تصميم النظام الهيدروليكي لآلة الثني

ال آلة الانحناء ينتمي إلى نوع من آلات الحدادة. إنه دور رئيسي في صناعة معالجة المعادن.يتم تطبيق المنتجات على نطاق واسع على: الصناعة الخفيفة والطيران والشحن والمعادن والأدوات والأجهزة الكهربائية والفولاذ المقاوم للصدأ منتجات الصلب، وبناء الهياكل الفولاذية وصناعات الديكور.

يستخدم النظام الهيدروليكي مضخة المكبس لتعويض الضغط لتزويد الزيت، والتحكم في خنق عودة الزيت، والاستخدام الرشيد للطاقة.تستخدم الأسطوانة الهيدروليكية العمودية مقاييس التوازن والقفل، لذلك فهي تعمل بأمان وموثوقية.في ال تتمتع الأسطوانات الهيدروليكية في نفس الوقت الذي يتم فيه تنفيذ المكونات بقوة تثبيت وقوة قص كبيرة.عندما تكون مادة لوحة القص للنظام، يكون أدائها جيدًا.

يتميز تصميم أنظمة الضغط ونظام قص الصفائح المعدنية ونظام محطات الضخ الهيدروليكي بتصميم الدائرة وهيكل محطة الضخ والتخطيط وتصميم بعض المكونات غير القياسية.في عملية التصميم، فإنه يحقق الهيكل المدمج والتخطيط العقلاني والتصنيع البسيط.

نظرة عامة على النظام الهيدروليكي

يمكن استخدام أي وسائط (سائلة أو غازية) تتدفق بشكل طبيعي أو يمكن إجبارها على التدفق لنقل الطاقة في نظام طاقة السوائل.كان الماء أول سائل تم استخدامه، ومن ثم تم تطبيق اسم الهيدروليكية على الأنظمة التي تستخدم السوائل.في في المصطلحات الحديثة، تشير المكونات الهيدروليكية إلى وجود دائرة تستخدم الزيوت المعدنية.يوضح الشكل 1-1 وحدة الطاقة الأساسية للنظام الهيدروليكي. (لاحظ أن المياه بدأت تعود إلى الظهور في أواخر التسعينيات؛ وبعض أنظمة الطاقة الموائعة اليوم حتى تعمل على مياه البحر.) والسائل الشائع الآخر في دوائر طاقة الموائع هو الهواء المضغوط.وكما هو مبين في الشكل 1-2، فإن الهواء الجوي - المضغوط من 7 إلى 10 مرات - يكون متاحًا بسهولة ويتدفق بسهولة عبر الأنابيب أو الأنابيب أو الخراطيم إلى نقل الطاقة للقيام بالعمل.ويمكن استخدام غازات أخرى، مثل النيتروجين أو الأرجون، ولكن إنتاجها ومعالجتها باهظ الثمن.

القوة هي الأقل فهمًا من قبل الصناعة بشكل عام.يوجد في معظم المصانع عدد قليل من الأشخاص الذين يتحملون المسؤولية المباشرة عن تصميم أو صيانة دوائر طاقة الموائع.في كثير من الأحيان، يحتفظ الميكانيكا العامة بدوائر طاقة الموائع التي كانت موجودة في الأصل صممه مندوب مبيعات موزع الطاقة السائلة.في معظم المنشآت، تعد المسؤولية عن أنظمة طاقة الموائع جزءًا من الوصف الوظيفي للمهندسين الميكانيكيين.المشكلة هي أن المهندسين الميكانيكيين يتلقون عادة القليل من المال أي تدريب على الطاقة السائلة في الكلية، لذا فهم غير مجهزين للقيام بهذا الواجب.مع قدر متواضع من التدريب على طاقة السوائل وأكثر من ما يكفي من العمل للتعامل معه، غالبًا ما يعتمد المهندس على خبرة موزع طاقة السوائل.

للحصول على طلب، يسعد مندوب مبيعات الموزع بتصميم الدائرة وغالبًا ما يساعد في التثبيت وبدء التشغيل.يعمل هذا الترتيب بشكل جيد إلى حد معقول، ولكن مع تقدم التقنيات الأخرى، يتم إيقاف تشغيل الطاقة السائلة العديد من وظائف الآلة.هناك دائمًا ميل لاستخدام المعدات الأكثر فهمًا من قبل المشاركين.

إن أسطوانات ومحركات الطاقة السائلة مدمجة ولها إمكانات طاقة عالية.أنها تناسب المساحات الصغيرة ولا تسبب فوضى في الجهاز.يمكن إيقاف تشغيل هذه الأجهزة لفترات زمنية طويلة، ويمكن عكسها على الفور، ولها عدد لا نهائي من المهام متغيرة السرعة، وغالبًا ما تستبدل الروابط الميكانيكية بتكلفة أقل بكثير.مع التصميم الجيد للدائرة، سيتم تشغيل مصدر الطاقة، والصمامات، والمحركات مع القليل من الصيانة لفترات طويلة.العيوب الرئيسية هي عدم وجود فهم المعدات وسوء تصميم الدوائر، مما قد يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة والتسربات.يحدث ارتفاع درجة الحرارة عندما يستخدم الجهاز طاقة أقل مما توفره وحدة الطاقة.(عادة ما يكون من السهل تصميم ارتفاع درجة الحرارة من خلال الدائرة.) إن التحكم في التسريبات هو مسألة استخدام تركيبات الحلقة O ذات الخيط المستقيم لعمل توصيلات الأنابيب أو الخراطيم وتركيبات شفة SAE بأحجام أنابيب أكبر.كما أن تصميم الدائرة لتقليل الصدمات والتشغيل البارد يقلل أيضًا التسريبات.

القاعدة العامة التي يجب استخدامها عند الاختيار بين المكونات الهيدروليكية أو الخصائص الهوائية للأسطوانات هي: إذا كانت القوة المحددة تتطلب تجويف أسطوانة هواء يبلغ 4 أو 5 بوصات أو أكبر، فاختر المكونات الهيدروليكية.معظم الدوائر الهوائية أقل من 3 حصان لأن كفاءة ضغط الهواء منخفضة.النظام الذي يتطلب 10 حصانًا للمكونات الهيدروليكية سيستخدم ما يقرب من 30 إلى 50 حصانًا لضاغط الهواء.تعتبر الدوائر الهوائية أقل تكلفة في البناء لأنه ليس من الضروري وجود محرك رئيسي منفصل، ولكن تكاليف التشغيل أعلى بكثير ويمكن أن تعوض بسرعة نفقات المكونات المنخفضة.الحالات التي يكون فيها 20 بوصة.يمكن أن تكون أسطوانة الهواء المجوفة اقتصادية إذا تم تدويرها عدة مرات فقط في اليوم أو تم استخدامها للحفاظ على التوتر ولم يتم تدويرها مطلقًا.

كل من الدوائر الهوائية والهيدروليكية قادرة على العمل في المناطق الخطرة عند استخدامها مع أدوات التحكم المنطقية الهوائية أو أدوات التحكم الكهربائية المقاومة للانفجار.مع اتخاذ بعض الاحتياطات، يمكن للأسطوانات والمحركات من كلا النوعين أن تعمل في ظروف الرطوبة العالية أجواء...أو حتى تحت الماء.

عند استخدام طاقة السوائل حول المواد الغذائية أو الإمدادات الطبية، فمن الأفضل توجيه عوادم الهواء خارج المنطقة النظيفة واستخدام سائل نباتي للدوائر الهيدروليكية.

تحتاج بعض التطبيقات إلى صلابة السوائل، لذا قد يبدو من الضروري استخدام المكونات الهيدروليكية في هذه الحالات حتى مع انخفاض احتياجات الطاقة.بالنسبة لهذه الأنظمة، استخدم مزيجًا من الهواء

يعتبر مصدر الطاقة والزيت بمثابة سائل العمل لخفض التكلفة ولا يزال يتمتع بتحكم خالٍ من الاندفاع مع خيارات للإيقاف والإمساك الدقيق أيضًا.أنظمة خزان الهواء والزيت، وأنظمة الأسطوانات الترادفية، والأسطوانات ذات أدوات التحكم المتكاملة، و المكثفات هي عدد قليل من المكونات المتاحة.

إن السبب وراء قدرة السوائل على نقل الطاقة عند احتوائها هو أفضل ما ذكره رجل من القرن السابع عشر يُدعى بليز باسكال.قانون باسكال هو أحد القوانين الأساسية لقوة الموائع.يقول هذا القانون: الضغط في الجسم المحصور من السوائل يؤثر متساوية في جميع الاتجاهات وبزوايا قائمة على الأسطح المحتوية عليها.هناك طريقة أخرى لقول ذلك وهي: إذا أحدثت ثقبًا في حاوية أو خط مضغوط، فسوف أحصل على PSO.يرمز PSO إلى تدفق الضغط والثقب خط السائل المضغوط سوف يجعلك مبللاً.يوضح الشكل 1-3 كيفية عمل هذا القانون في تطبيق الأسطوانة.يتدفق الزيت من المضخة إلى الأسطوانة التي ترفع الحمولة.تؤدي مقاومة الحمل إلى تراكم الضغط داخل الاسطوانة حتى يبدأ الحمل في التحرك.أثناء تحرك الحمل، يظل الضغط في الدائرة بأكملها ثابتًا تقريبًا.يحاول الزيت المضغوط الخروج من المضخة والأنبوب والأسطوانة، لكن هذه الآليات قوية بما يكفي لذلك يحتوي على السائل. عندما يصبح الضغط على منطقة المكبس مرتفعًا بدرجة كافية للتغلب على مقاومة الحمل، يجبر الزيت الحمل على التحرك لأعلى.إن فهم قانون باسكال يجعل من السهل رؤية كيفية عمل جميع الدوائر الهيدروليكية والهوائية وظيفة.

لاحظ شيئين مهمين في هذا المثال.أولا، المضخة لم تصنع الضغط؛أنتجت التدفق فقط.المضخات لا تضغط أبدًا.إنهم يعطون التدفق فقط.مقاومة تدفق المضخة تسبب الضغط.هذا هو أحد المبادئ الأساسية لل طاقة السوائل ذات الأهمية القصوى لاستكشاف أخطاء الدوائر الهيدروليكية وإصلاحها.لنفترض أن الآلة التي تعمل بالمضخة تظهر ما يقرب من 0 رطل لكل بوصة مربعة على مقياس الضغط الخاص بها.هل هذا يعني أن المضخة سيئة؟بدون مقياس التدفق عند مخرج المضخة، قد يقوم الميكانيكيون بتغيير المضخة، لأن الكثير منهم يعتقدون أن المضخات تقوم بالضغط.قد تكون المشكلة في هذه الدائرة ببساطة هي وجود صمام مفتوح يسمح لكل تدفق المضخة بالانتقال مباشرة إلى الخزان.لأن تدفق مخرج المضخة لا يرى المقاومة، يظهر مقياس الضغط ضغطًا قليلًا أو معدومًا.مع تركيب مقياس التدفق، سيكون من الواضح أن المضخة على ما يرام ويجب إيجاد وتصحيح الأسباب الأخرى مثل المسار المفتوح للخزان.

المجال الآخر الذي يوضح تأثير قانون باسكال هو المقارنة بين الرافعة الهيدروليكية والميكانيكية.ويبين الشكل 1-4 كيفية عمل كلا النظامين.وفي كلتا الحالتين، يتم تعويض القوة الكبيرة بقوة أصغر بكثير بسبب الفرق في طول ذراع الرافعة أو منطقة المكبس. لاحظ أن الرافعة الهيدروليكية لا تقتصر على مسافة أو ارتفاع أو موقع مادي معين مثل الرافعة الميكانيكية.هذه ميزة مؤكدة للعديد من الآليات لأن معظمها تأخذ التصميمات التي تستخدم طاقة السوائل مساحة أقل ولا تتقيد باعتبارات الموضع.يمكن للأسطوانة أو المحرك الدوار أو المحرك السائل ذو القوة أو عزم الدوران غير المحدود تقريبًا دفع أو تدوير عضو الماكينة بشكل مباشر.هذه التصرفات لا تتطلب سوى خطوط التدفق من وإلى المشغل وأجهزة التغذية المرتدة للإشارة إلى الموضع.الميزة الرئيسية لتشغيل الوصلة هي تحديد المواقع بدقة والقدرة على التحكم دون ردود فعل.

للوهلة الأولى، قد يبدو أن الرافعة الميكانيكية أو الهيدروليكية قادرة على توفير الطاقة. على سبيل المثال: يتم تثبيت 40000 رطل في مكانها بمقدار 10000 رطل في الشكل 1-4.ومع ذلك، لاحظ أن النسبة بين أذرع الرافعة ومناطق المكبس هي 4:1.وهذا يعني أنه بإضافة قوة إضافية إلى الجانب الذي يبلغ وزنه 10000 رطل، فإنه ينخفض ​​ويرتفع الجانب الذي يبلغ وزنه 40000 رطل.عندما يتحرك وزن 10000 رطل لأسفل مسافة 10 بوصات، يتحرك وزن 40000 رطل لأعلى 2.5 بوصة فقط.

الشغل هو قياس القوة المؤثرة عبر مسافة.(الشغل = القوة × المسافة.). عادة ما يتم التعبير عن الشغل بوحدة القدم-رطل، وكما تنص الصيغة، فهو حاصل ضرب القوة بالرطل في المسافة بالقدم.عندما اسطوانة ترفع حمولة 20000 رطل لمسافة 10 أقدام، وتؤدي الأسطوانة 200000 قدم رطل من العمل.يمكن أن يحدث هذا الإجراء خلال ثلاث ثوانٍ، أو ثلاث دقائق، أو ثلاث ساعات دون تغيير مقدار العمل.

عندما يتم إنجاز العمل في وقت معين، يسمى ذلك قوة.{القوة = (المسافة X للقوة) / الوقت.}المقياس الشائع للقوة هو القدرة الحصانية - وهو مصطلح مأخوذ من الأيام الأولى عندما كان معظم الأشخاص قادرين على ربط قوة الحصان.هذا سمح ل الشخص العادي يلجأ إلى وسائل جديدة للطاقة، مثل المحرك البخاري.القوة هي معدل بذل العمل.يتم تعريف القدرة الحصانية الواحدة على أنها الوزن بالجنيه (القوة) الذي يمكن للحصان رفع قدم واحدة (مسافة) في ثانية واحدة (زمن).ل تبين أن متوسط ​​​​حصان هذا يبلغ 550 رطلاً.قدم واحدة في ثانية واحدة.تغيير الوقت إلى 60 ثانية (دقيقة واحدة)، يُشار إليه عادةً بـ 33000 قدم رطل في الدقيقة.

لا يوجد أي اعتبار للانضغاط ضروريًا في معظم الدوائر الهيدروليكية لأنه لا يمكن ضغط الزيت إلا بكمية صغيرة جدًا.عادة، تعتبر السوائل غير قابلة للضغط، ولكن جميع الأنظمة الهيدروليكية تقريبًا تحتوي على بعض الهواء المحصور فيها.فقاعات الهواء صغيرة جدًا حتى الأشخاص ذوي البصر الجيد لا يمكنهم رؤيتها، لكن هذه الفقاعات تسمح بقابلية الانضغاط بنسبة 0.5% تقريبًا لكل 1000 رطل لكل بوصة مربعة.

تشمل التطبيقات التي يكون فيها لهذه الكمية الصغيرة من الانضغاطية تأثير سلبي ما يلي: زيت هواء أحادي الشوط المكثفات.الأنظمة التي تعمل بمعدلات دورة عالية جدًا؛الأنظمة المؤازرة التي تحافظ على موضع التسامح أو الضغوط؛والدوائر التي تحتوي على كميات كبيرة من السوائل.في هذا الكتاب، عند عرض الدوائر حيث تعد القابلية للانضغاط أحد العوامل، وسيتم الإشارة إليها مع طرق تقليلها أو السماح بها.

الموقف الآخر الذي يجعل الأمر يبدو أن هناك قابلية للانضغاط أكثر مما ذكر سابقًا هو إذا توسعت الأنابيب والخراطيم وأنابيب الأسطوانات عند الضغط عليها.وهذا يتطلب حجمًا أكبر من السوائل لبناء الضغط وأداء العمل المطلوب.

بالإضافة إلى ذلك، عندما تدفع الأسطوانات ضد الحمل، فإن أعضاء الآلة المقاومة لهذه القوة قد تتمدد، مما يجعل من الضروري مرة أخرى دخول المزيد من السوائل إلى الأسطوانة قبل انتهاء الدورة.

كما يعلم الجميع، الغازات قابلة للضغط للغاية.تستخدم بعض التطبيقات هذه الميزة.في معظم دوائر الطاقة الموائعية، لا تكون القابلية للانضغاط مفيدة؛في كثير من الأحيان، هو عيب.هذا يعني أنه من الأفضل التخلص من أي هواء محصور في الغرفة الدائرة الهيدروليكية للسماح بأوقات دورة أسرع ولجعل النظام أكثر صلابة.