طرح توجیه فنی، مالی، اقتصادی جک های هیدرولیکی

خلاصه طرح 

مقدمه

امروزه در بسیارى از فرآیندهاى صنعتی، انتقال قدرت آن هم به صورت کم هزینه و با دقت زیاد مورد نظر است، در همین راستا بکارگیرى سیال تحت فشار در انتقال و کنترل قدرت در تمام شاخه هاى صنعت رو به گسترش است. استفاده از قدرت سیال به دو شاخه مهم هیدرولیک و نیوماتیک ( که جدیدتر است ) تقسیم می شود.

از نیوماتیک در مواردى که نیروهاى نسبتاً پایین (حدود یک تن) و سرعت هاى حرکتی بالا مورد نیاز باشد (مانند سیستمهایی که در قسمتهاى محرک رباتها بکار می روند) استفاده می کنند در صورتی که کاربردهاى سیستمهاى هیدرولیک عمدتاً در مواردى است که قدرت هاى بالا و سرعت هاى کنترل شده دقیق مورد نظر باشد (مانند جک هاى هیدرولیک، ترمز و فرمان هیدرولیک و...).

حال این سوال پیش میاید که مزایاى یک سیستم هیدرولیک یا نیوماتیک نسبت به سایر سیستمهاى مکانیکی یا الکتریکی چیست؟ در جواب می توان به موارد زیر اشاره کرد:

.1 طراحی ساده

.2 قابلیت افزایش نیرو

.3 سادگی و دقت کنترل

.4 انعطاف پذیرى

.5 راندمان بالا

.6 اطمینان

در سیستم هاى هیدرولیک و نیوماتیک نسبت به سایر سیستمهاى مکانیکی قطعات محرک کمترى وجود دارد و می توان در هر نقطه به حرکت هاى 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 می گیرد ولی در سیستمهاى مکانیکی دیگر براى انتقال قدرت از اجزایی مانند بادامک، چرخ دنده، گاردان، اهرم، کلاچ و... استفاده می کنند.

در این سیستم ها می توان با اعمال نیروى کم به نیروى بالا و دقیق دست یافت همچنین می توان نیرو هاى بزرگ خروجی را با اعمال نیروى کمی (مانند بازو بسته کردن شیرها و ...) کنترل نمود. استفاده از شیلنگ هاى انعطاف پذیر، سیستم هاى هیدرولیک و نیوماتیک را به سیستم هاى انعطاف پذیرى تبدیل می کند که در آنها از محدودیتهاى مکانی که براى نصب سیستم هاى دیگر به چشم می خورد خبرى نیست. سیستم هاى هیدرولیک و نیوماتیک به خاطر اصطکاک کم و هزینه پایین از راندمان بالایی برخوردار هستند، همچنین با استفاده از شیرهاى اطمینان و سوئیچ هاى فشارى و حرارتی می توان سیستمی مقاوم در برابر بارهاى ناگهانی، حرارت یا فشار بیش از حد ساخت که نشان از اطمینان بالاى این سیستم ها دارد.

اکنون که به مزایاى سیستم هاى هیدرولیک و نیوماتیک پی بردیم به توضیح ساده اى در مورد طرز کار این سیستمها خواهیم پرداخت.

براى انتقال قدرت به یک سیال تحت فشار (تراکم پذیر یا تراکم ناپذیر) احتیاج داریم که توسط پمپ هاى هیدرولیک می توان نیروى 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 می گیرند.

بعد از کنترل فشار و تعیین جهت جریان توسط شیرها سیال تحت فشار به سمت عملگرها ( سیلندرها یا موتورهاى هیدرولیک ) هدایت می شوند تا قدرت سیال به نیروى مکانیکی مورد نیاز (به صورت خطی یا دورانی ) تبدیل شود.

اساس کار تمام سیستم هاى هیدرولیکی و نیوماتیکی بر قانون پاسکال استوار است. قانون پاسکال:

فشار سرتاسر سیال در حال سکون یکسان است .(با صرف نظر از وزن سیال) در هر لحظه فشار استاتیکی در تمام جهات یکسان است.

فشار سیال در تماس با سطوح بصورت عمودى وارد می گردد.

کار سیستم هاى نیوماتیک مشابه سیستم هاى هیدرولیک است فقط در آن به جاى سیال تراکم ناپذیر مانند روغن از سیال تراکم پذیر مانند هوا استفاده می کنند. در سیستم هاى نیوماتیک براى دست یافتن به یک سیال پرفشار، هوا را توسط یک کمپرسور فشرده کرده تا به فشار دلخواه برسد سپس آن را در یک مخزن ذخیره می کنند، البته دماى هوا پس از فشرده شدن به شدت بالا می رود که می تواند به قطعات سیستم آسیب برساند لذا هواى فشرده قبل از هدایت به خطوط انتقال قدرت باید خنک شود. به دلیل وجود بخار آب در هواى فشرده و پدیده میعان در فرایند خنک سازى باید از یک واحد بهینه سازى براى خشک کردن هواى پر فشار استفاده کرد.

اکنون بعد از آشنایی مختصر با طرز کار سیستم هاى هیدرولیکی و نیوماتیکی به معرفی اجزاى یک سیستم هیدرولیکی و نیوماتیکی می پردازیم.

اجزاى تشکیل دهنده سیستم هاى هیدرولیکی: -1 مخزن : جهت نگهدارى سیال

-2 پمپ : جهت به جریان انداختن سیال در سیستم که توسط الکترو موتور یا -3 موتور هاى احتراق داخلی به کار انداخته می شوند.

-4 شیرها : براى کنترل فشار ، جریان و جهت حرکت سیال -5 عملگرها : جهت تبدیل انرژى سیال تحت فشار به نیروى مکانیکی مولد کار (سیلندرهاى هیدرولیک

براى ایجاد حرکت خطی و موتور هاى هیدرولیک براى ایجاد حرکت دورانی). شکل زیر یک سیستم هیدرولیکی را نشان می دهد.

اجزاى تشکیل دهنده سیستم هاى نیوماتیکی: -1 کمپرسور -2 خنک کننده و خشک کننده هواى تحت فشار

-3 مخزن ذخیره هواى تحت فشار

-4 شیرهاى کنترل

-5 عملگرها شکل زیر یک سیستم نیوماتیکی را نشان میدهد

یک مقایسه کلی بین سیستمهاى هیدرولیک و نیوماتیک:

-1 در سیستم هاى نیوماتیک از سیال تراکم پذیر مثل هوا و در سیستم هاى هیدرولیک از سیال تراکم ناپذیر مثل روغن استفاده می کنند.

-2 در سیستم هاى هیدرولیک روغن علاوه بر انتقال قدرت وظیفه روغن کارى قطعات داخلی سیستم را نیز بر عهده دارد ولی در نیوماتیک علاوه بر روغن کارى قطعات، باید رطوبت موجود در هوا را نیز از بین برد ولی در هر دو سیستم سیال باید عارى از هر گونه گرد و غبار و نا خالصی باشد.

-3 فشار در سیستم هاى هیدرولیکی به مراتب بیشتر از فشار در سیستم هاى نیوماتیکی می باشد، حتی در مواقع خاص به 1000 مگاپاسکال هم می رسد، در نتیجه قطعات سیستم هاى هیدرولیکی باید از مقاومت بیشترى برخوردار باشند.

-4 در سرعت هاى پایین دقت محرک هاى نیوماتیکی بسیار نامطلوب است در صورتی که دقت محرک هاى هیدرولیکی در هر سرعتی رضایت بخش است.

-5 در سیستم هاى نیوماتیکی با سیال هوا نیاز به لوله هاى بازگشتی و مخزن نگهدارى هوا نمی باشد. -6 سیستم هاى نیوماتیک از بازده کمترى نسبت به سیستمهاى هیدرولیکی برخوردارند.