سیلندر هیدرولیک چیست؟ هر آنچه که درباره یک سیلندر هیدرولیک لازم است بدانیم

سیلندر هیدرولیک چیست؟ هر آنچه که درباره یک سیلندر هیدرولیک لازم است بدانیم. قسمت دوم

با نام و یاد خداوند مقاله دوم از سری مقالات سیلندر (جک) هیدرولیک را آغاز می کنم. مقاله قبلی به توضیح انواع جک های سیالات تحت فشار از قبیل جک های روغن تحت فشار، هوا یا گازهای تحت فشار و ترکیبی از این دو سیال گذشت. در ادامه هم نحوه محاسبه نیروهای یک سیلندر تحت فشار بیان شد.

برای مطالعه کامل قسمت اول این مقاله کلیک کنید. 

در این مقاله نیز ابتدا انواع مدل های جک های هیدرولیک از نظر ساختمان و طراحی بیان میشود. در ادامه هم به جک های بدون ترمز و ترمز دار پرداخته خواهد شد.

انواع جک هیدرولیک از نظر نحوه نصب هدها:

یک جک هیدرولیک را با توجه به طراحی و ساختار قطعات آن میتوان به انواع مختلفی تقسیم کرد.

جک هیدرولیک از نظر اتصال لوله سیلندری به سر و ته جک :

 

1 – اتصال میل مهاری یا میله کششی ( tie rods )

2 – اتصال پیچی

3 – اتصال جوشی

4 – اتصال قفلی

1 – اتصال میل مهاری یا میله کششی ( tie rods )

در این نوع طراحی قطعات سر و ته جک یا هدها بوسیله پیچ های سراسری به یکدیگر وصل میشوند. این پیچ ها از چهار گوشه این قطعات را بهم وصل میکنند. بخاطر مهار کردن قطعات سر و ته جک هیدرولیک به آنها میل مهار میگویند. تعداد 4 یا 8 عدد از این پیچ ها در این نوع طراحی استفاده می شود. فلنچ های سر و ته بر حسب نیاز میتواند مربع یا مستطیل باشد.

 میل مهارها باید از فولادهای آلیاژی و حداقل تنش تسلیم N/mm2 700 ( نه استحکام کششی ) را داشته باشند. در محاسبات تنش میل مهارها باید ضریب اطمینان در ماکزیمم فشار و حالت استاتیک حداقل 4 در نظر گرفته شود. رزوه های میل مهارها باید به روش رولینگ یا مالشی ایجاد شود نه براده برداری و ماشین کاری. در روش رولینگ به دلیل فشرده شدن سطح فلز و ایجاد رزوه و ریز شدن دانه بندی فولاد، مقاومت مکانیکی متریال بالاتر از حالت براده برداری میشود.

2 – اتصال پیچی

در این نوع طراحی فلنچ ها یا قطعات سر و ته یا هِدهای جک هیدرولیک به وسیله مکانیزم های دنده ای به سیلندر متصل میشوند. این طراحی خود به دو نوع تقسیم میگردد.

نوع اول اینکه هدها به صورت مستقیم به سیلندر جک هیدرولیک رزوه میشوند. در این حالت با توجه به نازک شدن ضخامت سیلندر جک هیدرولیک به جهت رزوه نیاز به محاسبات تنش در آن مقطع می باشد. توجه خاص طراح به از بین بردن نقاطی که تمرکز تنش در آن بوجود می آید مهم است.

در نوع دوم، ابتدا کانتر فنلچ ها به لوله سیلندری جک هیدرولیک بوسیله رزوه متصل میشوند. سپس هدها با پیچ به کانتر فلنچ ها متصل میگردند. در این نوع طراحی علاوه  بر نکات بالا، به محاسبه تحمل تنش پیچ ها هم نیاز میباشد.

3 – اتصال جوشی

در این نوع از طراحی هدهای جک هیدرولیک بوسیله عملیات جوشکاری به سیلندر جک هیدرولیک متصل می شوند. جوش هد عقب به سیلندر مرسوم تر از جوش هد جلو می باشد. انتخاب نوع الکترود و پروسه جوشکاری به جهت استحکام مورد نیاز جوش حائز اهمیت است.

در موبایل هیدرولیک از اتصالات جوشی بیشتر استفاده میشود. با توجه به حجم کم و فشار بالا برای تجهیزات موبایل هیدرولیک اتصالات جوشی نسبت به رزوه ای مقاومت بیشتری دارند.

لوله استاندارد برای سیلندر یک جک هیدرولیک دارای خاصیت جوش پذیری بیشتری از انواع معمول لوله میباشد.

در عکس بالا هد عقب بوسیله فرآیند جوشکاری به سیلندر جک هیدرولیک متصل شده است. در قسمت جلو، هد جلو و گلویی یا گلند به صورت یکپارچه و به صورت رزوه مستقیم به سیلندر جک هیدرولیک متصل است.

4 – اتصال قفلی

در این نوع از طراحی هدها با مکانیزم های قفل شونده مثل خارهای دو تیکه به سیلندر جک هیدرولیک متصل میشوند. این نوع اتصال به جهت تعویض سریع سیل کیت در محل هایی که دمونتاژ جک هیدرولیک آسان نیست کاربرد دارد.

اگر از نظر ترمز یا کوشن بخواهیم یک جک هیدرولیک را تقسیم بندی کنیم به صورت زیر می شود:

1 – جک هیدرولیک بدون ترمز

2 – جک هیدرولیک با ترمز ثابت

3 – جک هیدرولیک با ترمز قابل تنظیم

یک جک هیدرولیک بدون ترمز در انتهای کورس خود هیچ مکانیزمی برای کاهش سرعت شفت ندارد. به عبارت دیگر این جک ها تا انتهای کورس خود را با سرعت کاری خود طی میکنند.

 اشکال عمده این نوع طراحی در تولید ضربات قوچ در سیستم است. ضربات قوچ یکی از عوامل بسیار تاثیر گذار در عمر مفید جک هیدرولیک و سیستم هیدرولیک میباشد. یکی از عوامل اصلی تولید ضربه قوچ نرخ بالای تغییر دبی یا نوسانات شدید دبی در سیستم است.

با توجه به حجم بالای دبی در جک های بزرگ یا سرعت بالا، پس از رسیدن پیستون به انتهای کورس نوسان شدید در میزان دبی به وجود می آید. این نوسان از میزان مثبت به صفر باعث تولید ستون های سیال یا امواج انتشاری فشار بالا در سیستم می شود. به عبارت دیگر میزان روغن ورودی به جک در لحظه ای که پیستون به انتهای کورس خود میرسد به سرعت صفر میشود. این تغییر سریع میزان دبی باعث تولید پدیده ضربه قوچ میگردد.

در عکس بالا تولید موج فشار بالا در انتهای کورس جک هیدرولیک بدون ترمز کاملا مشخص است.

میزان فشار تولید شده در هنگام رسیدن پیستون به انتهای کورس خود از معادله زیر بدست می آید.

بخشی قابل توجهی از ضربات قوچ توسط اکومولاتورها یا شیرهای فشار شکن یا شلنگ ها جذب میشود. این تجهیزات باید در نزدیک ترین مکان به قطعه تولید کننده امواج فشاری نصب گردند. استفاده از شیرهای پروپورشنال به جهت کنترل دقیق میزان دبی در انتهای کورس جک میتواند پدیده ضربه قوچ را کاملا از بین ببرد.

طراحان سیستم های هیدرولیک برای حل این مشکل دو راه پیش رو دارند . راه اول استفاده از جک هیدرولیک ترمز دار. راه دوم قطع دبی روغن ورودی قبل از رسیدن پیستون به انتهای کورس خود. این کار خود به دو روش انجام میگیرد. روش اول صادر کردن فرمان قطع جریان روغن به شیر کنترل جهت روغن . ( البته قطع سریع جریان در جک های با سرعت پایین و وزن بالا هم ضربات قوچ شدیدی در سیستم تولید میکند ). روش دوم استفاده از مکانیزم های قطع دبی به روش مکانیکی . و روش سوم جذب انرژی جنبشی موجود در قسمت متحرک بوسیله مکانیزمهای مکانیکی مثل فنر .

شرکت رکسرود آلمان برای سرعت های بالای 20 میلی متر بر ثانیه جک هیدرولیک ترمز دار را توصیه میکند. شرکت آتوس برای سرعت های بالاتر از 50 میلی متر بر ثانیه این جک ها را توصیه میکند. و شرکت پارکر این توصیه را برای سرعت های بالاتر از 30 میلی متر بر ثانیه دارد .

برای اجتناب از طولانی شدن مقاله، مبحث جک های هیدرولیک ترمز دار را در مقاله بعدی مطالعه بفرمایید.

باز هم در انتها به روال همیشه برای شما عزیزان رحمت و برکت الهی را از درگاه خالق مهربان خواستارم.

استفاده از کل یا بخشی از این مقاله در موارد آموزشی با ذکر نام منبع بلا مانع است.

آذر 99

سید مجید حقیقت پژوه