تبلیغات
ساسان محمدی - دیجیتال هیدرولیک Digital Hydraulic
 
درباره وبلاگ


ساسان محمدی
متولد قائمیه فارس
دیپلم ریاضی-فیزیک از دبیرستان توحید شیراز
کارشناسی ساخت وتولید از پلی تکنیک تهران
کارشناسی ارشد ساخت وتولید صنعتی اصفهان
علاقه مند به زمینه های: کنترل- مکاترونیک- اتوماسیون و تحلیلات سیالاتی در هیدرولیک و نیوماتیک

sasanmohammadiad@gmail.com

https://telegram.me/MohammadiSasan


مدیر وبلاگ : ساسان محمدی
نویسندگان
آمار وبلاگ
  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :
ساسان محمدی
صفحه نخست             تماس با مدیر           پست الکترونیک               RSS                  ATOM
شنبه 30 بهمن 1395 :: نویسنده : ساسان محمدی




بسمه تعالی


دانشگاه صنعتی اصفهان


پیشنهادیه موضوع تحقیق پایان‌نامه كارشناسی ارشد

 

عنوان پروژه:

طراحی ، ساخت و ارزیابی یک شیر دیجیتال هیدرولیکی

Design, Manufacturing and Evaluation of a Digital Hydraulic Valve

 

دانشجو : ساسان محمدی


استاد راهنما : دکتر سعید بهبهانی

 

سابقه، اهداف، نوع، كاربردها و كاربرهای مورد نظر:

سیستم‏های سروهیدرولیک برای کنترل نیرو و موقعیت در کاربردهای دقیق و با توان بالا استفاده می‏شوند. نسبت نیرو به سایز بالا، انتقال قدرت آسان و حساسیت زیاد این سیستم‏ها موجب استفاده‏ی گسترده از آن‏ها در کاربردهای حساس و سنگین مانند کنترل باله‏ی موشک و هواپیما، ماشین‏های عظیم خاک‏برداری و حفاری و صنایع شکل‏دهی فلزات شده است.

در سیستم‏های سروهیدرولیک کنترل نیرو و موقعیت عموما با تغییر ابعادی مجراهای جریان سیال توسط شیر تناسبی یا سروولو انجام می‏شود. این شیرها اگرچه قابلیت کنترل‏پذیری خوبی دارند، اما مشکلات زیادی ازجمله کاویتاسیون، نشتی زیاد، حساسیت به آلودگی و از همه مهم‏تر قیمت بالا و اتلاف توان زیاد را به همراه دارند.

برای کنترل پیوسته موقعیت عملگر، به جای استفاده از شیر تناسبی یا سروولو می­توان از شیر قطع/وصل[1] و با تكنیك­های درایو كردن پیشرفته بهره­برداری كرد، كه در این صورت به آن شیر دیجیتال گفته می­شود.

با عملیات مدولاسیون پهنای پالس[2] و یا تعدادی شیر قطع/وصل بسیار كوچك با اتصال موازی و برنامه­ریزی مناسب قطع و وصل آنها، می توان برای کنترل دقیق موقعیت عملگر بهره برد. در این صورت، برنامه­ریزی و درایو مناسب سیستم برای دستیابی به كارآیی مناسب و عملكرد دبی-فشار مطلوب از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است [10].

در روش مدولاسیون پهنای باند، با قطع­و­ وصل كردن سریع و مداوم شیر بین منبع فشار بالا و فشار پایین سیال و با تنظیم سیكل كاری[1]، با توجه به خاصیت سلفی سیال درون لوله، کنترل جریان و فشار سیال ممکن می­گردد. عوامل موثر بر میزان جریان و فشار سیال خروجی از شیر شامل فرکانس شیر، سیكل كاری شیر، فشار تنظیمی منبع فشار بالا و پایین، مقاومت لوله به تغییرات دبی و مقاومت شیر و مدار می‏باشد. در روش دیگر شیر مستقیما در مسیر پمپ جابجایی ثابت قرار گرفته و با سوئیچ کردن سریع دبی پمپ را در یک حالت به سیستم و در حالت دیگر به تانک ارسال می‏کند (شکل1 ، 2). در این صورت با تنظیم کردن زمان کاری شیر در هر دوره و فرکانس آن، دبی مورد نیاز سیستم از پمپ تامین می‏شود. مازاد دبی در این حالت بدون باز شدن شیر اطمینان به تانک تخلیه می‏شود و درنتیجه اتلاف انرژی در مدار را کاهش می‏دهد. در هر دوی این روش‏ها شیر بین دو حالت کاملا باز و کاملا بسته سوئیچ می‏کند و تغییر ابعادی مجرای جریان سیال فقط در زمان بسیار کوتاه اتفاق می‏افتد، بنابراین انتظار می­رود افت فشار بسیار کمتری نسبت به شیر تناسبی داشته باشد. به علاوه به دلیل تغییر بین دو وضعیت و نبودن حالت بینابین، انتظار می­رود نشتی داخلی کمتری نسبت به شیر تناسبی داشته باشند. مزایای دیگر این شیرها عدم حساسیت به آلودگی، قابلیت تکرار بالا و هیسترزیس کمتر نسبت به شیرتناسبی است.

همچنین در صورت استفاده از n عدد از این شیر ها به طور موازی و در یک مجموعه، به طوریکه دبی تنظیمی خروجی هر کدام از آنها به نسبت 1و 2و 4و 8و 16 و ... باشد، در خروجی 2 به توان nدبی مختلف می­توان داشت. بالفرض مثال با استفاده از تنها 5 شیر ساده قطع/وصل 32 دبی مختلف با نسبت 0 ،1 ، 2، 3، ...،30 و31 می توان ایجاد کرد و به عملکرد پیوسته­ی عملگر دست یافت (شکل3).


شکل1. کنترل حرکت سیلندر با 4 مجوعه شیر قطع/وصل


شکل2. گرفتن دبی های مختلف از یک پمپ دبی ثابت با کمک شیر قطع­/وصل سریع


شکل3. اتصال موازی 5 شیر قطع-وصل ساده برای ایجاد 32 دبی مختلف در خروجی A


این شیرها دارای دوحالت بوده و معمولا شامل سه پورت می‏باشند و در انواع چرخشی، کارتریجی و اسپولی ساخته می‏شوند. برای برآورده کردن نیازهای گفته شده مطلوب است شیر قطع/وصل توانایی کار در فرکانس‏های بالا را داشته باشد که در ساخت این شیرها باید به آن توجه ‏شود. استفاده از این شیرها با این عنوان و با ساختارهای بیان شده مربوط به دو دهه ی اخیر می باشد و هم­چنان صنعتی نشده است. مزیت عمده و اجرا شده ی آن در موبایل هیدرولیک می باشد [11]. همچنین استفاده در انگشت مصنوعی از دیگر کاربرد­های آن است [12].

شیرهای قطع/وصل دارای محدودیت‏هایی نیز می‏باشند که مهم‏ترین آن‏ها ایجاد نویز در سیستم به دلیل وجود نوسانات در فشار و دبی خروجی از شیر و همچنین قابلیت کنترل ضعیف‏تر نسبت به شیر تناسبی و شیر سروُ در فرکانس‏ کاری پایین می­باشد.

لازم به ذکر است که تا کنون دانشگاه های تمپر[1] فنلاند با همکاری دانشگاه صنعتی لینز اتریش و دانشگاه مینه سوتا آمریکا هر کدام در طی پروژه هایی چند ساله موفق به ساخت نمونه هایی از این شیر شده اند. تیم دانشگاه تمپر زیر نظر پروفسور جونی متیلا[2] و با همکاری متیل ین جاما[3] فعالیت های بسیاری در این زمینه داشته اند. و هر ساله کنفرانس ها و کارگاه­­هایی در این زمینه با همکاری این تیم و شرکت های بزرگ فعال در زمینه هیدرولیک مانند هیداک ، پارکر ، فستو و... در لینز اتریش برگزار می گردد به همین خاطر لینز را پایتخت دیجیتال هیدرولیک دنیا می نامند [11 ، 13].

ایده ای که در این شیرها به کار رفته است اولین بار در پروژه ی آپولو ناسا در سال 1965 مطرح و استفاده شد و پس از آن إدی إستورمن[4] که در این پروژه شرکت داشت در سال 1989 این ایده را صنعتی کرد و در سال 2003 کارهایش را در 5 پتنت ارائه کرد. این پتنت ها طرح هایی برای اجرای این ایده در زمینه های کاهش مصرف سوخت خودرو، سلول های خورشیدی و هیدرولیک بودند.

پروفسور پری لی[5] در دانشگاه مینه سوتا 2012 یک نمونه از این شیر که به صورت چرخشی با موتور الکتریکی بود را ساخت و روش های مودولاسیون پهنای پالس و دیگر روش های کنترلی را بر آن اجرا نمود [1 ، 2 ، 3 ، 4].

یوکوتا[6] و آکوتا[7] کریستال های پیزوالکتریک را برای تحریک یک شیر قطع/وصل از نوع بشقابی[8] استفاده کردند و فرکانس این شیر را به 7/8 کیلو­هرتز رساند به طوریکه شیر توانایی پاسخ به موج مستطیلی با فرکانس 2 کیلوهرتز را داشت­­ [5].

در سال 2014 گروهی از دانشگاه تمپر[9] موفق به ساخت یک مجموعه از این شیرها و بررسی مزایای این شیرها طی یک پروژه ی 5ساله که از طرف آکادمی دولت فنلاند حمایت مالی می شد، شدند. این مجموعه شامل 120 عدد از شیرهای کوچک قطع/وصل که به طور مستقل کنترل می شدند بود. سپس این مجموعه بر یک لودر هیدرولیکی پیاده سازی شد. نتایج حاصل نشان دهنده ی کاهش مصرف انرژی در این سیستم می باشد. همچنین نتایج نشان داد که قابلیت رقابت با شیرهای پروپورشنال و سروُ را در کنترل موقعیت عملگر وجود دارد [8 ، 9 ، 11 ، 14].

م.کاملریتر[10] از دانشگاه ویِن اتریش (همکار دانشگاه لینز اتریش) از این مجموعه شیرها برای سیالات رئولوژیک استفاده کرد و مزایای آنرا نسبت به شیرهای پروپورشنال مرسوم بیان داشته است. از جمله ی این مزایا سادگی طراحی و قیمت تمام شده­ی شیر بیان شده است [15 ، 16].

هدف پروژه حاضر ارائه ساختارهای متفاوت شیر قطع/وصل برای بهره­گیری در شیر دیجیتال، تحلیل دقیق عملكردی از نگاه جریان سیال و تحریك الكتریكی، طراحی ابعادی شیر، طراحی مدارات و تجهیزات تحریك، طراحی و برنامه­ریزی درایو و در نهایت ساخت شیر هیدرولیكی دیجیتال مناسبی است كه بتواند عملكرد كنترلی مطلوبی را فراهم آورد. نمودارها و منحنی­های مشخصه شیر از تحلیل­های عددی و در صورت امكان از تست تجربی  استخراج و ارائه گردیده و عملكرد شیر با شیرهای تناسبی  و سروُ مقایسه خواهد شد.

            در استاندارد ARP490 یک سری منحنی مشخصه­های استاندارد عملکردی برای شیر سروُ تعریف و ترسیم شده است، مانند منحنی حساسیت فشار، منحنی حساسیت دبی، منحنی هیسترزیس دبی خروجی نسبت به دستور ورودی، منحنی نشتی داخلی و... . سعی خواهد شد این منحنی­ها و مهم­تر از همه، منحنی دبی بر حسب فرکانس و سیکل کاری[11] برای شیر ساخته شده بدست آورده شود و قابلیت­های آن نسبت به انواع دیگر شیرها بحث شود.


مراجع مهم:

, DIGITAL FLUID POWER – STATE OF THE ART, Mati Linjama Tampere University of Technology







نوع مطلب :
برچسب ها : دیجیتال هیدرولیک، digital hydraulic، digital fluid power، switching valve، switching hydraulic systems، PWM، rotary switching valve،
لینک های مرتبط :


چهارشنبه 25 اردیبهشت 1398 08:01 ب.ظ
herbal ed cures http://viagralim.us herbal ed cures !
It's really a great and helpful piece of info. I'm glad that you just shared this helpful info with us. Please keep us up to date like this. Thank you for sharing.
سه شنبه 7 اسفند 1397 01:16 ب.ظ
وبلاگ زیبایی داری

به من هم سر بزن. هدیه خوبی براتون داریم!
دوشنبه 9 مرداد 1396 09:30 ق.ظ
خیلی هم عالی! موفق باشی دوست عزیز
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر