تحقیق مقاله پرس های هیدرولیکی

پرسهای هیدرولیکی

پرسهای هیدرولیک نیروی خود را از حرکت یک پیستون در داخل یک سیلندر به دست می آورند. این حرکت زمانی ایجاد میشود که یک سیال تحت فشار وارد محفظه سیلندر شود. وضعیت سیال توسط پمپ و شیرهائی جهت افزایش، کاهش و یا حفظ فشار به صورت مورد نیاز درآمده و می تواند نیروی لازم برای به حرکت درآوردن پیستون را فراهم کند. بنابراین نیروی موجود در پرس هیدرولیک با حداکثر فشار موجود در سیلندر تعیین می شود.

پرسهای هیدرولیک قادرند تناژ کامل خود را در هر وضعیتی از حرکت سیلندرها به قطعه کار اعمال نمایند. همچنین طول حرکت سیلندرها را می توان در هر حدی از مسیر حرکت محدود ساخت. این در حالی است که در پرس های مکانیکی تناژ کامل را تنها در انتهای مسیر حرکت ضربه زدن می توان کسب نمود. همچنین مسیر حرکت ضربه زدن در این پرس ها مقدار ثابتی است.
ویژگیهای پرسهای هیدرولیک را به صورت ذیل می توان خلاصه نمود:

تغییر و تنظیم سرعت کورس در حالت ایجاد نیروی ثابت

تنظیم نیروی وارده به میزان مورد نیاز

3- اندازه گیری و کنترل الکترونیکی نیروی وارده طی فاصله کورس

پرس هیدرولیک Hydraulic press

پرس هیدرولیک مکانیزمی هیدرولیکی برای به کار بستن نیروی بالا رونده یا فشاری زیاد می باشد و معمول ترین و کارآمد ترین نوع از پرس های مدرن می باشند. پرس هیدرولیک بر اساس اصل پاسکال کار می کند: فشار در سراسر یک سیستم بسته یکسان است.

این ماشین توسط مخترعی انگلیسی به نام ژوزف براما در سال 1874اختراع شد. به همین دلیل در برخی کشورها به نام پرس براما Bramah شناخته می شود.

پرس های هیدرولیک نیروی خود را از حرکت یک پیستون در داخل یک سیلندر به دست می آورند. این حرکت زمانی ایجاد می شود که یک سیال تحت فشار توسط یک پیستون بزرگ وارد محفظه سیلندر می شود. وضعیت سیال توسط پمپ و شیرهایی جهت افزایش، کاهش و یا حفظ فشار به صورت مورد نیاز درآمده و می تواند نیروی لازم برای به حرکت درآوردن پیستون کوچک تر را فراهم کند.

پرس های هیدرولیک قادرند تناژ کامل خود را در هر وضعیتی از حرکت سیلندرها به قطعه کار اعمال نمایند. همچنین طول حرکت سیلندرها را می توان در هر حدی از مسیر حرکت محدود ساخت. این در حالی است که در پرس های مکانیکی تناژ کامل را تنها در انتهای مسیر حرکت ضربه زدن می توان کسب نمود. همچنین مسیر حرکت ضربه زدن در این پرس ها ثابت است.

ویژگی های پرس های هیدرولیک را به صورت زیر می توان خلاصه نمود:

تغییر و تنظیم سرعت کورس در حالت ایجاد نیروی ثابت

تنظیم نیروی وارده به مقدار مورد نیاز

اندازه گیری و کنترل نیروی وارده طی فاصله کورس

تناژ پرس:

تناژ یک پرس هیدرولیکی عبارت است از حداکثر نیرویی که سیلندر اصلی آن می تواند به قطعه کار اعمال نماید. معمولا برای تعیین تناژ مورد نیاز پرس باید روی رفتار قطعه کار و فرآیند اعمالی روی آن مطالعه نمود. برای مثال در برش کاری ورق، جنس آن و سطح برش نقش مهمی را در حداکثر نیروی لازم برش کاری بازی می کنند. در پرس کمپاکت پودر، نوع پودر، چگالی و استحکام نهایی قطعه فاکتورهای مهم تعیین کننده حداکثر نیروی مورد نیاز می باشند.

کاربرد پرس هیدرولیک:

تولیدکنندگان در صنایع مختلف از پرس هیدرولیک برای شکل دادن محصولات، قالب گیری، پرس کردن، پانچ کردن و... استفاده می کنند. پرس هیدرولیک به کاربران اجازه کنترل نیروی مورد نیازی که باید روی ماده جهت قالب گیری، پرس، پانچ و... اعمال شود را می دهد. پرس هیدرولیک نقش بسیار مهمی را در فرآیند ساخت فلزات بازی می کند چون کارهای تکراری و سخت را با حرکات خیلی نرم و روان و با سرعت دلخواه انجام می دهد.

پرس های هیدرولیک می توانند طوری ساخته شوند که رو به بالا، یا به طرفین یا بر سمت پایین اعمال نیرو کنند. در کل پرس های هیدرولیک سرمایه و هزینه های عملیاتی کمتری نسبت به تکنولوژی های دیگر پرس دارند. امروزه آخرین تکنولوژی های سنسورهای الکتریکی هم به پرس ها افزوده شده تا ضریب ایمنی دستگاه های پرس را بالاتر ببرد.

شرکت ماشین سازی پویابرش :

طراحی وساخت انواع پرس هیدرولیک نیمه سنگین پرس برک و پرس هیدرولیک دروازه ای در تناژهای بالا مناسب برای کششهای عمیق،فرم دهی ، صنایع اتومبیل؛خطوط تولید آجر -سرامیک-سنگهای مصنوعی و.....شرکت ماشین سازی پویابرش با طراحی پرس های هیدرولیک چند تکه یا باز شونده گام بلندی را درساخت پرس های هیدرولیک بر داشته است مزایای این پرس ها عبارتند از:1-بالا بردن ضریب استحکام و ایمنی تا 25% 2- کاهش تنشهای نا گزیر از جوشکاری وبرشکاری (قبل از تنش گیری) 3-سهولت در نصب و راه اندازی 4- سهولت در تعمیر و نگهداری پرس 5-انعطاف پذیری بالا تر و سهولت در بستن قالب 6-امکان تعویض یا تعمیر عضو یا منطقه آسیب دیده پرس بدون نیاز به اسقاط کردن یابرشکاری,ماشین کاری وجوشکاری مجدد7-در هنگام حمل پرس هیدرولیک از ترافیکی شدن محموله پرس جلوگیری گردد محصولات: پرس هیدرولیک 400تن؛پرس هیدرولیک 500تن؛پرس هیدرولیک 600تن؛پرس هیدرولیک 800تن؛پرس هیدرولیک 1000تن؛پرس هیدرولیک1200تن؛پرس هیدرولیک 1500تن؛پرس هیدرولیک 2000تن؛پرس هیدرولیک 3000تن؛با ابعاد میز گوناگون و کورس های مختلف.....
پرس هیدرولیک

هیدرولیک از کلمه یونانی " هیدرو " مشتق گردیده است و این کلمه بمعنای جریان حرکات مایعات می باشد. در قرون گذشته مقصود از هیدرولیک فقط آب بوده و البته بعدها عنوان هیدرولیک مفهوم بیشتری بخود گرفت و معنی ومفهوم آن بررسی در مورد بهره برداری بیشتری از آب و حرکت دادن چرخ های آبی و مهندسی آب بوده است. مفهوم هیدرولیک در این قرن دیگر مختص به آب نبوده بلکه دامنه وسیعتری بخود گرفته و شامل قواعد و کاربرد مایعات دیگری ، بخصوص " روغن معدنی " میباشد ، زیرا که آب بعلت خاصیت زنگ زدگی ، در صنایع نمی تواند بعنوان انرژی انتقال دهنده مورداستفاده قرار گیرد و بعلت آنکه روغن خاصیت زنگ زدگی دارد ، امروزه در صنایع از آن بخصوص برای انتقال انرژی در سیستم کنترل استفاده بسیار میگردد. بطور خلاصه میتوان گفت: فنی که انتقال و تبدیل نیرو را توسط مایعات انجام دهد " هیدرولیک " نامیده میشود. از آنجائیکه هیدرولیک آبی دارای خاصیت زنگ زدگی است لذا در صنایع از هیدرولیک روغنی هم بخاطر روغن کاری قطعات در حین کار و هم بخاطر انتقال انرژی در سیستم های کنترل استفاده میشود . وقتیکه در صنعت از هیدرولیک نام برده میشود ، مقصود همان " هیدرولیک روغنی " می باشد . بطور دقیق میتوان گفت که : حوزه کاربرد هیدرولیک روغنی استفاده از انرژی دینامیکی و استاتیکی آن بوده و در مهندسی کنترل برای انتقال زیگنال ها و تولید نیرو می باشد. وسائل هیدرولیکی که نحوه استفاده هیدرولیک را در صنعت میسر میسازد خود دارای تاریخچه بسیار قدیمی میباشد. یکی از قدیمی ترین این وسائل ، پمپ های هیدرولیکی بوده ، که برای اولین بار کتزی بیوس یونانی در حدود اواسط قرن سوم قبل از مسیح ، پمپی از نوع پیستون اهرمی که دارای دو سیلندر بود اختراع و ساخته است . تا اوائل قرن هشتم دیگر در این زمینه وسیله جدیدی پدید نیامد و در اوائل این قرن انواع چرخ های آبی اختراع و رواج بسیار پیدا نمود. قرن شانزده را میتوان توسعه پمپهای آبی دانست و در این قرن بود که انواع پمپ با ساختمانهای مختلفی پدیدار گردیدند و اصول ساختمانی این پمپ ها ، امروزه بخصوص از نوع چرخ دنده ئی ، هنوز هم مورد توجه و اهمیت بسیاری را دارا می باشد. در اواخر قرن شانزدهم اصول ساختمان پرس هیدرولیکی طراحی گردیده و حدوداً بعد از یک قرن اولین پرس هیدرولیکی که جنبه عملی داشت ، شروع بکار نمود. قرن نوزدهم زمان کاربرد پرسهای هیدرولیک آبی بود و اوائل قرن بیستم را میتوان شروع و زمان توسعه هیدرولیکی روغنی در صنایع و تاسیسات صنعتی دانست. سال 1905 پیدایش گیربکس هیدرواستاتیکی تا فشار 40 بار سال 1910 پیدایش ماشین های پیستون شعاعی سال 1922 پیدایش ماشین های شعاعی با دور سریع سال 1924 پیدایش ماشین های پیستون محوری با محور مایل سال 1940 پیدایش و تولید انواع مختلف وسائل و ابزار هیدرولیکی برای فشارهائی بیش از 350 بار ، که بعضی از آن وسایل در حال حاضر بطور سری تولید میگردد. توسعه وسیع و کاربرد هیدرولیک روغنی پس از جنگ جهانی دوم پدید آمد ، ودر اثر همین توسعه ، بسیاری از قطعات و لوازم هیدرولیک روغنی در حال حاضر بصورت استاندارد شده تولید میگردند. خواص هیدرولیک روغنی و کاربرد آن در صنایع استفاده از هیدرولیک روغنی به طراحان ماشین امکانات جدیدی را داده ، که میتوانند به نحو ساده تری ایده و طرح خود را عملی سازند، بخصوص قطعات استاندارد شده هیدرولیک روغنی کمک بسیار جامعی در حل مسائل طراحان مینماید. امروزه طراح ماشین میتواند با کمک هیدرولیک روغنی مسایل پیچیده کنترل مکانیکی را بنحو ساده تری و در زمان کوتاه تری حل نموده و در نتیجه طرح را با مخازن کمتری عرضه نماید. خواص مثبت هیدرولیک روغنی تولید و انتقال نیروهای قوی توسط قطعات کوچک هیدرولیکی ، که دارای وزن کمتری بوده و نسبت وزنی آنها نسبت به دستگاههای الکتریکی 1 به 10 میباشد. نصب ساده قطعات بعلت استاندارد بودن آنها تبدیل ساده حرکت دورانی به حرکت خطی اسیلاتوری (رفت و برگشتی) قابلیت تنظیم و کنترل قطعات هیدرولیکی امکان سریع معکوس کردن جهت حرکت استارت حرکت قطعات کار کننده هیدرولیکی ، در موقعیکه زیر بار قرار گرفته باشند. قابلیت تنظیم غیر پله ئی نیرو ، فشار ، گشتاور، سرعت قطعات کار کننده ازدیاد عمر کاری قطعات هیدرولیکی در اثر موجودیت روغن در این قطعات مراقبت ساده دستگاهها و تاسیسات هیدرولیکی توسط مانومتر امکان اتوماتیک کردن حرکات در مقابل این خواص مثبت ، البته خواص منفی نیز در هیدرولیک موجود است که طراحان بایستی با آنها نیز آشنا گردند ، البته لازم بتذکر است که بزرگترین خاصیت منفی هیدرولیک ، افت فشار میباشد ، که در حین انتقال مایع فشرده پدید می آید. خواص منفی هیدرولیک روغنی خطر در موقع کار با فشارهای قوی ، لذا توجه بیشتری بایستی به محکم وجفت شدن مهره ماسورهها با لوله ها و دهانه تغذیه و مسیر کار قطعات کار کننده نمود راندمان کمتر مولدهای نیروی هیدرولیکی نسبت به مولدهای نیروی مکانیکی، بعلت نشت فشار روغن و همچنین افت فشار در اثر اصطکاک مایعات در لوله و قطعات بعلت قابلیت تراکمی روغن و همچنین نشت آن ، امکان سینکرون کردن جریان حرکات بطور دقیق میسر نمی باشد. گرانی قطعات در اثر بالا بودن مخارج تولید. کاربرد هیدرولیک امروزه در اغلب صنایع بخصوص صنایع ذیل متداول میباشد: ماشین ابزار پرس سازی تاسیسات صنایع سنگین ماشین های راه و ساختمان و معادن هواپیما سازی کشتی سازی تبدیل انرژی در تاسیسات هیدرولیکی انرژی مکانیکی اغلب توسط موتورهای احتراقی و یا الکترو موتورها تولید میگردد، در هیدرو پمپها تبدیل به انرژی هیدرولیکی گشته و این انرژی از طریق وسائل هیدرولیکی به قطعات کار کننده هیدرولیکی منتقل میگردد، واز این قطعات کارکننده میتوان مجددا انرژی مکانیکی را بدست آورد

محاسبه و طراحی ابعاد سیلندر

برای شروع طراحی یک موتور فرضیات اساسی را در چند گروه باید طبقه بندی کرد. کسانیکه در دانشگاه در رشته مهندسی مکانیک تحصیل کرده و درس موتورهای احتراقی را گذرانده باشند به راحتی با روند طراحی موتور آشنایی دارند.  فرض اول بدست آوردن کورس و قطر سیلندر است. حجم جابجایی کل موتور اولین عددی است که باید به آن پرداخت. عموما حجم جابجایی کل موتور و تعداد سیلندرها عددی است که قبلا تعیین شده و طراح از این پس محاسبات بعدی را باید انجام دهد. (برای صرفه جویی در وقت نحوه محاسبه حجم جابجایی و برخی از فرضهای اولیه نادیده گرفته می‌شود تا موضوع سریعتر دنبال شود.) پس اولین گام محاسبه حجم جابجایی یک سیلندر خواهد بود.

تعداد سیلندر/حجم جابجایی کل = حجم جابجایی یک سیلندر

با این فرمول حجم جابجایی یک سیلندر محاسبه می شود. با معلوم شدن حجم جابجایی یک سیلندر نوبت به محاسبه کورس و قطر سیلندر می رسد. طبق فرمول دیگری حجم جابجایی سیلندر عبارت است از حاصلضرب مساحت پیستون در کورس جابجایی آن. یعنی:

مساحت پیستون × کورس جابجایی پیستون = حجم جابجایی یک سیلندر

ولی در فرمول فوق هردو مقدار کورس جابجایی پیستون و مساحت پیستون مجهول می باشد. فرض اول این استکه سیلندر مربعی فرض شده و قطر سیلندر با کورس آن مساوی فرض می‌شود. در اینصورت:

۴ / قطر پیستون × قطر پیستون × ۱۴/۳= مساحت پیستون

۴ / کورس × کورس × کورس × ۱۴/۳= حجم جابجایی سیلندر

به این ترتیب قطر و کورس سیلندر معلوم می شود. اما این مقدار نهایی نیست و باید با فرمول دیگری محک زده شود. این فرمول سرعت متوسط پیستون است. سرعت متوسط پیستون عبارت است از کل مسافت پیموده شده در حرکت رفت و برگشت پیستون در واحد زمان. هر یک از پیستونهای موتور در هر دور گردش میل‌لنگ یکبار حرکت رفت و برگشت انجام داده و به عبارتی دو برابر طول کورس را طی می‌کند. اگر موتور در هر دقیقه N دور گردش کند سرعت متوسط پیستون برابر است با:

30 / N × کورس= سرعت متوسط پیستون

سرعت متوسط پیستون یکی از مهمترین محدودیتهایی است که برای طراحی موتور باید درنظر گرفته شود. این مشخصه عامل تعیین سرعت دورانی ماکزیمم موتور است. موتوریکه با حداکثر سرعت ۶۰۰۰ دور باید کارکند، از کورس پیستون کمتری برخوردار است. زیرا با محدود فرض کردن سرعت متوسط پیستون، برای افزایش حداکثر سرعت باید کورس را کاهش داد. سرعت متوسط پیستون با توجه به تکنولوژی روز تا مرز ۱۸ متر بر ثانیه نیز افزایش پیدا کرده است ولی در موتور خودروها مقدار آن حداکثر ۱۶ متر بر ثانیه درنظر گرفته می‌شود تا اشکالی برای موتور طراحی شده بوجود نیاید. پس با درنظر گرفتن حداکثر سرعت متوسط پیستون و حداکثر سرعت دورانی موتور، حداکثر مقدار مجاز کورس جابجایی پیستون نیز محاسبه می شود. در اینصورت اگر مقدار محاسبه شده برای کورس پیستون براساس حجم جابجایی بیشتر از مقدار مجاز  آن باشد باید تا حد مجاز کم شود. در اینصورت باید کورس و قطر پیستون مجددا محاسبه  شود. ضمنا نسبت کورس به قطر در موتور عددی ما بین ۹/۰ و ۲/۱ درنظر گرفته می‌شود تا موتور ابعاد متناسبی داشته باشد. فرض اولیه مقدار یک است. براساس تجربه هرچه موتور حجم جابجایی بیشتر داده باشد باید از کورس کمتری برخوردار باشد و درنتیجه نسبت کورس به قطر در آن کمتر از یک است، ولی در موتور با حجم جابجایی کم این مقدار بزرگتر از یک بدست می‌آید.

کلمه سیلندر (Cylinder) یک کلمه انگلیسی است که به شکل دست نخورده در زبان فارسی استعمال می‌شود. معنای اصلی سیلندر «استوانه» می‌باشد.