صفحات هیدرونیکی سیلندرهای هیدرولیکی و محسبات آنها

مقدمه
هیدرولیک یکی از علوم مهندسی است که به بررسی رفتار سیالات (آب، روغن و...) می‌پردازد. 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.

1- پرسهاي هيدروليكي

پرسهاي هيدروليك نيروي خود را از حركت يك پيستون در داخل يك سيلندر به دست مي آورند. اين حركت زماني ايجاد ميشود كه يك سيال تحت فشار وارد محفظه سيلندر شود. وضعيت سيال توسط پمپ و شيرهائي جهت افزايش، كاهش و يا حفظ فشار به صورت مورد نياز درآمده و ميتواند نيروي لازم براي به حركت درآوردن پيستون را فراهم كند. بنابراين نيروي موجود در پرس هيدروليك با حداكثر فشار موجود در سيلندر تعيين ميشود.پرسهاي هيدروليك قادرند تناژ كامل خود را در هر وضعيتي از حركت سيلندرها به قطعه كار اعمال نمايند. همچنين طول حركت سيلندرها را ميتوان در هر حدي از مسير حركت محدود ساخت. اين در حالي است كه در پرس هاي مكانيكي تناژ كامل را تنها در انتهاي مسير حركت ضربه زدن ميتوان كسب نمود. همچنين مسير حركت ضربه زدن در اين پرس ها مقدار ثابتي است.

ويژگيهاي پرسهاي هيدروليك را به صورت ذيل ميتوان خلاصه نمود:
1- تغيير و تنظيم سرعت كورس در حالت ايجاد نيروي ثابت
2- تنظيم نيروي وارده به ميزان مورد نياز
3- اندازه گيري و كنترل الكترونيكي نيروي وارده طي فاصله كورس
تناژ پرس
تناژ يك پرس هيدروليكي عبارت است از حداكثر نيروئي كه سيلندر اصلي آن ميتواند به قطعه كار اعمال نمايد. معمولاً براي تعيين تناژ مورد نياز پرس بايد روي رفتار قطعه كار و فرآيند اعمالي روي آن مطالعه نمود. براي مثال در برشكاري ورق، جنس آن و سطح برش نقش مهمي را در حداكثر نيروي لازم برشكاري ايفا ميكنند. در پرس كمپاكت پودر، نوع پودر، دانسيته و استحكام نهائي قطعه فاكتورهاي مهم تعيين كننده حداكثر نيروي مورد نياز ميباشند.

تعيين فشار كاري سيستم

براي تعيين سطح فشار در يك سيستم هيدروليك بايد در نظر داشت كه با بالا بردن فشار ميتوان از المانهاي هيدروليكي كوچكتري براي رسيدن به تناژ مورد نظر، استفاده نمود. همچنين قطر لوله ها را ميتوان كوچكتر انتخاب نمود. در نتيجه، هزينه ساخت پرس كاهش مي يابد. از طرف ديگر با افزايش فشار، روغن در سيستم زودتر داغ ميكند، نشتي ها بيشتر و اصطكاك و سايش نيز افزايش مي يابد. در نتيجه فاصله انجام سرويس ها بايد كوتاهتر شود. همچنين نويز و پيكهاي فشاري نيز افزايش يافته و خواص مطلوب ديناميكي سيستم كاهش مي يابد.در مجموع پس از برآوردهاي اوليه نوع كاركرد پرس، براي دستيابي به يك شرايط مطلوب كاري انتخاب يكي از فشارهاي 160, 100 يا 200 bar معمول ميباشد.

اجزاء اصلي سيستم هيدروليك پرس

سيستم هيدروليك پرسها شامل اجزاء اصلي ذيل ميباشد:

1- سيلندرهاي هيدروليك

2- پمپ

3- موتور الكتريكي

4- روغن هيدروليك

5- لوله و اتصالات

6- شيرهاي راه دهنده روغن

7- شيرآلات كنترل دبي و فشار روغن

8- مخزن روغن

در ادامه نكات مهم مربوط به طراحي، انتخاب و تعيين نوع المانهاي هيدروليك شرح داده ميشود:

نحوه انتخاب سيلندرهاي هيدروليك

در انتخاب سيلندرهاي هيدروليك موارد ذيل بايد در نظر گرفته شود:

1-حداكثر فشار كاري سيستم

رنج فشار كاري استاندارد براي المانهاي هيدروليك به صورت 600bar,500,400,315,250,200,160,100,63,40,25 ميباشد. با اينحال سازنده هاي مختلف بعضا رنجهاي محدودتر يا متنوع تري را انتخاب ميكنند. براي مثال ركسروت محدوده فشار كاري سيلندرهاي خود را به صورت 350bar,250,105 قرار داده است. فشارهاي مذكور حداكثر فشاريست كه مصرف كننده مجاز است به سيلندر اعمال نمايد.

2-قطر پيستون و ميله پيستون

ميزان نيرويي كه يك سيلندر هيدروليكي ميتواند توليد كند، تابع فشار كاري و سطح پيستون آن ميباشد. هر چه قطر پيستون بزرگتر در نظر گرفته شود نيرويي كه سيلندر ميتواند توليد كند بزرگتر خواهد بود. اين موضوع براي سطح ميله پيستون به صورت معكوس است يعني هر چه قطر ميله پيستون بيشتر باشد سطح موثر اعمال نيرو در جلوي سيلندر كاهش ميابد و سيلندر در برگشت نيروي كمتري توليد ميكند. در جدول(1) محدوده قطرهاي مختلف براي پيستون و ميله پيستون مربوط به محصولات ركسروت نشان داده شده است. براي مثال سيلندري كه قطر پيستون آن 63mm و قطر ميله پيستون آن 28mm ميباشد در جدول به صورت 63/28 نمايش داده شده است.