دانلود تحقیق اصول اولیه هیدرولیک و معرفی المانهای هیدرولیکی

انرژی سیال
1-1-1- انرژی
هیدرولیک برای کاربردهایی مناسب است که در آنها نیروهای زیاد، دقت حرکتی بالا و حرکت یکنواخت مورد نیاز باشد. سیستمهای هیدرولیکی نوعاً با فشارهای 500-5000 psi (35-350bar) کار می کنند و قادرند هزاران پوند نیرو( چندین تن) ایجاد نمایند دو مزیت عمده انتقال انرژی از طریق سیال، قابلیت افزایش نیرو و قابلیت تغییر جهت سریع انتقال می باشد.
قانون پاسکال اصل اساسی حاکم بر انرژی سیالات است این قانون درباره هیدروستاتیک یا انتقال نیرو از طریق یک مایع تحت فشار است در سیستمهای هیدروستاتیک اغلب سیالات در حال حرکت هستند، ولی فشار سیال است که نیرو و انرژی را انتقال می دهد، نه حرکت سیال. سیستمهایی که در آنها حرکت سیال باعث انتقال نیرو می شود، سیستمهای هیدرودینامیک نام دارند. در این سیستمها، سرعت سیال یا انرژی جنبشی آن تبدیل به انرژی مکانیکی ( معمولاً به فرم حرکت دورانی) می شود. در سیستمهای هیدرودینامیک سیال فشار قابل ملاحظه ای ندارد ( برعکس سیستمهای هیدروستاتیک) مثال سیستم هیدرودینامیک، توربین بخار است که در آن با عبور بخار از بین پره های توربین با سرعت زیاد، الکتریسیته تولید می شود اغلب سیستمهای هیدرولیکی صنعتی، از سیال تحت فشار استفاده کرده و بنابراین جزو سیستمهای هیدروستاتیک محسوب می گردند.
1-2 انتقال نیرو و تغییر مقدار نیرو
یکی از ویژگیهای کاربردی انرژی سیالات، قابلیت تغییر میزان نیرو به هنگام انتقال نیرو است که به آسانی قابل انجام می باشد. چنین سیستمی در شکل 1-1 نشان داده شده است در این شکل سطح پیستون ورودی برابر با in2 10 و سطح پیستون خروجی برابر با in2 100 است. نیروی اعمالی بر پیستون ورودی 100lbs می باشد. با توجه به سطح این پیستون که 10 است, فشار ایجاد شده در سیال 10psi خواهد بود این فشار درسیلندر خروجی نیز ایجاد می شود که بر پیستون خروجی اعمال می گردد. در اثر اعمال فشار 10psi بر پیستونی با سطح in2 100 نیروی خروجی برابراست با:
F=p.A=10*100=1000lbs
همانطور که ملاحظه می شود، نیروی خارجی به اندازه نسبت سطح دو پیستون تقویت شده است. به عبارت بهتر سطح پیستون خروجی ده برابر پیستون ورودی است و بنابراین نیروی خروجی نیز ده برابر نیروی ورودی خواهد بود.
طبق قوانین مکانیک انرژی خروجی یک سیستم نمی تواند بیش از انرژی وارد شده به آن باشد و بنابراین اگر در این سیستم یا انتقال انرژی اتلافی وجود نداشته باشد، کار انجام شده ثابت باقی می ماند. در سیستم نشانداده شده در شکل 1-1 نیرو در سیستم ده برابر شده است. بنابراین با ثابت در نظر گرفتن کار ورودی و خروجی مسافت طی شده در خروجی باید به همان نسبت ( در مقایسه با مسافت طی شده در ورودی) کاهش یابد. پیستونهای ورودی و خروجی در زمان برابر، این مسافتها را طی می کنند، بنابراین رابطه
سرعتهای ورودی و خروجی به صورت زیر خواهد بود:
(1-1) [3]خروجی V ورودی A/ خروجی A = ورودی V





شکل 1-1 چند برابر کردن نیرو [3]

1-3 جریان سیال
شدت جریان سیال عبارت است از حجم سیال که در واحد زمان از یک سیستم عبور می کند. شدت جریان سیال تعیین کننده سرعت عملکرد یک قطعه خروجی در سیستم هیدرولیک ( مثلاً یک سیلندر) است سرعت حرکت سیال، مسافتی است که یک سیال در واحد زمان طی می کند
(1-2) Q=v.A[3] که با تعیین قطر مناسب برای لوله، در یک شدت جریان معین، سرعت سیال کنترل می‌شود. در یک سیسیتم که جریان سیال در آن پیوسته و یکنواخت است مطابق معادله پیوستگی کاهش سطح گذر ( سطح مقطع لوله) سبب افزایش سرعت، به همان نسبت می شود برعکس،اگر سطح لوله افزایش یابد، سرعت سیال به همان نسبت کاهش خواهد یافت. فهم این نکته خیلی مهم است، زیرا در یک سیستم هیدرولیک واقعی، سطح گذر سیال به هنگام عبور از قطعات مختلف سیستم، مثلاً شیلنگها، اتصالات، شیرها و ... دائما تغییر می کند. افزایش سرعت سیال در نقاطی که سطح گذر کاهش می یابد، نشاندهنده افزایش انرژی است اما چون انرژی به سیستم اضافه نشده است، بنابراین باید در نقطه دیگری از سیستم انرژی کاهش یافته باشد.
سیالات هیدرولیک تقریباً غیر قابل تراکم هستند، بنابراین می توان معادله برنولی را در مدارهای هیدرولیک به کاربرد. انرژی در یک سیال به سه فرم ظاهر می شود:
1- انرژی پتانسیل ( به واسطه ارتفاع سیال و نیروی جاذبه) w.h=
2- انرژی فشار( به واسطه ایجاد فشار در سیستم) = و
3- انرژی جنبشی ( به واسطه سرعت سیال)= .
اگر انرژی اضافی به سیستم وارد نشود یا هیچ انرژی از سیستم خارج نگردد، بنابراین انرژی در دو نقطه مختلف از یک سیستم باید برابرباشد. به زبان ریاضی:

چون W در تمام جملات معادله وجود دارد می توان آن را حذف کرد، بنابراین:
(1-3) [3]
این معادله بیان کننده میزان انرژی است که در واحد وزن یک سیال وجود دارد. با دقت در این معادله معلوم می شود که هرگونه افزایش انرژی در هر یک از سه فرم انرژی بیان شده فوق با کاهش انرژی در فرمهای دیگر و به میزان مساوی، متعادل می شود.
کاهش سطح گذر سیال، سبب افزایش سرعت و کاهش فشار می شود. همانطور که قبلاً اشاره شد. این اصل مهم باید بخوبی فرا گرفته شود، زیرا در یک سیستم هیدرولیک واقعی سطح گذر سیال در قسمتهای مختلف با هم تفاوت دارد.

1-4 تئوری توریچلی
تئوری توریچلی، یک مورد خاص از معادله برنولی است که در بررسی یک مایع که از یک مخرن تخلیه می شود، به کار می رود ( شکل 1-2) در این وضعیت برای تعیین سرعت خروج از مخزن می توان با استفاده از معادله برنولی، سطح مخزن را سطح 1 و سطح سوراخ خروجی را سطح نقطه 2 را در نظر گرفت. فشار در این دو نقطه برابر است (o psi), بنابراین جملات مربوط به فشار در معادله برنولی حذف می شوند. همچنین اگر سطح مخزن بزرگ باشد، سرعت سیال در مخزن نسبت به سرعت خروجی سیال از مخزن قابل صرف نظر کردن است (0 = (v1 با این فرضیات معادله برنولی به صورت زیر در می آید:

دانشنامه کلمات:

• الکتریسیته

  

  مجموعه‌ای از پدیده‌های طبیعیست که به حضور و جریان بار الکتریکی وابسته است. الکتریسیته آثار معروف متنوعی چون آذرخش، الکتریسیته ساکن، القای الکترومغناطیسی و جریان الکتریکی دارد