با استفاده از رابطه شکل 18 محاسبه میشود

18
شکل 18 – مدارهای سری و موازی در هیدرولیک 4

که در آن:

F : نیرو، بر حسب نیوتن

P : فشار، برحسب پاسکال

A : سطح مقطع، بر حسب متر مربع است.

چنانچه بخواهیم از واحد Bar برای فشار استفاده شود، نیرو بر حسب دکا نیوتن و سطح مقطع بر حسب سانتی متر مربع خواهد بود.

از آنجا که سطح مقطع پشت پیستون جک ها معادل 28.27 سانتی متر مربع است لذا خواهیم داشت:

FX = Pp * Ac = 160 * 28.27 = 4523.2 daN

مشخص است که همین نیرو توسط سطح مقطع جلوی پیستون به روغن موجود در قسمت جلوی پیستون اعمال شده و تولید فشار خواهد کرد که فشار را با استفاده از رابطه زیر محاسبه خواهد شد

Pxr = Fx / Ar = 4523.2 / 25.13 = 179.9 bar

مشاهده میشود که فشار قسمت جلوی پیستون جک X افزایشی معادل 20 بار نسبت به فشار پمپ داشته است. این افزایش فشار با اصلی به نام ” تشدید فشار”  (Pressure Intensify) شناخته میشود.

بنابر این روغن با فشار 179.9 بار به پشت پیستون جک Y اعمال میشود. نیروی اعمال شده بر پیستون جک Y به شکا زیر محاسبه خواهد شد:

Fy = Pxr * Ac = 179.9 * 28.27 = 5085.7 daN

و این نیروی تولیدی به روغن محبوس موجود در قسمت جلوی پیستون جک Y نیز وارد شده و باعث افزایش فشار خواهد شد.

مقدار فشار تولید شده در قسمت جلوی جک Y به صورت زیر محاسبه میشود:

Pyr = Fy / Ar = 5085.7 / 25.13 = 202.3 bar

مشاهده میشود که میزان فشار در قسمت جلوی پیستون جک Y به مقدار 202.3  بار، افزایش یافته است.

ادامه مطلب مدارهای سری و موازی در هیدرولیک 4 …

ذکر این نکته ضروری است که این افزایش فشار به صورت تئوری محاسبه شده و در آن هیچ گونه ضریب اصطکاک داخلی بین پیستون و بدنه داخلی جک لحاظ نگردیده و همچنین هیچ گونه بار خارجی بر روی شفت جک در نظر گرفته نشده است.

در یک سیستم واقعی و بدون در نظر گرفتن بار خارجی، مقادیر فشار در حدود 8 تا 10 درصد بیشتر از مقادیر محاسبه شده خواهند بود.

متاسفانه در اکثر مواقع، طراحان آماتور سیستمهای هیدرولیک، این مقادیر را در محاسبات خود لحاظ نمی‌کنند که این امر میتواند باعث بروز خرابی و یا ترگیدگی شلنگها، لوله ها و سایر اجزاء سیستم هیدرولیک شود.

در شکل 19، تصویر جک های X و Y که در نرم افزار شبیه‌سازی قرار داده شده اند نمایش داده شده اند. در این شبیه سازی هیچ گونه بار خارجی بر روی شفت جکها قرار نگرفته است و تنها ضریب اصطکاک پیستون و بدنه داخلی جکها و همینطور مقاومت هیدرولیکی شیر کنترل مسیر اعمال شده است. ذکر این نکته ضروری است که مقدار فشار باز شدن شیر ایمنی در حدود 250 بار تنظیم شده تا بدینوسیله قرائت مقدار افزایش فشار در جک ها بدون عمل کردن شیر ایمنی مقدور گردد.

در شکل 19 مشاهده میگردد که فشار در قسمت جلوی جک X معادل 181 بار و در قسمت جلوی جک Y در حدود 219 بار افزایش یافته است.

19
شکل 19 – مدارهای سری و موازی در هیدرولیک 4

ادامه مطلب مدارهای سری و موازی در هیدرولیک 4 …

حال به بررسی سرعت و نیز تغییرات فشار در حالت Retract جک ها پرداخته خواهد شد. به خاطر داشته باشید که در زمان Extend شدن، جک X به طور کامل و به میزان 500 میلیمتر (کورس جک) Extend شد اما اندازه Extend شدن جک Y به چه میزان صورت گرفت.

برای محاسبه مقدار جابجایی جک Y، ابتدا باید مقدار روغن وارد شده به قسمت پشت پیستون آن محاسبه شده و سپس مقدار به دست آمده بر سطح مقطع پشت پیستون این جک تقسیم گردد. بنابر این خواهیم داشت:

VOL xr = Strokx * Ar = 500 * 25.13 = 12565 cm3

Strok y = VOL xr / Ac = 12565 / 28.27 = 444.4 mm

بنابراین جک Y تنها به میزان 444 میلیمتر Extend شده است.

در حالت Retract  ابتدا روغن از طریق شیر کنترل مسیر به قسمت جلوی پیستون جک Y وارد میشود.

از آنجا که دبی پمپ 10150 سانتی متر مکعب است لذا سرعت حرکت جک Y به صورت زیر محاسبه خواهد شد:

Vyr = Qp / Ar = 10150 / 25.13 = 403.8 cm/min

حال باید مقدار دبی که از طریق پشت پیستون جک Y به قسمت جلوی پیستون جک X وارد میشود را محاسبه نمود و خواهیم داشت:

Qy-x = Vyr * Ac = 403.8 * 28.27 = 11415.4 cm3 / min

با وارد شده روغن با این دبی به قسمت جلوی جک X، سرعت Retract این جک به صورت زیر محاسبه خواهد شد:

Vxr = Qy-x / Ar = 11415.4 / 25.13 = 454.2 cm/min

مشاهده میشود که بر خلاف حالت Extend شدن جک ها، که سرعت جک Y بیشتر از جک X بود، سرعت Retract جک X بیشتر از سرعت Retract جک Y است.

در شکل 20 ، جک های شبیه سازی شده در نرم افزار، در حالت Retract نمایش داده شده اند.

20
شکل 20 – مدارهای سری و موازی در هیدرولیک 4

در شکل  21 ، همین مدار هیدرولیک با استفاده از جکهای دوطرفه دو سر شفت (Double Acting – Double Ended Cylinders) نمایش داده شده است.

21
شکل 21 – مدارهای سری و موازی در هیدرولیک 4

چنانچه حرکت هماهنگ و کاملن یکسان دو عدد جک هیدرولیک، مد نظر طراحان باشد، یکی از بهترین روشهای سنکرون کردن حرکت جکها، استفاده از جک های دو طرفه دو سر شفت در یک مدار سری خواهد.

در شکل 22 این جک ها در حال حرکت به سمت راست و در شکل 23 در حال حرکت به سمت چپ نمایش داده شده اند.

مشاهده میگردد که در این مدار، سرعت و نیروی اعمالی توسط جک ها کاملن یکسان خواهد بود.

22
شکل 22 – مدارهای سری و موازی در هیدرولیک 4
23
شکل 23 – مدارهای سری و موازی در هیدرولیک 4

همچنین در این سیستم در صورت متوقف شدن حرکت جک ها به دلیل افزایش بار خروجی و یا مسدود شدن پورتهای هر کدام از خروجی جک ها، هیچ گونه افزایش فشاری رخ نخواهد داد و حداکثر فشار، فشار بیشینه پمپ خواهد بود.

این مطلب در شکل 24، با مسدود شدن پورت خارجی جک Y ، نمایش داده شده است و مشاهده میگردد که مقدار فشار در هر سه گیج فشار در حدود 161 بار می باشد.

24
شکل 23 – مدارهای سری و موازی در هیدرولیک 4

امید است مطلب مدارهای سری و موازی در هیدرولیک 4 برای شما کاربر گرامی مفید واقع شده باشد.

برای مشاهده مطلب سنکرون کردن حرکت جک ها اینجا کلیک نمایید.

در صورت تمایل به مطالعه مطالب آموزشی مشابه مدارهای سری و موازی در هیدرولیک 4 ، به بخش مطالب آموزشی وب سایت یا کانال اینستاگرام شرکت به آدرس Instagram.com/AltonSegal مراجعه فرمایید

‫0/5 ‫(0 نظر)