طراحی یونیت هیدرولیک

آیا اطلاعات کامل برای طراحی یک یونیت هیدرولیک را دارید؟ بهتر است قبل از آگاهی از نکات طراحی با یونیت هیدرولیک آشنا شویم. تبدیل و انتقال قدرت به کمک سیال توسط مجموعه‌ی واحدی به نام یونیت هیدرولیک یا همان پاورپک هیدرولیک انجام می‌شود. یونیت هیدرولیک که برای راه‎‌اندازی و حرکت عملگرها و اکچویتور‌ها (جک هیدرولیک و موتور هیدرولیک یا همان هیدروموتور) مورد استفاده قرار می‌گیرد. این مجموعه واحد بنابر نیاز سیستم حرکتی مکانیکی و درخواست طراح، در طرح‌ها و مدل‌های مختلفی طراحی و ساخته می‌شوند. یونیت هیدرولیک یا همان پاورپک در بسیاری از صنایع و کارخانجات بزرگ و کوچک  مانند صنایع فولاد، سرامیک، خودروسازی، قطعه‌سازی و حتی کارگاه‌های کوچک مورد استفاده قرار می‌گیرد. پاورپک هیدرولیک از قطعات مختلفی نظیر الکتروموتور، پمپ هیدرولیک،  مجموعه‌ی شیرآلات،  تانک (مخزن) هیدرولیک و دیگر لوازم جانبی تشکیل شده است. در این مقاله سعی داریم توضیحی کامل و کارآمد در مورد طراحی هر یک از قطعات تشکیل‌دهنده یونیت پاورپک هیدرولیک بیان کنیم.

آشنایی با اجزای تشکیل دهنده سیستم هیدرولیک و مدار هیدرولیک

برای اینکه دقیقا بدانیم برای طراحی یک یونیت هیدرولیک دقیقا چه چیزی را باید طراحی کنیم، ابتدا قطعات تشکیل‌دهنده و طرز کار یونیت هیدرولیک را ذکر می‌کنیم. البته در یک مقاله آموزشی دیگر به طور مفصل در مورد یکایک  اجزای یونیت هیدرولیک  توضیح داده‌ایم. یک یونیت هیدرولیک با توجه نیاز سیستم، از یک سری قطعات ثابت و مشترک و یک سری قطعات جانبی تشکیل شده است. این قطعات عبارت‌اند از؛

• پمپ هیدرولیک جزء اصلی یونیت هیدرولیک به عنوان قلب سیستم هیدرولیک است.
• الکتروموتور به عنوان منبع تامین انرژی یونیت هیدرولیک برای تبدیل و انتقال نیرو و ایجاد فشار در سیستم هیدرولیک است.
• شیرهای کنترلی یونیت پاورپک هیدرولیک که وظیفه کنترل مسیر حرکت سیال، کنترل فشار سیال و کنترل دبی سیال را برعهده دارند.
• تانک (مخزن) سیال هیدرولیک بخش اصلی یونیت پاور هیدرولیک برای نگهداری از سیال هیدرولیک است.
• لوازم جانبی و متعلقات یونیت هیدرولیک که وجود بعضی از این قطعات جانبی برای یونیت لازم است و برخی از دیگر قطعات، طبق نیاز طراح برای یونیت هیدرولیک انتخاب می‌شود.

چه نکاتی را قبل از طراحی یونیت هیدرولیک باید یادداشت کنید

برای شروع طراحی پاورپک هیدرولیک از خودتان بپرسید؛ یونیت هیدرولیک قرار است چه کاری برای شما انجام دهد و چه نوع عملگری را به چه مشخصات فنی برای شما به حرکت در بیاورد و طرز کار یونیت پاورپک را مشخص کنید. فشار کاری و سرعت حرکت آن عملگر از مهمترین پارامترهای لازم است. در اکثر مواقع قرار است یک با چند جک هیدرولیک و موتور هیدرولیکی (هیدروموتور) را به حرکت در بیاورد. در مورد هر دو این قطعات فشار و سرعت، مهمترین پارامتر فنی است. یادآوری این نکته ضروری است طراحی و ساخت پاورپک هیدرولیک جدید نیازمند طراحی است و یونیت هیدرولیک دست دوم امکان هیچ یک از این محاسبات را ندارد یا اینکه یونیت هیدرولیک دستی نیاز به طراحی خاصی ندارد.

دقت داشته باشید که آگاهی از فشار سیستم هیدرولیک و سرعت حرکت عملگرها (جک و هیدروموتور)، پایه و اساس طراحی و طراحی یک یونیت هیدرولیک است.

بررسی فشار و سرعت حرکت یک جک هیدرولیک

شما از قبل می‌دانید که جک هیدرولیک قرار است چه میزان نیرو (وزن) به سیستم مکانیکی اعمال کند؛ یعنی اینکه باید بدانید 1 تن، 10 تن یا 100 تن نیرو نیاز دارید. بنابراین مساحت سطح مقطع جک (A) را از طریق رابطه A=Πr² ( شعاع داخلی سیلندر:r)  محاسبه کنید. سطح مقطع جک را در فشار (در واحد بار Bar) می‌شود و نیرو در واحد کیلوگرم (Kg) بدست می‌آید. با این روش شما فشار کاری جک و سیستم هیدرولیک را محاسبه کرده‌اید.

شما از قبل می‌دانید که جک هیدرولیک قرار است چه کورس (دامنه) حرکتی داشته باشد؛ یعنی چند سانتیمتر باید از ابتدا تا انتها حرکت کند تا کار انجام دهد. با دارا بودن سطح مقطع جک هیدرولیک و ارتفاع سیلندر، حجم داخلی استوانه با بدست می‌آید. با دارا بودن حجم داخلی ( در واحد لیتر)  و سرعت حرکت جک در دقیقه، حجم مورد نیاز روغن (در دقیقه) برای حرکت کل جک محاسبه می‌شود. مثال؛ اگر حجم جک شما 10 لیتر است و می‌خواهید در 30 ثانیه (½ دقیقه) کل مسیر را طی کند، شما به 20 لیتر در دقیقه سیال نیاز دارید و یا اگر حجم جک شما 40 لیتر است و نیاز دارید در 5 ثانیه کل مسیر را طی کند به 480 لیتر سیال هیدرولیک در دقیقه نیاز دارید.

بررسی فشار و سرعت حرکت یک موتور هیدرولیکی (هیدروموتور)

بررسی فشار و گشتاور هیدروموتور نیازمند مطالعه کاتالوگ هیدروموتور است. شما باید بدانید چه میزان نیرو چرخشی (گشتاور) برای سیستم نیاز دارید. کاتالوگ یک هیدروموتور به شما می‌گوید گشتاور مورد نیاز شما در چه فشاری تولید می‌شود. بنابراین با آگاهی از میزان گشتاور مورد نیاز سیستم مکانیکی و مراجعه به کاتالوگ، فشار کاری هیدروموتور بررسی می‌شود. سایز هیدروموتور هم طبق این نکته مشخص می‌شود. هیدروموتورها با مشخصه سی‌سی (cc) معرفی می‌شوند.

محاسبه حجم سیال مورد نیاز برای هیدروموتور نیازمند آگاهی از دو پارامتر مهم است. اول اینکه طبق نکته بالا (مراجعه به کاتالوگ) بدانید چه سایز هیدروموتوری مورد نیاز است و دوم اینکه این هیدروموتور قرار است در دقیقه چند دور بزند. سرعت چرخش مورد نیاز سیستم مکانیکی و حجم هیدروموتور (در واحد CC) به ما می‌گوید چه میزان سیال هیدرولیک برای چرخش (در واحد دقیقه) مورد نیاز است. به این ترتیب سرعت چرخش و حجم سیال مورد نیاز برای هیدروموتور را بدست آوردیم

نکات مهم دبی و فشار پمپ هیدرولیک پاورپک

انتخاب پمپ هیدرولیک برای پاورپک به معنی انتخاب دبی (حجم جابجایی) سیال هیدرولیک و محاسبه فشار قابل تحمل پمپ است. توجه به این نکته مهم ضروری است که پمپ هیدرولیک سیال هیدرولیک را در سیستم به جریان درمی‌آورد همانطور که قلب خون را در رگ‌ها به جریان درمی‌آورد. یدنه و ساختار پمپ هیدرولیک فقط باید تحمل فشاری را که قرار است در سیستم ایجاد شود را داشته باشد.

با توجه به سرعت حرکت جک‌های هیدرولیک و سرعت چرخش هیدروموتور، دبی مورد نیاز سیستم محاسبه شده است. پمپ‌های هیدرولیک با میزان حجم جابجایی (Displacement) در هر دور چرخش شافت پمپ معرفی می‌شوند. میزان لیتراژ خروجی یک پمپ هیدرولیک وابسته به سرعت چرخش آن است. به طور میانگین پمپ‌های هیدرولیک باید حداقل با سرعت 700 دور در دقیقه (rpm)  و حداکثر با سرعت 3000 دور در دقیقه (rpm)  به چرخش دربیایند. به طور مثال؛ اگر یک پمپ هیدرولیک با حجم جابجایی 10CC/REV به یک الکتروموتور 970 دور کوپل شود، خروجی آن در هر دقیقه 9.7 لیتر است اگر به یک الکتروموتور 1450 دور در دقیقه کوپل شود، خروجی آن 14.5 لیتر در دقیقه است. یک مثال دیگر؛ اگر یک پمپ با جابجایی 120 سی سی در دقیقه، به یک الکتروموتور 1450 دور در دقیقه متصل شود خروجی آن 174 لیتر در دقیقه است و اگر به یک الکتروموتور 2750 دور متصل باشد، خروجی آن 324 لیتر در دقیقه است.

محاسبه فشار پمپ هیدرولیک، وابسته به فشار سیستم هیدرولیک و فشار کاری جک و هیدروموتور است. هر سیستم مکانیکی یه فشار دائم و یک فشار بیشینه دارد. با مراجعه به کاتالوگ پمپ‌های مختلف هیدرولیک باید از این نکته آگاه باشیم که ساختار و بدنه پمپ هیدرولیک توانایی تحمل فشار دائم و فشار بیشینه سیستم را دارد یا خیر. یادآوری این نکته ضروری است که پمپ فشار تولید نمی‌کند و فقط بدنه آن پمپ باید تحمل فشار مورد نظر را  داشته باشد.

توان، سرعت چرخش و گشتاور الکتروموتور یونیت هیدرولیک

انتخاب الکتروموتور، بدست آوردن سرعت چرخش و توان آن است. انتخاب پارامترهای الکتروموتور وابسته به حجم جابجایی پمپ هیدرولیک و فشار کاری و فشار دائم سیستم هیدرولیک است. در دو پاراگراف محاسبه لیتراژ پمپ هیدرولیک و فشار کاری و بیشینه سیستم را بدست آوردیم. لیتراز مورد نیاز وابسته به سرعت چرخش الکتروموتور است. الکتروموتورها  با توجه به فرکانس برق 50hz در ایران با سرعت 1450rpm ، 970rpm و 2750rpm می‌چرخند.

توان الکتروموتور در واحد کیلووات (kW) از رابطه زیر بدست می‌آید. توان مورد نیاز سیستم وابسته به لیتراژ و فشار سیستم است و مساحت زیر سطح نمودار فشار-دبی توان مورد نیاز را معرفی می‌کند. به طور ساده فشار بیشینه ( در واحد بار) را در لیتراژ پمپ هیدرولیک ( در واحد لیتر در دقیقه) شرب کنید و آن را بر 600 تقسیم کنید:

کیلووات(kw)= [ فشار (bar) * دبی ( liter) ] ÷ 600

در این رابطه اگر به یک عدد رسیدیم که خارج از کیلووات رند بازار بود، توان الکتروموتور بالاتر را برای رعایت ضریب ایمنی در نظر می‌گیرم. یعنی اگر محاسبات به عدد 6kw رسید باید بک الکتروموتور 7.5kw برای سیستم که رند بازار است در نظر بگیریم.

سایز و فشار شیرآلات یونیت هیدرولیک

محاسبه سایز شیرآلات هیدرولیک یکی از مهمترین قسمت‌های محاسبات پاورپک هیدرولیک است. شیرهای هیدرولیک از قبیل شیر کنترل جهت، شیر کنترل فشار و شیر کنترل دبی همگی در سایزهای مختلف وجود دارند. سایزهای مختلف برای عبور سیال در حجم‌های مختلف است. بنابراین سایز شیر وابسته به حجم پمپ هیدرولیک است. کاتالوگ شیرهای، حجم عبوری سیال در سایزهای مختلف را بیان کرده اند. به طور خلاصه و ساده لیتراژهای زیر سایزهای ذکر شده را لازم دارند:

• عبور سیال تا 30 لیتر شیر سایز 1/4 اینچ
• عبور سیال از 35 الی 80 لیتر شیر سایز 3/8 اینچ
• عبور سیال از 85 الی 150 لیتر سایز 1/2 اینچ
• عبور سیال از 160 الی 250 لیتر سایز 3/4 اینچ
• لیتراژ بیش از 259 لیتر شیر سایز 1.1/4  اینچ

فشار شیر هیدرولیک وابسته به فشار سیستم هیدرولیک است و بدنه آن شیر باید تحمل فشار بیشینه سیستم را داشته باشد. در مورد شیرهای کنترل فشار باید به این نکته توجه کرد که فنر آن شیر باید بتواند فشار مورد نظر ما را کالیبره کند. به طور مثال یک ریلیف ولو برند رکسروت توانایی تحمل 350 بار فشار را دارد ولی اگر ما می‌خواهیم فشار سیستم را روی 129 بار تنظیم کنیم، باید ریلیف ولو 350 بار رکسروت با فنر 260 باری در نظر بگیریم.

طراحی تانک یونیت هیدرولیک

تانک با همان مخزن یونیت هیدرولیک محل نگهداری و ذخیره سیال هیدرولیک است همچنین در اغلب پاورپک‌های هیدرولیک به عنوان شاسی نگهدارنده قطعات سیستم هیدرولیک استفاده می‌شود. منظور از طراحی تانک هیدرولیک، محاسبه ضخامت ورق تانک و همچنین محاسبه اندازه طول – عرض – ارتفاع مخزن است. بقیه طراحی پاورپک هیدرولیک، مربوط به جانمایی قطعات است که در مقاله ساخت یونیت هیدرولیک  و همچنین اجرای یونیت هیدرولیک به آن اشاره شده است. در نظر داشته باشید که حجم و ابعاد مخزن با توجه به نحوه جانمایی قطعات هیدرولیک، دبی پمپ هیدرولیک و موقعیت کاری پاورپک تعیین می‌شود. به عنوان یک طراح سیستم هیدرولیک ابتکار عمل و تعیین استاندارد بر عهده شما است.

حجم مخزن ارتباط مستقیمی با حجم پمپ هیدرولیک، ظرفیت عملگرها و زمان کاری سیستم هیدرولیک دارد. استاندرد‌های مختلفی برای حجم تانک وجود دارد که هر کدام با توجه به شرایط کار سیستم هیدرولیک تدوین شده است. حجم مخزن هیدرولیک ارتباط مستقیم با ظرفیت پمپ سیستم هیدرولیک دارد. در یک استاندارد ساده برای سیستم‌های کم کار، 3 برابر دبی پمپ حجم تانک را در نظر می‌گیرند و برای سیستم‌های دائم کار مخزن هیدرولیک 5 برابر دبی پمپ هیدرولیک است. ولی اگر سیستم هیدرولیک دائم کار است و موقعیت کار یونیت هیدرولیک گرم است (مانند یک کارخانه فولاد) می‌توان حجم تانک را تا 10 برابر حجم پمپ در نظر گرفت. نکته مهم برای طراحی ابعاد مخزن هیدرولیک، جانمایی قطعات نصب شده روی تانک است. اگر قرار است شما همه اجزای یونیت هیدرولیک نظیر؛ الکتروموتور، پمپ، شیرآلات، خنک‌کن و … را روی تانک قرار دهید ممکن است حجم تانک شما بیشتر از طراحی بر اساس دبی پمپ هیدرولیک باشد. بهتر است در ابتدا کار، اجزای دیگر یونیت را نقشه کنید یا در کنار هم قرار دهید تا یک نمای کلی از ابعاد تانک را بدست آورید. رعایت ابعاد درست در هنگام فروش پاوریونیت هیدرولیک از اهمیت بالایی برخوردار است.

انتخاب سنسورهای فشار سیستم هیدرولیک

محدوده نمایش سنسورهای فشار نظیر مانومتر (پرشر گیج) و ترنسمیتر فشار (پرشر ترنسمیتر) با توجه فشار سیستم هیدرولیک است. فشار قطعه سنسور فشار ما باید از محدوده فشار سیستم هیدرولیک بیشتر باشد. به طور مثال؛ اگر فشار بیشینه سیستم ما 20 بار است باید یک سنسور 250 بار برای سیستم در نظر گرفته شود.

انتخاب سایز سیستم فیلترینگ پاورپک هیدرولیک

فیلتر یک سیستم و یونیت هیدرولیک در نقاط مختلف آن نصب می‌شوند. در همه یونیت‌های هیدرولیک در خط مکش سیال از تانک به پمپ یک فیلتر با میکرون بالا (صافی) قرار می‌دهند که به آن فیلتر مکش می‌گویند. در تعدادی از پاورپک‌های هیدرولیک که پمپ و شیرآلات گران‌قیمت دارند در خطوط فشار و بعد از پمپ هیدرولیک یک فیلتر نصب می‌شود که به آن فیلتر فشار می‌گویند. در اغلب پاوریونیت‌ها، یک فیلتر در محل تخلیه سیال هیدرولیک به تانک نصب می‌شود که به آن فیلتر برگشت می‌گویند.

سایز مش فیلتر با توجه مشخصات سیال هیدرولیک و کاتالوگ قطعات انتخاب می‌شود. سایز فیلتر اغلب دو یا چند برابر حجم سیال عبوری از فیلتر در نظر گرفته می‌شود. دلیل آن اشباع شدن مش‌های فیلتر بر اثر کارکرد در زمان طولانی است و اگر بعد از مدتی فیلتر اشباع شود و به خاطر سهل‌انگاری سرویس تا تعویض نشود، با بسته شدن آن به بقیه قطعات هیدرولیک نظیر پمپ آسیب وارد نشود.

طراحی یونیت هیدرولیک بر اساس اصول مهندسی و تجربی در هیدشاپ

با توجه به نکات ریز و درشتی که در مورد طراحی یونیت هیدرولیک بیان شد به اهمیت انتخاب درست قطعات هیدرولیک برای مدار هیدرولیک پی‌بردید. مجموعه فروشگاه هیدرولیک هیدشاپ با سال‌ها تجربه در زمینه‌ی ساخت یونیت هیدرولیک برای صنایع مختلف و اجرای مدارهای سیستم هیدرولیک، خود را متعهد به رعایت کلیه‌‌ موارد و نکات زیر در زمان ساخت و تحویل را طبق سفارش مشتری می‌داند. فروش یونیت هیدرولیک با مشخصات و تعهدات زیر انجام می‌گیرد:

• انتخاب و طراحی درست و مهندسی همه قطعات، مدار و اجزای پاوریونیت هیدرولیک طبق نیاز و درخواست مشتری
• ارائه پیش فاکتور و فاکتور رسمی با مشخص کردن پارامترهای فنی و قیمتی و اجزای یونیت هیدرولیک به مشتری
• صدور قرارداد ساخت با مشخص کردن قیمت یونیت هیدرولیک، مدت زمان ساخت و مکان تحویل سیستم
• ارائه ضمانت نامه کتبی و گارانتی کتبی معتبر برای کلیه یونیت ها و مدارهای سیستم هیدرولیک
• ساخت یونیت هیدرولیک و تحویل به مشتری در کمترین زمان و طبق زمان ذکر شده در قرارداد
• امکان بازدید از یونیت هیدرولیک در زمان و مراحل ساخت در محل کارگاه هیدشاپ برای کارشناسان فنی
• تست یونیت هیدرولیک در حضور مشتری و ارائه دفترچه و راهنمای نصب برای مراحل بعدی

طراحی، اسمبل و ساخت پاورپک هیدرولیک در هیدشاپ

هدف ما در فروشگاه اینترنتی هیدرولیک هیدشاپ تحویل یک سیستم بدون نقص با کمترین ایراد مهندسی در طراحی و ساخت به شما است. صنعتگران و کارشناسان محترم می توانند از طریق شماره تماس 77737189 (21) 98+ ، یا مراجعه حضوری به آدرس درج شده در سایت و همچنین با ارسال ایمیل یا درخواست مشاوره به آدرس info[at]hydshop.ir  برای دریافت مشاوره در زمینه طراحی یونیت هیدرولیک، طراحی و ساخت یونیت هیدرولیک  با ما در ارتباط باشند. کارشناسان واحد پشتیبانی هیدشاپ آماده پاسخگویی به سوالات و شنیدن نظرات ارزشمند شما عزیزان هستند. همچنین واحد مالی فروشگاه هیدرولیکی هیدشاپ در کوتاه‌ترین زمان ممکن اقدام به صدور پیش فاکتور و ارسال سفارشات مشتریان گرامی می کنند.