بخشی از مقاله
چکیده
سیستمهای هیدرولیکی در صنایع مختلف به طور گسترده قابل استفاده و دارای مزایای متعددی بیش از دیگر سیستمهای مکانیکی یا الکتریکی هستند. از کاربردهای آن میتوان - توان بالا، عملیات دقیق، قابلیت بارگذاری در مدت زمان مختلف و سرعت بالا - نسبت به دیگر سیستمها نام برد . تحریک این نوع سیستمها توسط شیر کنترل انجام میشود. شیر کنترلها با توجه به عملکردشان در انواع مختلف - کنترل جهت، کنترل فشار، کنترل جریان، پروپرشنال و سرو - وجود دارد، که شیر سرو الکترو هیدرولیک نام دارد که دارای فلاپر نازل میباشد. این شیر به منظور اعمال فشار کنترلی استفاده میگردد، که با سیستم فلاپر نازل فشار سیال را 3 تا 15 برابر افزایش میدهد. البته منظور از تغییرات فاصله فلاپر نازل در حد چند میلی متر است. در این پایان نامه تحلیل حساسیت یک نمونه شیر سرو الکترو هیدرولیک کنترل دبی- جریان با مدل سازی و شبیه سازی با استفاده از نرم افزار متلب قسمت شبیه سازی از نظر ناهمگنی نازلها بواسطه فرسایش و خستگی نازلها و تغییر قطر آنها مورد ارزیابی قرار میگیرد .یکی از پارامترهای مهم در نحوی تحلیل حساسیت شیر سرو قطر نازلها میباشد.
-1 مقدمه
توسعه علم هیدرولیک زمانی شروع شد که پاسکال دانشمند فرانسوی قوانین مربوط به فشار را در سال 1650 میلادی کشف کرد و هیدرولیک را به عنوان یک علم نوین پایه گذاری نموده از آن تاریخ به بعد دوران شکوفایی هیدرولیک پدید آمد و این علم به نحو چشمگیری وارد بازار گردید.امروزه هیدرولیک در ساختمان ماشین آلات صنعتی،کشاورزی،راهسازی،هواپیمایی،کشتی سازی،اتومبیل سازی،ماشین ابزار،معدن و.... در مقیاس وسیعی استفاده می شود و روز به روز در حال افزایش نیز می باشد. قطعات یا پارامترهای حساس تر نیاز به تلرانس های بسته تر و دقیق تری دارند این موضوع تحلیل حساسیت را به خوبی نشان می دهد به ویژه در فرایند تولید انبوه قطعه یا مجموعه که که کاهش بازه تولرانس ها تاثیر قابل توجهی در بالا رفتن هزینه تمام شده دارد با توجه به مطالب ذکرشده به منظور یافتن میزان حساسیت قطعات و یا پارامترها در عملکرد شیر تحلیل حساسیت ضروری به نظر می رسد .تا کنون نویسندگان مختلفی مدل سازی وتحلیل حساسیت شیر هیدرولیک را برسی کرده اند.
توفیق [1] در سال 1999به کمک استخراج معادلات دینامیکی و سیالاتی حاکم بر مرحله - طبقه - اول یک نمونه شیر هیدرولیک سرو دو مرحله ای، مدلی از مرتبه 6 ارائه کرده است. شای و همکاران[2] در سال 2005 معادلات حاکم بر عملکرد شیر را که شامل معادله شار معناطیسی موتور گشتاوری معادله حر کت فلاپر معادلات سیالاتی است ارائه کر ده اند در نهایت یک مدل پیچیده غیر خطی از شیر استخراج شده است که ساده سازی و خطی سازی بر روی آن انجام شده است. کیم تسائو[3] در سال 2000 مدل خطی شده ای از شیر ارائه که ضرایب آن به طور مستقیم پارامترهای فیزیکی و مشخصات سیالاتی شیر به آمده است از این مدل آنها برای آنالیز حساسیت قابل استفاده است . موخاراجی[4] در سال 2000 یک مدل غیرخطی برای یک شیر سرو تک مرحله ای ارائه کرده است وی در این مدل جریان سیال را در اطراف اسپول و همچنین شار مغناطیسی را موتور نیرویی شیر در گرفته است او حساسیت عمکرد شیر نسبت به تغییرات را در لقی شعاعی شرایط مختلف هم پوشانی دریچه های اسپول و هندسه دریچه های کنترلی مورد تحلیل قرار داده است.
فراهت[5] در سال 1987در یک پایان نامه کارشناسی ارشد تحلیل حساسیت را بر روی یک شیر سرو هیدرولیک به کار برده است وی چهار روش مجزای تحلیل حساسیت را با مطالعه بر روی تغییرات سرعت پیستون اکچویتور شیر نسبت به تغییرات در هشت پارامتر مختلف با یکدیگر مقایسه کرده است.در هر صورت نتیجه گیری فراهت چنین است که بیشتر قسمت ها ی منحنی حساسیت شیر نسبت به تغییر در پارامتر های اصلی خطی است. سعادت فومن ، محمد صالح صدوقی [6] در سال 1392 در این مقاله حساسیت سه پا رامتر از یک نمونه شیر سرو هیدرولیک مورد تحلیل قرار گرفت ومنحنی های حساسیت مرتبط با پارامتر استخراج شد. از آنجا که همه منحنی های حساسیت به صورت خطی - مرتبه اول - ظاهر شدند می توان چنین برداشت کرد که منحنی های رفتاری شیر نسبت به هر پارامتر از مرتبه دوم هستند. میتوان چنین نتیجه گرفت که 3 عامل افزایش قطر اریفیس،کاهش فاصله تعادلی فلاپر نازل و کاهش ضریب سختی فنر اسپول موجب افزایش دبی می شود و بالعکس. همچنین کاهش قطر اریفیس ، افزایش فاصله تعادلی فلاپر نازل و افزایش ضریب سختی فنر اسپول موجب افزایش جریان اشباع می شود و بالعکس .
این مورد می تواند در فرآیند بهینه سازی طراحی شیر و با تغییر منحنی مشخصه عملکردی به صورت مورد نظر، بکار گرفته شود. ابراهیمی و جزایری [7]در سال 2010 طراحی سیستم کنترل را می توان به دو مرحله تقسیم نمودند. دستگاه باید به شکل مدل ریاضی تبدیل شود تا بتوان رفتارش را آنالیز کرد. سپس به منظور دریافت واکنش مطلوب از سیستم کنترل، باید کنترل کننده مناسبی را طراحی نمود. در این مقاله، مدل خطی موتور گشتاور مغناطیس دایم - PMTM - در نظر گرفته شده است و سه کنترل کننده، کنترل کننده دیجیتالی PID به دو شکل وضعیتی و سرعت، کنترل کننده deadbeat و روش کنترل کننده جای دهی قطب طراحی گردیده است و به دلیل شباهت بین آن ها بهترین کنترل کننده برای این نوع از دستگاه ها انتخاب خواهد شد. ابراهیمی،جزایری [8]در سال 2012 در مقاله-ای به بیان بهبود کنترل کننده مکانیزم سروو ولو می پردازند. مشخصات واکنش موقت مکانیزم سروو با استفاده از SIMULINK مورد تجزیه و تحلیل قرار خواهد گرفت. بهبود اولیه واکنش با استفاده از کنترل کننده PID انجام می شود. سپس از یک مفهوم جدید که بیش از یک ویژگی واکنش را به طور همزمان بهبود می بخشد استاده می شود. این روش کنترل ویژگی همزمان چندگانه - MSS - نام دارد که می تواند نقص کنترل کننده سنتی PID را برطرف کند. تحقیقات قبلی بر بهینه سازی عملکرد سیستم سروو ولو های جت پایپ بر پایه ی بازیابی فشار در انتهای ماسوره و درجه فشار خطی با جابجایی لوله جت به عنوان معیار بهینه سازی متمرکز هستند. این مقاله اهمیت هندسه سوراخ گیرنده را در بازیابی فشار از طریق تکنیک های اجزا - المان - محدود با استفاده از نرم افزار ANSYS FLOTRAN CFD برجسته می کند. نتایج حاکی از آن است که سوراخی که به طور مناسب کوچک شود سبب بهبود بازیابی فشار می شود.
