Experimental and Theoretical Study of The …...2013 12.ққƌƣỷ (A) үǜƣỷ 31қƤǜƧƣỷ ỸƹǜƳƣƳƫƝǔƣỷƳ ǑҳқƫƲƣỷ ǑƤǜƧ 185 Experimental and Theoretical

қƤǜƧƣỷ ỸƹǜƳƣƳƫƝǔƣỷƳ ǑҳқƫƲƣỷ ǑƤǜƧ31 үǜƣỷ)(A ққƌƣỷ12.2013

185

Experimental and Theoretical Study of The Influences of Pipes Sizing on the Hydraulic Systems

Abdulkarem Swadi Saleh Chef engineers - Ministry of industrial and material- Al Akaa Company. Email:[email protected] Dr.Jafer Mahdi Hasan Machines and equipments department- University of Technology / Baghdad.

Received on: 4/6/2012 & Accepted on: 10/1/2013

ABSTRACT Ensure this research design and implementation of Primary hydraulic system with external variable load for the purpose to studying the influences of the dimensions of pipes in hydraulic systems, we have been designing two lines for oil, one long (far from the power source) and the other short (close to the source) as it is used in practical applications in factories. The testing process included measuring the speed of the piston in the cases of the long way and short way (with the load) at the same pressure and flow and record the difference in speed of the piston in this two cases and also included practical tests measure the speed of vibration and acceleration of vibration on the tip of the arm piston at various pressures, as well as for various flow also for two cases (long way and short way) at zero position and non zero position of directional valve, for the purpose of showing the effect on the piston performance and directional valve. The theoretical side has included work a mathematical model of each part of the hydraulics system and then work a theoretical analysis of the hydraulic cycle combined and for two cases (long way and short way impose zero) for two types of actuator since been developed for the final transfer function for each case. It turns out that the effect of the length of the pipe is clear from the difference between the transfer functions, as well as the comparison between symmetric piston and non symmetric piston. Been an increase in the speed of the piston in the case of the short way compared to the long way in range of (0.0074 cm ⁄ sec). It was also recording speed of vibration and acceleration of vibration of the short and long ways at different flow and pressure and show that acceleration of vibration and speed of vibration are greater in the case of the long line. It was also that Bulk modulus affect the value of the amplitude frequency and increase laden mass on the tip of the plunger lead, reduced amplitude of the frequency. It was concluded that the non-symmetric piston gives better results in terms of lower frequency amplitude.

األنابیب في المنظومات الھیدرولیكیة دراسة عملیة ونظریة لتأثیرات ابعاد

الخالصــــةلغ رض دراس ة تص میم وتنفی ذ منظوم ة ھیدرولیكی ة أساس یة ذات حم ل متغی ر تض من ھ ذ البح ث

بعی د (لق د ت م تص میم مس لكین للزی ت أح دھما طوی لب في المنظوم ات الھیدرولیكی ة ، تأثیر ابعاد األنابی

mailto:Email:[email protected]

қƫƲƣỷ ǑƤǜƧқƤǜƧƣỷ ỸƹǜƳƣƳƫƝǔƣỷƳ Ǒҳ31 үǜƣỷ)(A ққƌƣỷ12.2013 دراسة عملیة ونظریة لتأثیرات ابعاد األنابیب في

المنظومات الهیدرولیكیة

186

كم اھوموجود ف ي التطبیق ات العملی ة ف ي ) قری ب م ن المص در(واآلخ ر قص یر) ع ن مص در الطاق ةتم أج راء األختب ارات العملی ة اذ تض منت قی اس س رعة الكب اس للمس تخدم ف ي ح التي المم ر . المصانع

بالح التین عل ى س رعة قصیر بوجود الحمل عند نفس الضغط والتدفق وتسجیل الف رق الطویل والممر ال تضمنت األختبارات العملیة قیاس سرعة األھتزاز وتعجی ل األھت زاز عل ى ط رف ذراع الكباس وأیضا

عن د الموق ع ) المم ر الطوی ل والقص یر(لف ة وك ذلك لت دفق مختل ف وللح التینالكب اس عن د ض غوط مختري للص مام األتج اھي، لغ رض تبی ان الت أثیر ف ي أداء المس تخدم والص مام الص فري والالص ف

أما الجانب النظري فقد تض من عم ل مودی ل ریاض ي لك ل ج زء م ن المنظوم ة الھیدرولیكی ة .األتجاھيمم ر طوی ل ومم ر قص یر ف رض (ومن ثم عم ل تحلی ل نظ ري لل دائرة الھیدرولیكی ة مجتمع ة وللح التین

وتب ین ان الت أثیر لط ول .دمات اذ تم إستنباط دالة التحول النھائیة لكل حال ةولنوعین من المستخ) صفرا من خالل الفرق بین دالتي التحول ، وك ذلك تم ت المقارن ة ب ین الح التین بوج ود األنبوب یكون واضحا

رالكب اس ف ي حال ة المم ر القص ی س رعةفي زیادة م تسجیلت .مستخدم متماثل والمستخدم الغیر متماثل ك ذلك ت م تس جیل س رعة األھت زاز وتعجی ل . )cm ⁄ sec 0.0074( وبمع دل رن ة ب الممر الطوی لمقا

وتب ین ان تعجی ل األھت زاز وس رعة ولض غوط وت دفق مختلف ة الطوی ل والقص یر األھت زاز للمم رینوك ذلك ت م التوص ل ال ى ان معام ل بل ك ی ؤثر عل ى قیم ة . األھتزاز تكون اكبر في حالة الممر الطوی ل

تم األس تنتاج .تؤدي الى انخفاض سعة التردد الكتلة المحملة على طرف الكباس زیادة تردد وانسعة ال .ان المكبس الغیر متماثل یعطي نتائج افضل من حیث انخفاض سعة التردد

:المــــقدمـــــة

طة إصطالح الھی درولیكا أو ال تحكم الھی درولیكي نق ل الق وة والحرك ة وال تحكم فیھم ا بوس ایقصد بمنظوم ات ذات المنظوم ات الھیدرولیكی ةتعتبر .ائل في ھ ذه الحال ة لنق ل الطاق ة السوائل اذ یستخدم الس

كونھا أصبحت تدخل في كاف ة منظوم ات الس یطرة والتش غیل للمك ائن والط ائرات واآلالت أھمیة كبیرة لدقة وسھولة وسرعة تنفیذھا لألوامر الیدویة أو المبر تط ور . مج ة وإقتص ادیتھاالدقیقة والضخمة نظرا

أجزاء المنظومة مستمر بش كل یواك ب الحاج ة وم رادف للتط ور ف ي مج ال األلكترونی ات حت ى أص بح بح د ذات ھ یجم ع ب ین ع دة عل وم م ن دینامی ك الموائ ع إل ى المیكانی ك التطبیق ي إل ى عل وم مس تقال علم ا

كب ة م ع الماكن ة كم ا ف ي المك ائن ھنال ك منظوم ات ھیدرولیكی ة مر .الحاسبات والبرمجة وسیطرة النظموبقی ة فق ط علیھ ا المس تخدمات وص مامات الس یطرةترك ب المبرمجة الصغیرة وھنال ك مك ائن ض خمة

مفص ولة ولك ن قریب ة م ن المنظومات تكون بعیدة ألسباب منھا السالمة الصناعیة وبعضھا تكون أیضا إنھ لقرب أجزاء المنظومة مع بعضھا ومع ال .الماكنة .مضخة لھ تأثیرات مھمةعلما



187

(Guillon & Blondel)(1971)[2] الباحثان تناولوبالت الي ) orifice(لص مام لك ل فوھ ةمتماثل اذ یتطل ب إعط اء مع امالت ا دراسة صمام إتجاھي غیر

ث م ت م . ابط م ع إس طوانة غی ر متماثل ةیستنتج معادالت األنسیاب في ممر الضغط ومم ر الراج ع وب التر إن . مس لطة عل ى ط رف ذراع الكب اس) F(إس تنتاج المع ادالت الدینامیكی ة للمنظوم ة بوج ود ق وة علم ا

مع امالت الص مام ت م ربطھ ا بمع ادالت ب ین مس احة وجھ ي رأس الكب اس والمعام ل المقاب ل ف ي حال ة .الرجوع إلى الخزان

م ن داالت التح ول ولك ن وض ع منحنی ات بیانی ة لتغی ر درج ات في ھذا البحث ل م ی تم إس تنتاج أي منحن ي الت ردد للحص ول عل ى الموق ع الض غط م ع النس بة ب ین مس احتي وجھ ي رأس الكب اس وأیض ا

.الصفري للمنزلقومم ا یج در األش ارة إلی ھ إن . لم یتم التطرق في المعادالت إلى أي تخمید وال إلى التردد المس تثار

یحص ل فق ط نتیج ة الف رق ب ین مع امالت ) وال ذي أش ار إلی ھ بالتذب ذب(كي الطبیع يالت ردد الھی درولی .التصحیح بین حجرة الضغط وحجرة الراجع إلى الخزان، وذلك لعدم تطرقھ ألي نابض

[3](1973)(Burton. , et al) ی رة وب ذلك دراسة تحلیل الصمام والق وى الم ؤثرة فی ھ والعالق ة الالخطی ة لألحم ال الداخلی ة الكبتم

وعالق ة الالأس تقراریة الناتج ة بتنفی ذ مھم ة الص مام لقی ادة المس تخدم . تظھ ر دائ رة ت رددات مح دودة ) أستخدم أسطوانة متماثلةب(

وھذه الدراسة تستحضر األنموذج النظري لصمام السیطرة األتجاھي ذي المنزلق والذي باألمك ان عل ى أداء الص مام وبالت الي عل ى إنش اء تص امیم للمنزل ق ت ؤدي إل ى تحدی د الالأس ت قراریة الم ؤثرة ج دا

. المستحصل منھ لقیادة عمل ما الن اتج حتك اك األوطریقة أخرى لتقلیل الالخطیة باألحمال الداخلیة التي یقودھا الصمام ھي بزیادة

.ولكن ھذا لسوء الحظ مقترن بتغییر تركیب الصمام الزیت لزوجةعن . تجة وجدت معقدة بصورة كبی رة ل ذلك تطل ب أس تعمال تقریب ات لتس ھیل الح لالمعادالت التفاضلیة النا

داالت التح ول المس تنتجة ھ ي نس بة إزاح ة منزل ق الص مام إل ى ق وة دف ع المنزل ق المتناس ب م ع .ونالحظ في ھذه الدالة إن نسبة التخمید محسوبة فقط للصمام. النابض في الصمام )جساءة(نابضیة

ودالة التح ول الثالث ة ھ ي . ھي نسبة معدل إنسیاب الصمام إلى إزاحة المنزلق ودالة التحول الثانیة .وھنا تطلب إیجاد معامل تخمید یخص المكبس فقط. نسبة إزاحة المكبس إلى معدل إنسیاب الصمام

نالح ظ إن الحم ل عل ى المك بس ثاب ت وممث ل إذلھ ذه المنظوم ة " یوض ح مخطط ا) 3(والش كل ).M(بالكتلة

مجمع صمام إتجاھي مع مكبس متماثل مع حمل ثابت )3(شكل

صمام اتجاهي

المكبس والمحمل



188

:حیث PR =ضغط الرجوع PS =ضغط التجھیز AO = مساحة الفوھة)orifice( KV =جساءة نابض الصمام XV =ازاحة منزلق الصمام Ftt =القوة االزمة لدفع منزلق الصمام tv =قوة األحتكاك الناتجة عن حركة المنزلق X =ازاحة ذراع المكبس t =قوة األحتكاك الناتجة عن حركة ذراع المكبس

M =كتلة الحمل : قدم الباحثان

[4](1988)(Bowns & Yang) وبض منھا أنابی ب یدرولیكی ة لت وفیر الحج م والكلف ة بع ض األفك ار عل ى تص مامیم المنظوم ات الھ

وھ ذان الباحث ان فمن المعروف أن الدوائر الھیدرولیكیة ھي أما أن تكون مفتوحة أو مغلقة ، .المنظومة أستحدثا دائ رة ھیدرولیكی ة ھ ي الوس ط ب ین ال دائرة المفتوح ة والمغلق ة حی ث ی تم بموجبھ ا تقس یم الخ ط الراجع على قسمین أحدھما یرتبط مع خط سحب المضخة واآلخر إلى الخ زان، وف ي ھ ذه الطریق ة ی تم

التخلص من مشاكل .النضوحات تقلیص حجم الخزان وكذلك تقلیل قطر خط السحب وأیضا :وضع الباحثان

[5](1988)(Lewic & Hannifin) فكم ا نعل م أن األس طوانة نتحص ل . دراسة لألسطوانة وتعدیالت أجری ت عل ى نظ ام التش غیل لھ ا

منھا على قوة وحركة خطیة وھذه الحركة ی تم ال تحكم بھ ا أم ا بوس اطة مص دات میكانیكی ة أو مف اتیح ) . Limit Switches( تحدید كھربائیة في ھذا البحث تم تطویر نظام جدید لل تحكم یعط ي أش واطا

وب ذلك تك ون أقتص ادیة لع دم وج ود خس ائر ف ي الوق ت دقیق ا زمن ا بدقـــة وعلى وفق المطلوب وأیض ام ع نظ ام وھ ذا م ا یس مى نظ ام التغذی ة بكلف ة قلیل ة وال ذي باألمك ان أن یت داخل. أثناء التوقف والحرك ة

.األسطوانة لمركب فیھاالماكنة ا ]Xiaown ]6 (2005)درس الباحث

ال ى ان األنابی ب س بي وبوج ود مس تخدم متماث ل وتوص لتأثیر األنبوب على الصمام األتج اھي التنا بش كل دوري وان الس عة تتناس ب م ع معام ل الص مام وھبوط ا تجع ل م ن س عة الت ردد تتذب ذب ص عودا

ثیر ط ول األنب وب یك ون اكب ر ف ي حال ة الس یطرة عل ى مع دل ومعامل التمدد الحجم ي لألنب وب وان ت أ .التدفق منھ في حالة السیطرة على األتجاه

[7](2000)(Min , et al) تل ك الت ي یم ر بھ ا ف یض كبی ر م ن كتل ة درس الخسائر التي تح دث ف ي داخ ل الص مام وخصوص ا

أو بالمع ادالت التحلیلی ة . الم ائع ز ی ركالت ت م ولك ن ف ي ھ ذا البح ث. وباألمك ان حس اب الخس ائر عملی ا معرف ة خس ائر الض غط ف ي المم رات المعق دة الت ي یس لكھا الم ائع ) CFD(على تقنیة التي تسھل كثیرا

ھذه الطریق ة الت ي تعتم د عل ى تقنی ة األبع اد ال ثالث أظھ رت إن الش كل الھندس ي للمنزل ق . في الصمام .خسائر في الضغط وكذلك معدل تدفق الكتلة لھما تأثیرفي تقلیل ال

لش كل األنس یاب داخ ل حج رات الص مام وت أثیر أش كال المنزل ق ھ ذا البح ث یق دم رس وما وأیض ا مناطق التضاغط ومن اطق األنف راج ف ي الض غط عل ى ھیئ ة ت درجات بكثاف ھ أو تباع د الخط وط وأیضا

).2D(وھي مرسومة بالحاسوب وببعدین [8](2005)(Rydberg)

ف ي أنظم ة نق ل الطاق ة، وإن أق دم المنظوم ات الھیدرولیكی ة إس تخدمت " مھم ا" دوراالس وائل تلعب المیاه كوسیلة لنقل الطاقة، ولكن في ھذا النوع من األنظمة یجب أن یكون المع دن المس تعمل ذا مقاوم ة

ھ ذا الباح ث یس لط الض وء عل ى أفك ار جدی دة ومفی دة لتص میم ).Cavitations(عالیة للتآكل والتكھ ف



189

ت أثیر التغی رات ف ي األج زاء وف ي المنظوم ة بش كل ع ام بس بب أنظمة الم یاه الھیدرولیكیة ویناقش أیضا من الزیت إن الماء ذو لزوجة قلیلة وھذا یعني مقاومة للجری ان أق ل وھ ذا یق ود إل ى .إستعمال الماء بدال

ومع ھ ذا ف إن . یؤدي إلى قصر زمن الدورة حرارة متولدة أقل وتقلیل بخسائر الطاقة ومعامل بلك عال األنضغاطیة القلیلة للماء تسبب مشاكل على شكل إنتقال سریع للضغط العالي وتفقع مقارنة مع األنظم ة

الزیوت المعدنیة وم ن المقارن ات األخ رى ھ و إن الم اء .التي تستخدم الزیت ذا األنضغاطیة األكثر مثال) mm 16(قط ر داخل يذو ألنب وب) secm 0.14(یتحول إل ى الجری ان المض طرب عن د س رعة

ولكن لنفس السرعة والقط ر ال داخلي لألنب وب وج د ) secm 6.5(بینما الزیوت المعدنیة عند سرعةوألن الم اء ل ھ معام ل إنتق ال ح رارة أكب ر م ن الزی وت .إن خسائر الضغط أقل ف ي حال ة إس تخدام الم اء

ت ب عش رین م رة فل ذلك إن المنظوم ات المس تخدمة للم اء ذات إرتف اع أق ل ب درجاالمعدنی ة بم ا یق ارللت ردد لمض خة تعم ل عل ى الزی ت المع دني أكب ر ) الم دى(لق د وج د إن الس عة.ح رارة المنظوم ة

ولق د وج د الباح ث .م ن تل ك الت ي تعم ل عل ى الم اء ول نفس ع دد ال دورات ف ي الدقیق ة) %50(بحواليتك ون r.p.m. 2000المضخة وكذلك للنظام ؛ فعند الس رع الدورانی ة ف وق فروقات مھمة في كفاءة

الكفاءة الكلیة للمضخة التي تعمل على الماء أكبر من تلك التي تعمل عل ى الزی ت للمنظوم ة وعن د ع دم ى وجود المخمد وجد إن الكفاءة الكلی ة للمنظوم ة الت ي تعم ل عل ى الم اء ت زداد ع ن تل ك الت ي تعم ل عل

..r.p.m 1800بینما تكون أقل عند سرع دورانیة أقل من r.p.m. 8001الزیت بعد [9](2006)(Xin & ying)

تناول ھذان الباحثان تحلیل إنسیاب الم ائع خ الل أنب وب یتخلل ھ م زدوج م ن مثلث ین متس اویي األض الع .یعمالن على تدویم المائع وظروف محیطیة متذبذبة

ی تم تحلی ل الجری ان غی ر المس تقر بوض ع متحسس ات عل ى المثل ث الث اني ) CFD( تقنی ة أس تخداموبخ الل مراح ل األختب ار ، والت ردد والض غط . لمعرف ة المتغی رات ف ي الض غط الس تاتیكي) بأتجاه التیار(

.الكلي الخارجان یتغیران س عة (الت ردد وم دى والنتیجة توضح أن دوامات التدفق تؤثر في) FFT(األشارات تحلل بوساطة

الت ردد ، عن دما یك ون الت ردد للظ روف المحیطی ة أعل ى م ن الت ردد لل دوامات ذات األجھ اد غی ر ) اذ أن الت ردد ین زاح إل ى ق یم أعل ى ولك ن الیس اوي الت ردد للظ روف .المنزعج بأس تعمال ظ روف ثابت ة

.المحیطیة Shulian,et al )2007( [10]

یعتب ر م ن الخ واص المھم ة ف ي المنظوم ات الھیدرولیكی ة ل ذلك أعط ى ضغط الزیت ألنھ درس أھمیة الموج ات الف وق الص وتیة لمعرف ة ض غط إلى االنتباهھؤالء الباحثون أھمیة كبیرة لدراستھ ولفت

وض ع إل ىوق ع نخت اره وم ن الس طح الخ ارجي لألنب وب دون الحاج ة الزی ت داخ ل األنب وب ف ي أي م . اإللكترونیة أومقاییس الضغط التقلیدیة

الریاض ي لقی اس الض غط بوس اطة األم واج ف وق النم وذج اس تنبط الب احثون ف ي ھ ذه الدراس ة حتھا مباشرة موص لة یة وتھو عبارة عن مرسلة اشارة ألكترون أما المبدأ العملي لھذه الطریقة,الصوتیة

بعدھا قام الباحثون بأجراء دراسة مقارن ة .الصوت والتي یتم مالمستھا للجدار الخارجي ألنبوب الزیت ألس تنباط منحنی ات العالق ة ب ین الض غط والفت رة الزمنی ة ) MATLAB(بأس تخدام الحاس وب وبنظ ام

بوس اطة جھ از قی اس الض غط بالموج ات لزیادة الضغط وتم أجراء المقارن ة م ع النت ائج المقاس ة عملی ا جیدا . فوق الصوتیة فوجدوا تطابقا وسیؤخذ تأثیر طول األنب وب عل ى المك بس الغی ر في ھذا البحث سیتم اختبار تأثیر أبعاد األنابیب عملیا

وس یتم وض ع نم وذج ریاض ي لدال ة .متماثل وعالق ة ذل ك بوض ع التش غیل او الغل ق للص مام األتج اھي ف ي حال ة وج ود المك بس الغی ر متماث ل ف ي المنظوم ة الھیدرولیكی ة ) Transfer function(التح ول

ان ابعاد األنابیبومقارنتھا مع المنظومة ذات المكبس المتماثل ) الطول والقطر وس مك الج دار( ، علما في المعادلة النھائیة ، والفرق بین دالتي التحول بوج ود األنابی ب وبفرض ھا ص فرا س یعطي تدخل ظمنا

.التأثیر النظري لألنابیب



190

الجــــانب العمـلي نبذة أولیة عن الجھاز

الجھ از ھ و منظوم ة ھیدرولیكی ة مختبری ة یح اكي بع ض المنظوم ات الھیدرولیكی ة للمك ائن لألس تفادة من ھ. األنتاجیة للبح وث تم تصمیمھ وتصنیعھ ألجراء األختبارات االزم ة لھ ذا البح ث وأیض ا

معرف ة الحم ل والس رعة . المس تقبلیة ولغ رض تص میم الجھ از او اي منظوم ة ھیدرولیكی ة فیج ب اوال الخسائر في الضغط لغرض معرف ة مواص فات المض خة المطلوب ة ومنھ ا المطلوبة لقیادة الحمل وایضا

دھما طویل واآلخر للزیت المعدني احممرین سیتم معرفة قدرة المحرك الكھربائي الالزمة ، تم تصمیم ی تم دراس ة المتغی رات الت ي تحص ل عل ى اال ى آخ ر ومنھ م رقصیر مع مراع اة س ھولة األنتق ال م ن م

المنظومة في حالة بعد المستخدمات وص مامات الس یطرة ع ن المص در ومقارنتھ ا م ع تل ك القریب ة م ن .المصدر والمقصود بالمصدر ھنا ھو المضخة الھیدرولیكیة

وصف الجھاز س رغ للحج رتین عل ى یم ین ویس ار الكب األن الحجم الفا) غیر متماثلة (وانة ھیدرولیكیة فرقیة إسط

وبالتالي السرعة غیر متساویة لنفس التدفق ) .Q(غیر متساومغل ق الفتح ات ف ي حال ة )وضعیات تش غیلاربع فتحات وثالثة حجرات اي ثالثة ( 4/3صمام إتجاھي

م ع ن وابض إرج اع عل ى الج انبین إلرج اع ) solenoid(ائی ة س یطرة كھرب) 10(التع ادل الحج م .إلى الوضع التعادل عند إنقطاع األشارة عن القطبین ) spool(المنزلق

صمام حد الضغط للتحكم بمقدار الضغط األقصى للدائرة اذ ینظم على وفق الضغط المراد وعن د زی ادة .ص من الضغط الزائدالضغط بزیادة الحمل یقوم بفتح مجرى إلى الخزان للتخل

ع ن طری ق )لمك بسالس رعة الخطی ة ل(ص مام تحك م بالت دفق وذل ك للس یطرة عل ى س رعة المس تخدم أن أقصى تدفق ھو تدفق المضخة.السیطرة على معدل التدفق .علما

.صمام الرجعي ]1[:المحرك الكھربائي والذي تم حساب القدرة المطلوبة لھ من المعادلة

totalmotor

QPPη⋅⋅

=600

… (1)

-:أنحیث P )bar(أقصى ضغط للمضخة: Q : التدفق)min/l(

totalη : الكفاءة الحجمیة × الكفاءة المیكانیكیة الھیدرولیكیة ( الكفاءة الكلیة(

motorP : قدرة المحرك الالزمة)kW( -:إختیارھا ھي بالمعطیات االتیة التي تمالمضخة

min/14lQ = أالزموھ و الض غط ( ) bar120(وإن الض غط األقص ى المطل وب ھ و إلی ھلقی ادة الحم ل مض افا

إن ) ووص الت ال ربط االنحن اءاتف ي األنب وب الطوی ل م ع الخس ائر ف ي أيالخس ائر القص وى علم ا -:وبذلك bar 200 إلىیصل المضخة ممكن الحصول منھا على ضغط أكبر

kW 39.0600

14120≈

××

=P

).r.p.m. 1450=n(وسرعة ) kW 3(حیث تم أختیار محرك ذي قدرة

األنابیب في المنظومات الھیدرولیكیة األنابیب والخراطیم ھي الوسیلة الوحیدة للربط بین أجزاء الدوائر الھیدرولیكیة ألیصال السائل



191

إلرج اع الس ائل إل ى الخ زان المضغوط إلى وقیاس ات . صمامات ال تحكم ث م إل ى المس تخدمات وأیض ا ب ل عل ى وف ق ق وانین مح ددة والغ رض م ن ذل ك ھ و لتقلی ل الخس ائر األنابی ب التؤخ ذ إعتباط اواألھت زازات ودرج ة الح رارة إل ى أق ل م اممكن وبالت الي الت أثیرات الس لبیة عل ى المنظوم ات

:یأتيھ تم تصمیم شبكة األنابیب وفق متطلبات البحث وكما وعلی. الھیدرولیكیة

لحساب القطر الداخلي لألنبوب ،نطبق المعادلة

)2( ... π⋅

⋅=

VQd i

4

mm (=id(القطر الداخلي لألنبوب

min/L(=Q(التدفق sec/m (=V(مع دل الس رعة

حسب موضع األنبوب في المنظومة والمعطیات األخرى) 1(من الجدول ]11[ : )3(اب القطر الداخلي یجب حساب سمك األنبوب من المعادلةوبعد حس

)ˆ(320

)ˆ(

PPs

KPPd

st

iv (

(

−−

−=δ … (3)

P=أق ل ض غط -:حی ث أن (

. لمع دن األنب وب اإلجھ ادوھم ا س یحددان دورة P=أقص ى ض غط

id=القطر الداخلي s≅5.1معامل اآلمان

]11[معدل السرع في األنابیب ) 1(جدول

stK=معامل المتانة

Return line

V ( sm / )

Pressure line

V ( sm / )

Suction line

Pressure p (bar)

V (m⁄sec)

Kinematics

viscosity (mm2⁄se

c) 1.7 to 4.5 2.5 to 3 25 0.6 150

3.5 to 4 50 0.75 100 4.5 to 5 100 1.2 50 5 to 6 200 1.3 30

6 >200 When

secmm to150)30( 2=ν



192

معدل التدفق للمضخة بھذا أصبح باألمكان حساب القطر الداخلي لألنبوب حیث كما أسلفنا فإن min14lQ(ھو الكینامیتكیةذواللزوجة المستخدمالمائع معرفة ومن )=

}smm /)3020( 2→=υ { .ألیجاد األقطار الداخلیة ) 2(ونطبق المعادلة V=نوجد ) 1(ومن الجدول

الطول المكافئ

أبع د مس اقة ممكن ة ب ین مص در الض غط وص مام الس یطرة بتص میم الجھ از یج ب أن نحق ق في نجاح التجارب ل ذلك ت م األستعاض ة والمستخدم وإن الطول المستقیم لألنابیب لھ عواقب مؤثرة سلبا یف ي ب الغرض وأھ م ھ ذه المعوق ات ھ ي مكافئ ا ع ن بع ض األنابی ب المس تقیمة بمعوق ات تعط ي ط وال

التوصی ع ن توس عات فجائی ة ) o90(لة بزاویة توصیالت األنابیب وخصوصا وصمام نوع كرة فضال .وتضیقات فجائیة

والمب دأ العلم ي لھ ذه الحال ة ھ و إن الخس ائر ف ي الض غط عن د الص مامات وأج زاء ال ربط والتوس ع الخس ائر ف ي ص م ام ن وع والتضیق الفجائیان ھو مكافيء للخسائر بطول معین من إنبوب مس تقیم فم ثال

ربم ا تك ون نف س الخس ائر خ الل ع دة أق دام أو أمت ار ل نفس القی اس م ن أنب وب ) globe valve(ك رة مستقیم أي ممكن كتابة

]12[ fff hh =

-:حیث أن ffh : الخسائر بالضغط لجزء غیر معین

fh :يء من إنبوب مستقیم الخسائر في طول مكاف

fi

ff hgd

VLfg

VKh =⋅

== )2

()2

(22

وبالتبسیط

)(fKdL i= ... (4)



193

).مكبس غیر متماثل(المستخدم -1 )ارب ع فتح ات وثالث ة حج رات اي ثالث ة اوض اع تش غیل()3/4(صمام إتج اھي بأقط اب كھربائی ة -2

.})mm(قطر ممر التوصیل الداخلي بین الفتحات -{)10(حجم ) .cm3 ⁄ rev 11( التدفق أي )11( حجم) G2 (مضخة ترسیة نوع -4 )..kW) (1450 r.p.m 3(محرك كھربائي -4 .صمام الرجعي -5 .صمام حد الضغط -6 ).8mm()Type DV series 10دخول الزیت فتحة قطر ()8(صمام تحكم بالتدفق حجم -7



194

.یدویة) on-offفتح وغلق (صمامات -8 .مقاییس ضغط -9

.مصفي -10 .الخزان -11 .الممر القصیر -12 .الممر الطویل -13

جھاز قیاس األھتزازات

ت بالمواص فا وھ و) 6(لغرض قیاس س رعة وتعجی ل األھت زاز ت م أس تخدام الجھ از المب ین بالش كل :األساسیة اآلتیة

Model : VB-8200 Acceleration : to 99.9 m ⁄ s2 Velocity : to 99.9 mm ⁄ s Displacement (p-p) : 2 mm

LUTRON ELECTRONIC:الشركة المصنعة

طریقة العمل

المص در الكھرب ائي ال رئیس ذو تغذی ة المخص ص للمح رك الكھرب ائي والمص در ) V 380(یفتح أوالوبع د ) DC 24(مخصص للصمام األتجاھي اذ یتصل مع المحول ة إل ى) V 220(اآلخر ذو تغذیة

-:نتبع الخطوات اآلتیة) 3-19(األطالع على الشكل .من المفتاح الكھربائي یتم تشغیل المحرك الكھربائي -1ینتظ ر مایق ارب خم س إل ى عش ر دق ائق لح ین أس تقرار عم ل المض خة وال تخلص م ن الفقاع ات -2

.الھوائیةأي مایق ارب دورة (على فتحة معینة ویفض ل أن تك ون ص غیرة 7یضبط صمام التحكم بالتدفق رقم -3

).واحدة



195

.ویغلق اآلخر 8یفتح الصمام العلوي من الصمامین رقم -4 .10barعند ضغط 6مینظم صمام حد الضغط رق -5حتى یتحرك الكباس بأحد األتج اھین ث م ی دار ال زر باألتج اه 2یدار زر صمام التحكم األتجاھي رقم -6

.اآلخر لیتحرك الكباس باألتجاه المعاكس وتعاد ھذه العملیة ثالث مرات للتخلص من الفقاعات الھوائیةج اه ض غط الن ابض حت ى تتع ادل بأت 1ی دار زر الص مام األتج اھي بحی ث یتح رك الكب اس رق م -7

ف ي ھ ذه اللحظ ة نأخ ذ ق راءة جھ از ) ق وة الحم ل المتمثل ة بالن ابض وق وة الض غط الھی درولیكي(القوت ان .قیاس األھتزازات من سرعة وتعجیل

).bar)20,30,40بعد التنظیم على الضغوط 7,6تعاد الفقرتین -8 ).8,7,6,5(ید نفس العمل في الفقراتالعلوي ونفتح الصمام السفلي ونع 8نغلق الصمام رقم -9

.تدون كافة النتائج السابقة بجدوال -10عل ى نف س الوض ع األخی ر لتنظ یم ال دائرة ی تم التأش یر عل ى مس طرة أس فل المك بس ح دود معین ة -11

ألزاحة طرف الكباس حیث یتم قراءة الزمن بواسطة ساعة توقیت ولمسافات مختلفة تكرر ھذه العملی ة .خذ معدل تلك القراءاتعدة مرات أل

11األسفل ویفتح األعلى وتكرر العملیة في الخطوة 8یغلق الصمام رقم -12 .في جداول ألیجاد السرعة للمستخدم في حالة ممر طویل وممر قصیر 12و 11تدون النتائج في

التحلیالت النظریة

الھیدرولیكیة البد م ن تحلی ل نظ ري لغرض دعم النتائج العملیة حول تأثیر األنابیب على المنظومة عل ى یق ود ال ى توض یح عالق ة أبع اد األنابی ب )المك بس ( المس تخدم بس عة الت ردد والت ي س تؤثر حتم ا

تأثیر نوع المستخدم وعالق ة الكتل ة )أستقراریة ذراع الكباس التي تم تحلیلھا في القسم العملي ( وأیضاس یتم ذل ك بأس تنتاج دال ة التح ول بوج ود األنابی ب . ة الت ردد بس ع المحمل ة عل ى ط رف ذراع الكب اس

سیتم أستنتاج ت أثیر تغی ر الت ردد الھی درولیكي الطبیع ي للزی ت المع دني عل ى ، وأیضا وبفرضھا صفرا . سعة التردد

]13[المعادالت العامة لإلنسیابھ ذا . متماثل ة تمام ا الفوھ ات األرب ع للمم رات ھ ي) way-4(نأخ ذ باإلعتب ار ص مام أربع ة مم رات

( نفت رض إن إزاح ة المنزل ق موجب ة م ن نقط ة التع ادل حی ث. التماثل یساعد في فیزیائیة عمل الص مامXv = 0( اذ سنختار المواضع متماثلة بالنسبة للمنزلق مع الفجوة التي ینزل ق داخلھا،ألن ھ نرغ ب فق ط،

).صفر(للمائع بدراسة الخواص في الحالة المستقرة، بأفتراض إن اإلنضغاطیة :معامل اإلنسیاب

)5(…

:اإلنسیاب –معامل الضغط )6(…

معامل حساسیة الضغط )7(...

و ال ذي ھ و النس بة ب ین معام ل اإلنس یاب و ) KP(و م ن العالق ات الریاض یة ممك ن إس تنباط المعام ل :اإلنسیاب –معامل الضغط

L

LC P

QK∂∂

−=

V

L

XPKp

∂∂

=

V

L

XQKq

∂∂

=



196

)8( ...

)9(... C

P KKqK =

)10(...

معادالت الخواص الدینامیكیة ]15][14[]6[ :لألنابیب

)11(... Riii

C

Riii

Li Pl

Zqlq )(sinh1)(cosh1 µµ −=+

)12( ... Riii

RiiiC

Li PlqlZP )(cosh)(sinh1 µµ +−=+

)13(... i

iC Aj

aZω

µρ 2

=

:حیث

معادلة األستمراریة وتوازن القوى للمكبس غیر المتماثل

22

22)()(

2

22121

+−+=

+−−++=

Le

tepLipPPL

Le

tepipPPPL

SPVPC

PCSXAQ

SPVPC

PPCSXAAQ

t β

β … )14(

)15( ... LPPPPtLPg FKXSXBXSMPAF +++== 2

1

بوجود األنابی ب الطویل ة وب أفتراض إن ط ول )Transfer function(باألمكان أستنتاج دالة التحول

-:إنبوب التجھیز یساوي طول إنبوب الراجع وكما یأتي

CL

L

V

L

V

LKKq

PQX

Q

XP

=

∂∂∂

∂

−=∂∂

LCVL PKXKqQ ∆−∆=∆



197

لصمام األتجاھي مع معادلتي الخواص الدینامیكیة لألنابیب م ع مع ادلتي األس تمراریة معادلتا األنسیاب ل إلیج اد دال ة التح ول ف ي حال ة وتوازن القوى للمكبس غیر المتماثل ھذه المع ادالت األساس یة تح ل آنی ا

.كون المصدر بعیدا

)2()(2)2(

)(2)(

11

1

2

2

12

2

1

P

P

h

h

hC

P

P

h

h

h

spp

q

AA

SSKSGAA

SSS

SGKAK

SGtt +

′++++

+

=

ωδ

ωωδ

ω

)16( ...

)(cosh

)(sinh)(1 SSZSG C

ΓΓ

= حیث ]6[ :

tt

Peh VM

A21

2βω =

t

te

CP

CSphh V

MKA

KAt

βδδ

1

22−=′

1P

csqsCqsp A

KKKKK

−=

te

t

p

P

t

te

p

tpCh M

VAB

VM

ACK

ββ

δ11

2)(

++

=

-:عند إھمال تأثیر األنابیب فإن== SSV PP constant

0)(0

1 ===

sGPP OOV

: ستكون )16المعادلة ( وبذلك فان دالة التحول

)2()(

1

1

2

2

'

P

P

h

h

h

P

q

V

P

AA

SSS

AK

XXsG

t++==

ωδ

ω

)17(...

:وزاویة الطور



198

)18...(

−−= −

2

1

)(

)(2tan

1 hP

P

hh

AA

t

ωωωω

δφ

النتائج العملیةزی ت لمم ر تشغیل الجھاز وتدوین القراءات ت م التوص ل إل ى نت ائج مھم ة وواض حة ف ي حال ة س لوك الب

ومایھمن ا . طویل قبل وصولھ إلى المستخدم وفي حالة سلوكھ لمم ر قص یر قب ل وص ولھ إل ى المس تخدمات اآلتیة ولنفس الت دفق والض غط تم تدوین القراء.ھو التأثیر في إستقراریة األداء وفي سرعة المستخدم

:



199

للممر القصیر) 2(جدول للممر الطویل) 3(جدول

ر الطوی لوالمم وج د إن الس رعة الخطی ة لط رف ذراع الكب اس ف ي حال ة المم ر القص یر . على التوالي 3cmلألزاحة )seccm 0.125(و )seccm 0.134(ھي

والمم ر الطوی ل الس رعة الخطی ة لط رف ذراع الكب اس ف ي حال ة المم ر القص یر .على التوالي 4cmلألزاحة ) seccm 0.085(و )seccm 0.0917(ھي

الواضح في السرعة حیث إنھ في حالة الممر الطویل فإن السرعة للمستخدم سوف وبذلك نالحظ الفرق إل ى إزاح ة كب اس ) vX(یقودن ا إل ى ف رق األس تجابة ب ین إزاح ة منزل ق الص مام األتج اھي وھ ذا. تق ل

).pX(األسطوانةفبع د أن ت م جدول ة النت ائج لس رعة وتعجی ل . لكباسالنتیجة األخرى ھي األھتزازات على طرف ذراع ا

)6(وبأس تخدام جھ از قی اس األھت زازات المب ین بالش كل األھت زاز ف ي حال ة المم ر الطوی ل والقص یرولغ رض تبی ان حقیق ة الف رق ألغ راض حی ث ی تم وض ع الط رف الممغ نط عل ى ط رف ذراع الكب اس،

.ینالمقارنة الفعلیة تم وضع المنحنیات لكال الحالت ف ي المنظوم ة وھ ذا فعن دما یك ون الص مام األتج اھي ف ي الموق ع الص فري نالح ظ أن لألنابی ب ت أثیرا

كعالق ة ب ین الض غط وس رعة األھت زاز اذ إن الف رق ب ین المم ر ) 8(التأثیر تم توضیحھ كما في الش كل قیم ة ب ین حت ى یص ل إل ى أقص ى) bar 10( الطویل والممر القصیر یبدأ بشكل واضح بعد الضغط

ل ذلك الف رق ولك ن ) 9(وفي الشكل . ، ثم یقل الفرق) bar 30(إلى ) bar 20(الضغط توضیح أیضاان س بب زی ادة س رعة وتعجی ل .بص یغة العالق ة ب ین الض غط وتعجی ل األھت زاز أي م ع س عة الت ردد

ت ؤدي ال ى تذب ذب األھتزاز في حالة الممر الطویل مقارنة مع الممر القصیر ھو تأثیر مرونة األنب وب ف . سعة التردد وكذلك فأن زیادة الضغط یؤثر على التردد الھیدرولیكي الطبیعي للزیت المعدني

secالزمن cmاألزاحة 3 24 3 24 3 23.5 4 46 4 46 4 48 4 48 4 48

secالزمن cmاألزاحة 3 22 3 22.5 3 22.5 4 42 4 43 4 44 4 45 4 44



200

في المستخدم على الرغم م ن إن الص مام مغل ق واضحا وتفس یر ھ ذه الحال ة . وبذلك فإن لألنابیب تأثیرالصمام مقارنة مع األنابی ب القص یرة ھو إن األنابیب الطویلة تؤدي إلى زیادة عدم األستقراریة لمنزلق ا

ت م قیاس ھ عل ى رأس بس بب زی ادة تذب ذب س عة الت ردد ولص عوبة قی اس األھت زاز عل ى المنزل ق عملی ا .الكباس

فھنا الصمام عند الموقع الالصفري وفي ھ ذه المنحنی ات نالح ظ إن لك ال) 11(و )10(أما في الشكلین في قیمة بع د الض غطسرعة وتعجی الممرین ھنالك صعودا ونالح ظ ). bar 10(ل األھت زاز خصوص ا

الفرق الواضح بین الممر الطویل والقصیر حتى یصل ھذا الفرق والقیم للس رعة والتعجی ل إل ى أقص ى لس رع )10(و) 8(وبالمقارن ة ب ین الش كلین. ث م تب دأ باألنخف اض) bar 30(إل ى ) bar 20(مقدار بین

)11(و) 9(الش كلین وب ینللص مام األتج اھي عل ى الت والي األھتزاز عند الموقع الصفري والالص فري یتب ین إن ھنال ك لتعجی ل األھت زاز عن د الموق ع الص فري والالص فري للص مام األتج اھي عل ى الت والي

.زیادة في القیم عند نفس الضغوط في حالة كون الصمام في الموقع الصفري أو الالصفري ) %50(وعند زیادة التدفق بنسبة یحدث فرق بسیط في المنحنی ات ) 13(و) 12(في األشكال كماتقریبا

.وذلك بسبب تقلیل خسائر الضغط على حساب زیادة التدفقوم ن النت ائج العرض یة الت ي یج ب أن ن ذكرھا ھ و إن ھ لك ل منظوم ة مص ممة لض غوط تش غیل مح ددة

ت أثیر س لبي وتعمل على زیت معین یجب تحدید الضغوط الحرج ة الت ي یج ب األبتع اد عنھ ا ألنھ ا ذات .كبیر في المنظومة وعلى المنتج ألنھ یؤدي إلى أقصى إرتفاع لألھتزاز ویحدث التردد الرنان

bar 3218(فف ي منظومتن ا یج ب األبتع اد ع ن الض غط التش غیلي للمم ر الطوی ل ) →bar 2218(و ت زاز ال ى قیم ھ ص ل س رعة وتعجی ل األھتألن عن د ھ ذه الق یم للمم ر القص یر) →

، ومنھا نستنتج إن للمنظومات البعیدة عن المصدر سیكون ھنالك مدى أوسع للضغوط الحرج ة العظمى .حالة الرنین التي تسبب

ومم ا یج در األش ارة إلی ھ ھ و إن ھ یج ب تثبی ت أقص ى إھت زاز للمنظوم ة عن د تص میمھا لغ رض وض ع دما ترك ب ف ي المك ائن والت ي تحس ب م ع المخمدات المناس بة عن د نص بھا عل ى أرض یة المص نع أو عن

).Foundation(الخرسانیة إھتزاز الماكنة ألختیار المخمدات على قاعدة الماكنة وعند عمل القاعدة لنتائج النظریةا

ذات المس تخدم الغی ر سبق وأن تم إیجاد داالت التح ول للمنظوم ة قریب ة المص در وبعی دة المص در ظوم ات نبح باألمكان معرفة قیم ة الخط أ أو الف رق ال ذي سیحص ل ب ین المومن ھذه الداالت أص متماثل

ف الترددات والسعة و زاوی ة البعیدة والقریبة المصدر بشكل رقمي أو باألمكان رسم العالقات بین مختل . الطور بم ا یق ارب أكث ر م ن (باألمكان وضع قیمة تقریبیة لمعنى البعد أي عندما یك ون المص در بعی دا

یكب ر كلم ا زاد الط ول وزی ادة ونقص ان ،عن المستخدم فإن لألنابیب سیكون تأثیر واضح ) تارثالثة أم وھو واضح من المعادالت النظریة القطر لھما تأثیر الزیادة في الطول إنما تأثیرھ ا یك ون بش كل .أیضا

عن دما یص ل إل ى للت ردد بإنخف اض وإرتف اع وخ) الس عة(واض ح بزی ادة الت ردد وزی ادة الت ردد صوص الألنابیب وإن أستمرار العمل ضمن المدى للتردد الرنان لألنابیب فسیؤدي إل ى إرتخ اء وص الت الرنین

.الربط ونضوحات كبیرة وھدر في الطاقة وأداء سيء للماكنةوب ذلك ف إن الف رق ب ین دالت ي التح ول للمص در البعی د والمص در القری ب إنم ا تعط ي المقی اس النظ ري

.لتأثیر األنابیب)()()( SGSGe ′−=ω … )19(

-:بینما الفرق بین مدى التردد یعطى بالعالقة النسبیة اآلتیة

)(

)()()(

ω

ωωω

jGjGjG

eA

′−=

)20(...



201

-:ین زاویة الطور یعطى بالعالقة اآلتیةوالفرق ب

[ ] [ ])()()( ωφωφωφ jGjGe ′−= )21...(

-:ھذه معادالت عامة تطبق لكافة أنواع المستخدمات ومنھا باألمكان الحصول على النتائج اآلتیة -:فإن) الصفر(عندما یكون منزلق الصمام في موقع التعادل

:- وبذلك فإن

0== CSC KK 0)( =ωe

وف ي حقیق ة األم ر . أي أن األنابی ب لھ ا ت أثیر ص غیر ف ي الخص ائص الدینامیكی ة للنظ ام، ل ذا ف إن ت أثیر األنابی ب لھ ذه الحال ة ) CSK(و)CK(فإن بل أنھم ا بق یم ص غیرة ج دا الیساویان صفرا

.تطابق مع النتائج العملیةیوھذا . أقل مایمكن ث م تؤدي األنابیب إلى زیادة وھ ذا واض ح م ن زی ادة تعجی ل األھت زاز كم ا سعة الت ردد ص عودا ھبوط ا

.وضح في نتائج القسم العملي وھذا تطابق جید في النتائج النظریة والعملیةم متوافق مع النتائج العملیة) السعة(القیمة مع طول األنابیب وھذا أیضا .تتناسب طردیا

ف ي زیادة السعة لھ عالقة مع معامل المرونة لألنابی ب وك ذلك م ع مع امالت الص مام ألنھ ا ت دخل ظمن ا .امةالمعادالت الع

) 4(كم ا ف ي الج دول معام ل بل ك ی ؤثر عل ى اداء المنظوم ة ومنھ ا الت ردد الھی درولیكي الطبیع ي :وللمعطیات اآلتیة

2

3

m 00196.0

m 00065.0

kg 5.9

1=

=

=

P

t

t

A

V

M

ع التردد الھیدرولیكي الطبیعي للمنظومةمعامل بلك م) 4(جدول

)sec

( radhω )( 2m

Neβ

5.1593.1788.1127.3567.657

8

8

8

9

9

102105.2

101101

104.3

×

×

×

×

×



202

:المعطیات اآلتیة للمنظومة

mmK

A

q

h

Pt

sec 198.05.0

m 0029.0

3

2

=

=

=

δ

sec

5.159 radh =ω مناقش تھا المنحنی ات ت م التوص ل إل ى النت ائج والت ي یمك نومن

-:كما یأتي

لطبیع ي س یكون أكب ر ل نفس الحم ل عل ى المنظوم ة عند معامل بلك عالي فإن الت ردد الھی درولیكي ا -1 .ولنفس المستخدم

).15(التردد الھیدرولیكي الطبیعي الكبیر یناسب منظومات ذات تردد إستثاري كبیر شكل -2بالقرب م ن الت ردد الطبیع ي للنظ ام، وأص غر قیم ة عن د مرحل ة مىمدى األنقالب یصل للقیمة العظ -3

.يالتردد المنخفض والتردد العالفي حالة المستخدم غیر المتماثل وجد إن المنظوم ة ذات أس تقراریة أكب ر م ن المنظوم ة المس تخدمة -4

عن دما تقت رب ألسطوانة متماثلة اذ أن سعة التردد تبدأ منخفض ة عن د الت رددات القلیل ة والتص عد كثی راھذا إستقراریة أكث ر للنظ ام من التردد الطبیعي ثم تھبط إلى مستویات مریحة عند الترددات العالیة وفي

للع التین ولك ن التحس ن ھن ا یع ود إل ى تركیب ة إن التردد الھی درولیكي الطبیع ي ھ و مق ارب تقریب ا علما إلىإختیارالزیت ذي معامل بلك أقل .الحجرة الداخلیة للألسطوانة وأیضا

(مدى األنقالب یصل للقیم ة العظم ى ب القرب م ن القیم ة 16)(في الشكل -5sec

5.159 rad(وھ والتردد

.الھیدرولیكي الطبیعي للمنظومة وھو مقارب للتردد األستثاري .المكبس المتماثلزاویة الطور لنفس التردد تكون أقل للمنظومة المنفذة مقارنة مع ) 17(الشكل -6دي بطبیع ة نالحظ إن بزیادة الكتلة فإن السعة ستنخفض عن د ق یم أدن ى للت ردد وھ ذا ی ؤ) 18(الشكل -7

وھ ذا یحس ن , الحال إلى نقص مقدار األھتزاز والسبب یعود إلى إنخفاض التردد الھی درولیكي الطبیع ي .األداء للمنظومة

وھ ذا یع ود ) dB 5.36(ھو بالمق دار) عند التردد صفر(في كل المنحنیات نالحظ إن البدایة للسعة -8 .بإلى تركیبة المستخدم ومعامل األنسیا

األستنتاجات

بعد الوصول إلى النتائج العملیة فیما یخص تصمیم وتنفیذ منظومة ھیدرولیكیة أساسیة ونتائج إختبارھ ا لمصدر قریب ومص در بعی د وم ن النت ائج النظری ة وم ن العالق ات الت ي ت م الحص ول علیھ ا نس تنتج م ا

-:یأتي م ع ط ول االنب وبسرعة وتعجیل االھتزاز المقاسة على ط رف ذراع الكب اس ت -1 كم ا تناس ب طردی ا

. ھو واضح من منحنیات النتائج العملیة كما ف ي الش كل -2 فیج ب أم ا تغیی ر الزی ت أو ) 14(عند ظھور ترددات ھیدرولیكیة طبیعیة كبیرة جدا

تغییر المستخدم اذ كما یظھر من شكل المنحني فإن قیم ة الت ردات ل ن تھ بط ب ل تبق ى ف ي ص عود وھ ذا م من ناحیة التشغیلالتصمیم .ؤثر جدا

.األنابیب لھا تأثیر واضح على أستقراریة الكباس ومنزلق الصمام طول -3 ث م زی ادة ت ؤدي األنابی ب ال ى -4 وھ ذا واض ح م ن منحنی ات العالق ة م ع س عة الت ردد ص عودا ھبوط ا

.تعجیل االھتزاز



203

ت اآلنف ة ال ذكر،الیمانع بتركی ب بع د الحص ول عل ى القط ر ال داخلي لألنب وب والس مك م ن الحس ابا -5أنب وب ذي قط ر أكب ر بدرج ة واح دة عل ى وف ق المقی اس الع المي إذا كان ت ھنال ك إنحن اءات وعوائ ق

.أخرى لمجرى المائع في األنبوب وخاصة لألطوال الكبیرة بزیادة التدفق فإن تعجیل وسرعة إھتزاز طرف ذراع الكباس تزداد بشكل بس یط مقارن ة م ع الحال ة -6

.التي كانت قبل زیادة التدفق وعند نفس نقاط الضغطعند معرف ة ض غط التش غیل للمنظوم ة یج ب معرف ة الت ردد الھی درولیكي الطبیع ي ث م نخت ار نوعی ة -7

المض خة وس رعة المح رك لألبتع اد ع ن ال رنین عن د ض غوط التش غیل والیھ م إن حص ل خ ارج ھ ذه .الضغوط

ذراع الكباس بسبب بعد المصدر فقط وإن الطول لألنابیب عند حصول اھتزازات قویة على طرف -8وذل ك لخف ض مق دار التوس ع ال دائري بس بب دورة الض غط الیمكن تغییره فیج ب زی ادة س مك األنب وب

.، أو وضع مخمدات على شكل منزلقات تربط مع المكبسوالتي ستزید من تأثیر النبضفیجب أما تب دیل المض خة أو تغیی ر الزی ت أو )یرةأنابیب قص(إذا كان األھتزاز لیس بسبب األنابیب -9

.تغییر المستخدم بآخر ذي قطر أكبر لكي نخفض من ضغط التشغیل وبالتالي یتم تخفیض معامل بلكالت رددات الناتج ة بس بب األنابی ب والت ي عن دما تص ل إل ى ال رنین عل ى وف ق ن وع األنب وب تس بب -10

في الم في األنبوب خصوصا قویا ھذا ) m 100( كائن البعیدة عن المصدر والتي قد تصل إلىأھتزازااألھتزاز یؤدي إلى تفكك وصالت الربط ونضوحات مس تمرة، وتع الج ھ ذه الحال ة بأس تعمال وص الت

ألنبوب بحیث یحدث الرنین خارج حدود ضغوط التشغیل أم ا قبل ھ ا قیاس والحل األمثل ھو في. خاصة .أو بعده

من المكبس المتماثلالمكبس غیر المتماثل -11 .أعطى نتائج جیدة أفضل كثیراتس بب بزی ادة ع دم أس تقراریة منزل ق الص مام تلألنابی ب الطویل ة ت أثیر ف ي الص مام األتج اھي اذ -12

وھ ذا الت أثیر ت م معرفت ھ م ن األھت زاز عل ى ط رف ذراع الكب اس عن د . مقارن ة م ع األنابی ب القص یرة، ل ذلك ف إن الص مام ذو الموق ع الص فري للص مام وذل ك لص عوبة معرفت ھ عل ى منزل ق الص مام عملی ا

.المركز الحرج غیر مالئم لألنابیب الطویلة13- قوی ا یجب معرفة التردد الطبیعي لمعدن األنبوب لالبتع اد ع ن حال ة ال رنین والت ي تس بب اھت زازا

.في األنبوبالت ردد الھی درولیكي الطبیع ي زی ادة الكتل ة المحمل ة عل ى ط رف ذراع الكب اس ت ؤدي ال ى خف ض -14

.وبالتالي بدء انحدار منحني السعة عند تردد أستثاري أقل .سمك وقطر األنبوب لھ تأثیر على مقدار سعة التردد -15وف ي حال ة لتي التحول في حالة وجود األنبوب ممكن معرفة مقدار تأثیر األنبوب من الفرق بین دا -16

: فرضھ صفرا

)()()(

)('

ω

ωωω

jGjGjG

e−

=

.لھا تأثیر على مقدار سعة الترددمعامالت الصمام ومعامل المرونة لألنبوب -17



204



205



206



207



208



209

الرموز المستخدمةүƧңƣỷ ƶƫƌƧƣỷ ǐқ Ƴƣỷ

a ǑɟɟɟɟɟɟɟɟǜƳƧƣỷ ǑƋңɟɟɟɟɟɟɟɟҳ

ǑƹƧқө ƣỷ secm

Ca Ɵƹǜƌǔƣỷ 2secm A ة ح ا س 2m م

pA ұ ỸǎƝƣỷ ƮǜƳ Ǒ ỸҳƧ 2m

rA Ǒ ỸɟɟҳƧ Ɖỷңҝ ƊɟɟƁƚƧұ ỸǎƝƣỷ

2m

vA Ɨ қɟɟɟɟɟɟɟɟɟɟƧ Ǒ ỸɟɟɟɟɟɟɟɟɟɟҳƧ

Ɨ ƣүƫƧƣỷ 2m

FB қɟɟɟɟɟɟɟɟƹƧҗǔƣỷ ƟɟɟɟɟɟɟɟɟƧỸƌƧ ƟỸɟɟɟɟɟɟɟɟƚǔƫƽỷ ỹ ǎɟɟɟɟɟɟɟɟҳǎƊỵỸƧƣỷ ǐƳƚƣ Ɗƹңҳƣỷ m

N sec.

pB қɟɟɟɟɟɟɟɟƹƧҗǔƣỷ ƟɟɟɟɟɟɟɟɟƧỸƌƧ

қƧҗƧƤƣ sec..Nm

dC ỹ Ỹƹɟɟɟɟɟɟҳƫƽỷ ƟɟɟɟɟɟɟƧỸƌƧ

ǑƱƳƖƤƣ ____

epC ɟɟɟɟɟɟɟɟײ ƫƣỷ ƟɟɟɟɟɟɟɟɟƧỸƌƧ

ƸǜңỸҗƣỷ barm sec3

ipC ɟɟɟɟɟɟɟɟײ ƫƣỷ ƟɟɟɟɟɟɟɟɟƧỸƌƧ

ƸƤҗỷқƣỷ barm sec3

rC ƷңƁƚƣỷ ə ƳƤҗƣỷ m

үƧңƣỷ ƶƫƌƧƣỷ ǐқ Ƴƣỷ tpC ƸƤƝƣỷ ײ ƫƣỷ ƟƧỸƌƧ barm sec3

vC ǑƋңҳƣỷ ƟƧỸƌƧ ____

od ƸǜңỸҗƣỷ ңƁƚƣỷ m id ƸƤҗỷқƣỷ ңƁƚƣỷ m

D ƸƤҗỷқ ңƁƙ Ʒừ m

1D

ƸƤҗỷқɟɟɟɟɟɟɟɟƣỷ ңɟɟɟɟɟɟɟɟƁƚƣỷңƹƑө ƣỷ ỹ Ƴǎƫƾƣ

الرموز األغریقی ة

m



210

2D ƸƤҗỷқɟɟɟɟɟɟɟɟƣỷ ңɟɟɟɟɟɟɟɟƁƚƣỷ

ңƹǎƝƣỷ ỹ Ƴǎƫƾƣ m e ǑǎƳǎƫƽỷ ңỷқǜ ƛƧҳ m E ǑƫƳңƧƣỷ ƟƧỸƌƧ 2mN f ƛỸƝǔ ƽỷ ƟƧỸƌƧ ____

gF ǑɟɟɟɟɟɟɟɟɟɟǜǔỸƫƣỷ ǐƳɟɟɟɟɟɟɟɟɟɟƚƣỷ

ұ ǎƝƧƣỷ ǑƁҳỷƳǎ N

jF ǖ Ɩƫƣỷ ǐƳƙ N

3F ỹ Ỹƹҳƫƽỷ ǐƳƙ N g

G(S) Ƹײ ңƽỷ Ɵƹǜƌǔƣỷ

ƟƳ ǔƣỷ Ǒƣỷқ

2secm ___

Hh, ƉỸƖǔңừ)ǒƧɟҳ(Ƒɟײ ƣỷƁ m

fh

ƟƳɟɟɟƁ Ƹɟɟɟƕ ңỵỸɟɟɟҳҗƣỷ ỹ Ƴɟɟǎƫữ ƩɟɟƧ ƸƕỸɟɟƝƧ

ƥƹƚǔҳƧ m

ffh ƩƹƌƧ үǜƣ ңỵỸҳҗƣỷ m K Ƹǎƹңǜǔ ƟƧỸƌƧ ____

cK ƁƑɟɟɟɟɟɟײ ƣỷ ƟɟɟɟɟɟɟƧỸƌƧ-

ỹ Ỹƹҳƫƽỷ barm sec3

ceK ƁƑɟɟɟɟɟɟײ ƣỷ ƟɟɟɟɟɟɟƧỸƌƧ-ƸƤƝƣỷ ỹ Ỹƹҳƫƽỷ barm sec3

fK ỹ Ỹƹɟҳƫƽỷ ǐƳɟƙ ƟқƌƧ

Ǒƹײ ǎỸƫƣỷ mN

oK ƁƑɟɟɟɟɟɟɟɟɟײ ƟɟɟɟɟɟɟɟɟɟƧỸƌƧ

Ɗɟɟɟɟɟɟɟǜỷңƣỷ- ỹ ỸƹɟɟɟɟɟɟɟҳƫữƟƧ ƣỷ

barm sec3

osK ƁƑɟɟɟɟɟɟɟɟɟײ ƟɟɟɟɟɟɟɟɟɟƧỸƌƧ

Ɗɟɟɟɟɟɟɟǜỷңƣỷ- ỹ ỸƹɟɟɟɟɟɟɟҳƫữүƹƲǜǔƣỷ

barm sec3

pK ǑƹɟɟɟɟɟɟɟҳỸҳ ƟɟɟɟɟɟɟɟƧỸƌƧ

ƁƑײ ƣỷ mbar

rK ỷ ǐ Ỹҳǜ ǎỸƫƣ mN

sK

ƁƑɟɟɟɟɟɟɟɟɟײ ƟɟɟɟɟɟɟɟɟɟƧỸƌƧƟɟɟɟɟɟɟɟɟƧ ƣỷ- ỹ ỸƹɟɟɟɟɟɟɟɟҳƫữƟƧ ƣỷ

barm sec3

ssK

ƁƑײ ƟƧỸƌƧ үɟɟɟɟɟƹƲǜǔƣỷ- ỹ Ỹƹɟɟɟɟɟҳƫữ

үƹƲǜǔƣỷ

barm sec3

stK ǑƫỸǔƧƣỷ ƟƧỸƌƧ mmN ol Ɗǜỷңƣỷ ỹ Ƴǎƫữ ƟƳƁ m

sl ƟƳɟɟɟɟɟɟɟɟɟɟƁ ỹ ƳɟɟɟɟɟɟɟɟɟɟǎƫữүƹƲǜǔƣỷ m

L ƟƳƁ m M ة تل Kg ك

sM Ɨ ƣүƫƧƣỷ ǑƤǔƝ Kg tM ǑƹƤƝƣỷ ǑƤǔƝƣỷ Kg

mp ǐңқɟɟɟɟɟɟɟɟɟƙ ƛңɟɟɟɟɟɟɟɟɟ ƧƣỷƸỵỸǎңƲƝƣỷ W

SP үƹƲǜǔƣỷ ƁƑײ bar

OP ƶɟƣỷ Ɗɟǜỷңƣỷ ƁƑײ ƣỷ

Ʃỷүҗƣỷ bar

LP ƟƧ ƣỷ ƁƑײ bar

OVP ңỸɟҗƣỷ ƁƑײ ƣỷ ƩɟƧ ǚ

ƥỸƧө ƣỷ bar

SVP ƶɟɟƣỷ Ɵҗỷқɟɟƣỷ ƁƑɟɟײ ƣỷ

ƥỸƧө ƣỷ bar

21, PP ƥỸƧɟө ƣỷ Ʃƹǎ ƁƳƑײ

ұ ǎƝƧƣỷƳ bar

Qq, Ɨ ƕқǔƣỷ sec3m r ңƁƚƣỷ Ɠө ƫ m s ə ƚƣỷ ǐƳƙ N t ƩƧүƣỷ sec

Vv, ǑƋңҳƣỷ ƟқƌƧ secm V ƥǜ ƣỷ 3m hV

ƸɟɟɟɟɟɟɟҳқƫƲƣỷ ƥɟɟɟɟɟɟɟǜ ƣỷخة ض م 3. لل revcm

W Ǒ ỸҳƧƣỷ ǚңқǔ mm2

X Ǒ ỷүƿỷ m

pX ұ ỸǎƝƣỷ Ǒ ỷүữ m

vX ữ Ɨ ɟɟɟɟɟɟɟɟɟƣүƫƧ Ǒɟɟɟɟɟɟɟɟɟ ỷү

ƥỸƧө ƣỷ m



211

үƧңƣỷ ƶƫƌƧƣỷ ǐқ Ƴƣỷ ∈ ǑƚƤƁƧƣỷ ǑƫƳһҗƣỷ mm

vδ ǑǎƳǎƫƽỷ ƛƧҳ m υ ǑɟɟɟɟɟɟɟɟɟɟɟɟɟɟɟɟɟɟɟɟɟɟɟɟɟɟɟɟɟɟǜƳүƤƣỷ

ǑƹƝƹǔƹƧỸƫƹƝƣỷ sec2mm

ρ ǑƹƤǔƝƣỷ ǑƕỸǘƝƣỷ 3mKg φθ , ǑƹƳỷү Ǒǜңқ ω ққңǔƣỷ .secrad

hω ƸƝƹƣƳңқɟɟƹƲƣỷ ққңɟɟǔƣỷƁƣỷƸƌƹǎ

.secrad

σ қỸƲǜƽỷ 2mN hδ қɟɟɟɟɟɟɟɟɟɟƹƧҗǔƣỷ Ǒǎɟɟɟɟɟɟɟɟɟɟҳƫ

ƸƝƹƣƳңқƹƲƣỷ ____

sδ қɟɟɟɟɟɟɟɟɟɟƹƧҗǔƣỷ ǑǎɟɟɟɟɟɟɟɟɟɟҳƫƥỸƧө ƣỷ Ɨ ƣүƫƧƣ

____

قائمة المختصرات ر المختص المعنى

Computation Fluid Dynamics CFD Fast Foural Transform FFT

Hydraulic Liquid HL Viscosity Grade VG

Tow Dimention 2D ( )ωJGLog20 dB

المصادر , "الج زء األول-مكون ات ال دوائر الھیدرولیكی ة"س عد عب د الفت اح , أرن و ش میت -1

Mannesmann Rexroth Gmb H 1978األول الجزء [2].Guillon M. , Blondel J.P. “ Non-Symmetrical Cylinders and Valves Under Non-

Symmetrical Loading” Proceedings of the 2nd Fluid power Symposium, by the British Hydromechanics Research Association. 1971 paper B5

[3]. Burton R.T. , Ukrainetz, P.R. Nikiforuk P.N. “Analytic Prediction of Self-Sustained Oscillations In an Inertially Loaded Hydraulic Control valve”. Proceedings of the 3rd International Fluid Power Symposium. The British Hydromechanics Research Association. 1973 paper E4

[4]. Bowns D.E. , young H. “Some Thoughts on Hydraulic Circuit Design” Fluid Power 8, published on behalf of BHRA. 1988, paper E1

[5]. Lewic C.J. , Hannifin P. “Low Cost Programmable Positioning System for Hydraulic Cylinders” Fluid Power 8, published on behalf of BHRA. 1988, paper A1

[6].Xiaown K. “A study of the Influences of Pipe on Valve Control Hydraulic System” 2005

[7].Min B. , Ying F. “Computational Fluid Dynamics of Hydraulic Spool Valve” 2000

[8]. Rydberg K.E. “Energy Efficient Water Hydraulic Systems” 2005 [9]. Xin F. , Ying C. “Effect of Pressure Unsteadiness on Vortex Shedding Frequency

from Dual Bluff Body” 2006 [10]. Shulian W. , Chunfang L. , Bing C. , Yang S. “Study on Mathematics Model,

Simulation and Test of Measuring Oil Pressure from Outside of the Pipe by the Ultrasonic Wave” 2007



212

[11]. Hydraulic Components, Mannesmann Rexroth GmbH Johnsrtabe 3-5, D-8770 Lohr am Main 1978

[12]. Norbert A. “Planning and Design of Hydraulic Power Systems” Volume 3, Mannesmann Rexroth, 1987.

[13]. Merrith H.E. “Hydraulic Control Systems” Copyright by John Wiley and Sons, Inc. 1967

[14]. Streeter V.L. , Wylie E.B. "Hydraulic Transients” McGraw Hill Book Co. Inc. New York, volume (3) 1967

[15]. Chaudhry M.H. “Applied Hydraulic Transients” Van Nostrand Reinhold Company, copyright by Litton Educational publishing, Inc. 1979

Documents

Experimental and Theoretical Study of The …...2013 12.ққƌƣỷ (A) үǜƣỷ 31қƤǜƧƣỷ ỸƹǜƳƣƳƫƝǔƣỷƳ ǑҳқƫƲƣỷ ǑƤǜƧ 185 Experimental and Theoretical