شناخت و کاربرد سامانه های هیدرولیک و نیوماتیک دانشگاه کردستان دانشکده کشاورزی گروه مهندسی بیوسیستم شناخت و کاربرد سامانه های هیدرولیک و نیوماتیک Principles and Application of Hydraulics and Pneumatics Systems فصل چهارم: شیرهای هیدرولیک Click to edit subtitle style مدرس: دکتر ناصر بهروزی خزاعی

تقسیم بندی شیرهای هیدرولیک از نقطه نظر نوع عملکرد شیرهای کنترل فشار شیرهای کنترل جهت شیرهای هیدرولیک شیر اطمینان ساده شیر یکطرفه ساده شیر اطمینان پایلوتی شیر یکطرفه با خط فرمان شیر ترتیبی شیرهای پرکن شیرهای کنترل جریان شیر کاهنده فشار شیرهای دو راهه شیر با جبران کننده فشار شیر بی بار کننده شیرهای چندراهه شیر با جبران کننده دما شیر متعادل کننده شیرهای چهار راهه چرخان شیرهای جریان ترجیجی فیوزهای هیدرولیکی شیر ماکویی شیرهای کاهنده سرعت 1 سویچ های فشاری

شیر یکطرفه ساده Check Valve 2

برخی از کاربردهای شیر یکطرفه تأمین مسیر برگشت جریان به موازات شیرهای کنترل فشار جداسازی بخش های مختلف مدار حفاظت از فیلتر و جلوگیری از کاویتاسیون 3

شیر یکطرفه با تحریک خط فرمان Pilot Operated Check Valve از این نوع شیر در مواردی که نیاز به توقف سیلندر زیر بار وجود دارد، استفاده می شود. 4

شیر پرکن از این شیرها به منظور تامین روغن مورد نیاز سیلندرهای بزرگ طی مرحله حرکت سریع استفاده می شود. با تامین فشار خط فرمان از طرف مدار، شیر یکطرفه مسیر ورود ثقلی روغن از مخزن فوقانی به سیلندر را باز می کند. 5

شیر دوراهه (باز وبسته 2/2) On-Off Valve 6

شیرهای چند راهه در این نوع از شیرها با تغییر وضعیت مکانیزم داخلی آن ها، سیال ورودی به هر یک از دهانه های خروجی مورد نظر هدایت می شود. در اغلب شیرهای کنترل جهت چند راهه از مکانیزم داخلی نوع قرقره ای (ماسوره ای) جهت تنظیم مسیر جریان استفاده می شود. قرقره ها به صورت دو یا سه وضعیتی طراحی می شوند. 7

شیر قرقره ای چهار راهه دو وضعیتی (4/2) 8

شیر قرقره ای چهار راهه سه وضعیتی (4/3) 9

مکانیزم های تحریک شیرهای قرقره ای 10

کنترل جهت حرکت سیلندرهای دو کاره با استفاده از شیر قرقره ای 4/3 11

انواع وضعیت وسط در شیرهای چند راهه مرکز بسته (Closed Center): در این حالت عملگر متصل به مجاری کاری A و B بصورت هیدرولیکی قفل شده و سیال قادر به ورود یا خروج از آن نمی باشد. شناور (Float): در این حالت امکان حرکت آزاد عملگر در وضعیت وسط وجود دارد. 12

انواع وضعیت وسط در شیرهای چند راهه مرکز باز (Open Center): در این حالت کلیه مجاری به یکدیگر متصل هستند و جریان ارسالی از پمپ در فشار اتمسفر به مخرن برگشته و عملگر در وضعیت خلاص قرار می گیرد. پهلو به پهلو (Tandem): در این حالت عملگر قفل می شود، اما پمپ از زیر بار خارج شده و جریان ارسالی از پمپ از طریق شیر به مخزن باز می گردد. 13

شیر چهار راهه چرخان Rotary Valves 14

شیر ماکویی Shuttle Valve 15

شیر اطمینان (فشارشکن) ساده Relief Valve شیرهای اطمینان معمولاً در نزدیکی خروجی پمپ ها نصب می گردند. از این نوع شیرها بمنظور محافظت از پمپ و اجزاء سیستم در مقابل افزایش فشار استفاده می شود. 16

فشار شکست، فشار معادل کل جریان، فشار مازاد فشار شکست (Cracking Pressure): فشاری است که در آن شیر اطمینان شروع به بازشدن می کند. فشار معادل کل جریان(Full Flow Pressure): فشاری است که در آن مجرا کاملاً باز شده و به کل جریان سیال اجازه تخلیه داده می شود. فشار مازاد (Override Pressure): اختلاف بین فشار شکست و فشار معادل کل جریان است. 17

مزایا و معایب شیر فشار شکن ساده از ترکیب سوپاپ و فنر در ساختار این شیر معمولا برای استفاده در مدارهای با دبی کم استفاده می شود به خاطر پاسخ سریع برای تخلیه سیال به هنگام بروز افزایش فشار (ناشی از ضربات) مناسب هستند. در صورت استفاده در مدارهای با عملکرد متناوب به خاطر صدمه دیدن نشیمنگاه سوپاپ مناسب نیستند. بدین خاطر برای جریان های مداوم با نوسانات کم استفاده می شود. فقط در اندازه های کوچک در دسترس هستند. در مدارهای با دبی و فشار بالا قابل استفاده نیستند. به خاطر اختلاف فشار بین فشار شکست و فشار عبور کل جریان، زیاد است، از ان در سیستم های هیدرولیک با کنترل دقیق استفاده نمی شود.

شیر اطمینان مجهز به خط فرمان Pilot Operated Relief Valve از این نوع شیر زمانی که نیاز به عبور جریان زیادی از شیر تا قبل از رسیدن فشار سیستم به 90 درصد فشار نظیر عبور کل جریان است، استفاده می شود. 18

مقایسه بین عملکرد شیر اطمینان ساده با شیر اطمینان مجهز به خط فرمان شیر اطمینان مجهز به خط فرمان تا قبل از رسیدن فشار سیستم به 90 درصد فشار نظیر عبور کل جریان باز نمی شوند. فشار مازاد در شیر اطمینان مجهز به خط فرمان از شیر اطمینان ساده کمتر است. شیر اطمینان مجهز به خط فرمان در مقایسه با شیر اطمینان ساده دارای پاسخ زمانی کوتاهتر هنگام باز و بسته کردن مسیر تخلیه می باشد. 19

شیرهای کاهنده فشار Pressure Reducing Valves از شیرهای کاهنده فشار در مواضع خاصی از مدار به منظور کاهش سطح فشار تا یک حد معین استفاده می شود. 20

شیر بی بار کننده Unloading Valve شیرهای بی بار کننده در مواقعی که به پمپ در مدار نیازی نیست، جریان ارسالی از پمپ را در فشار ناچیز به مخزن تخلیه می کند. 21

شیر متعادل کننده Counter Balance Valve به طرف مخزن از شیرهای متعادل کننده به منظور جلوگیری از حرکت سقوطی سیلندر تحت بار استفاده می شود. 22

شیر ترتیبی Sequence Valve از شیرهای ترتیبی برای کنترل ترتیب عملکرد دو شاخه موازی از مدار و همچنین حصول اطمینان از تامین فشار به اندازه معین در یک قسمت از مدار قبل از شروع به کار قسمت دیگر، استفاده می شود. 23

فیوزهای هیدرولیکی Hydraulic Fuses از این همراه با پمپ های مجهز به سیستم جبران کننده فشار استفاده می شود تا در اثر بالا رفتن فشار (در اثر وجود خرابی) سیستم هیدرولیک دچار آسیب نشود. 24

سویچ های فشاری Pressure Switch سویچ فشار دیافراگمی: محدوده فشار (Psi): خلاء-150 سویچ فشار با لولۀ بردن: محدوده فشار (Psi): 50-18000 سویچ فشار پیستون آب بندی شده: محدوده فشار (Psi): 15-12000 سویچ فشار پیستون آب بندی شده و دیافراگم: محدوده فشار (Psi): 0/5-1600 25

شیر محدود کننده جریان Restrictor Valve 26

رابطه بین میزان جریان و افت فشار در شیرهای کنترل جریان q: مقدار دبی عبوری x: مساحت گلوگاه δP: افت فشار در گلوگاه K: عدد ثابت (تابع مشخصه های گلوگاه، لزجت سیال و عدد رینولدز) 27

شیر کنترل جریان با سیستم جبران کننده فشار Flow Control Valve Pressure Compensated این شیرها، بصورت خودکار نسبت به تعییرات فشار تنظیم شده و همواره افت فشار را ثابت نگاه می دارند و در نتیجه میزان جریان عبوری از آنها ثابت خواهد ماند. 28

29 افزایش جریان عبوری از گلوگاه کاهش لزجت روغن افزایش دمای روغن شیرهای کنترل جریان با سیستم جبران کننده دما و لزجت Viscosity and Temperature Compensated Flow Control Valve افزایش جریان عبوری از گلوگاه کاهش لزجت روغن افزایش دمای روغن استفاده از گلوگاه های قابل تنظیم با لبه های تیز ویسکوزیته باعث ایجاد تنش برشی می شود و بدین طریق بر جریان لایه های سیال که روی هم قرار گرفته اند، تأثیر می گذارد. چنانچه لایه های سیال بر روی هم نباشند و از یک لبۀ تیز عبور داده شوند، جریان مستقل از ویسکوزیته است. استفاده از صفحات فلزی غیرهمجنس در هنگام افزایش دما یک میلۀ دوکی شکل که دارای ضریب انبساط حرارتی بالایی است، افزایش طول پیدا می کند و میزان باز بودن گلوگاه خروجی را کاهش می دهد. 29

شیر با سیستم تقسیم جریان ترجیحی Priority Flow Control Valve کاربرد این شیرها در سیستم هایی است که از یک پمپ جهت تعذیه دو یا چند مدار استفاده شده و تعذیه مدار ثانویه هنگامی شروع می شود که تغذیه مدار اول تمام شده باشد. 30

شیرهای کاهنده سرعت Valve Declaration Flow Control این شیرها آهنگ جریان عبوری را کاهش می دهند و بدین طریق یک شتاب منفی در حرکت عملگر هیدرولیکی به وجود می آورند. این شتاب منفی می تواند اینرسی بارهای سنگین و سرعتهای بالای عملگر در انتهای کورس را کنترل کند. 31

Thank You !