SIAST BEST Project in Jordan - Basic Hydraulics
- 1. Fundamentals ofIndustrial Hydraulicsأساسيات الهيدروليكPresented By:Mr. Billy Lockhart and Dr. Mohamed GaithSeptember 2010Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 2. Basic Hydraulics أساسيات الهيدروليكAll diagrams courtesy of Eaton Fluid Power unless stated otherwiseBuilding and Extending Skills Training (BEST) Project
- 3. Topics We Will DiscussPascal’s Lawقانون باسكالBernoulli’s Principleقانون بيرنوليFundamentals: الأساسياتPressure,Flow,Force,Speed,TorqueBasic Componentsالأجزاء الرئيسيةTroubleshooting3Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 4. Building and Extending Skills Training (BEST) ProjectPascal’s Lawقانون باسكال States that where pressure is applied to a fluid in a confined space the pressure is transmitted equally in all directions throughout the fluid عندما يطبق الضغط على الموائع في مكان محدد فإنه يتوزع بانتظام 4
- 5. Multiplication of ForceBy using Pascal's Law, hyd fluid can be used to gain mechanical advantageحسب قانون باسكال فإن السائل الهيدروليكي يمكن استخدامه لأهداف ميكانيكيةIf we use a small piston with a small force applied we can move a large force .عند استخدام مكبس صغير وقوة صغيرة فإنها تحرك قوة كبيرةForce is gained at the cost of distance, this is the principle of a bottle jack 5Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 6. Bernoulli's Principle قانون بيرنوليStates that: as the velocity of a fluid increases, the pressure exerted by that fluid decreases.ينص على: كلما زادت سرعة السائل كلما نقص الضغط الناتج من السائلTherefore if we change the size of a conductor we change the pressure and the velocity of the fluid inverselyلذلك إذا تغير حجم الناقل (الموصل) كلما تغير الضغط والسرعة بشكل عكسي6Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 7. Bernoulli’s Principle in a system7Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 8. Properties of Liquidخواص السوائل Liquids and gases take the shape of the container they are in.تأخذ السوائل والغازات شكل الوعاء الموجودة فيهGases are compressible Liquids are not.الغازات قابلة للضغط أما السوائل غير قابلةHydraulic fluid will compress approximately ½%@1000psiIf there is a pressure differential the fluid will flow from high to low pressureإذا وجد اختلاف في الضغط فإن السائل ينتقل من الضغط العالي إلى الضغط المنخفض8Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 9. Law of Conservation of Energyقانون حفظ الطاقةEnergy has many formsللطاقة أشكال كثيرةA fundamental principle is that energy can never be lostالقاعدة الأساسية أن الطاقة لا تفنى Energy cannot be destroyed, it may be converted from one form into anotherالطاقة لا تفنى ولا تستحدث إنما تتحول من شكل إلى آخرWhen energy is converted to another form work is done , this is the principle to hydraulicsعمل المبدأ الأساسي في الهيدروليك: عندما تتحول الطاقة من شكل إلى آخر ينتجWe convert mechanical(electrical) energy to hydraulic energy to mechanical (work) energy in a systemنقوم بتحويل الطاقة الميكانيكية أو الكهربائية إلى طاقة هيدروليكية ثم إلى طاقة ميكانيكية9Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 10. Power القدرة Is the rate or speed at which the work is done. It is divided by time.هو معدل العمل المنجز مقسوما على الزمنExpressed in watt (W) or horsepower (hp) 1hp=746 watts1 hp = 550 ft lb of work done per second1 hp = 33,000 ft lb of work per minute Whenever work is done energy is usedعندما ينجز عمل ما فإن هناك طاقة10Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 11. Laminar and Turbulent Flowالجريان الصفائحي والمضطربWhen fluid moves in layers parallel to the conductor walls, fluid at outer walls move slower than fluid in center .This is the ideal flow known as Laminar Flowعندما يتحرك السائل على شكل صفائح أو طبقات متوازية بحيث تكون سرعة الطبقات الخارجية بطيئة وهذا يسمى جريان صفائحي أو انسيابي When smooth flow is disrupted the fluid moves in a random pattern. This is known as Turbulent Flow. This is caused by sharp bends, rough conductorsعندما يعطل انسياب الجريان فإنه يتحرك بشكل فوضوي يسمى جريان مضطرب، السبب: انحناء حاد، سطح خشن 11Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 12. Force Triangleمثلث القوة Force is measured in lbs(N( نيوتن(N أو ((lb (تقاس القوة بـArea is measured in square inches(IN2( (m²( أو (in²(تقاس المسافة بـPressure is measured in lbs per square inch(psi) (psi)أو lb/in²يقاس الضغط بـ If two are known we can calculate the unknownإذا علم اثنين منهم فإنه يمكن حساب الثالث 1 bar= 100kpa= 14.5psi =1.02kg/cm²12Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 13. Force Triangleمثلث القوة 13Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 14. - Determining the system pressure setting.14Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 15. What is the pressure?ما هو الضغط؟Imperial MeasurementPressure=Force÷AreaForce/Load=3 tons= 6000lbsArea of cyl=πr²(πX(1.5x1.5)=7.0686˝6000÷7.0686 = 848Pressure =848 psiMetric Measurementالقياسات المترية Pressure=Force÷Area الضغط = القوة\ المساحة Force or Load =3 tonnes=3000kgArea of cyl=πr²=(πX(3.75cmx3.75cm)=44.18cm²3000÷44.18 = 68kg/cm²15Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 16. - Selecting a cylinder.16Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 17. What is the diameter of the cylinder?ما هو قطر الأسطوانة؟القطر =Area= Force ÷Pressureالمساحة = القوة/ الضغطForce=1 tonne=1000kgsالقوة = 1طن= 1000كغمPressure=105kg/cm²الضغط = 105كغم/ سم2 1000÷105=9.52 cm²Area=9.52 cm²المساحة = 1000/105= 9.52سم2Diameter of cyl= (√9.52÷π)X2=6.06cmالقطر = 6.0617Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 18. Flow Triangle مثلث الجريان Volume (flow) is measured in gallons per minute(GPM)Speed is measured in inches per minutein/min السرعة تقاس Area is measured in square inchesin² اوcm²المساحة تقاسIf two are known we can calculate the unknownإذا علم اثنان منهم فإنه يمكن حساب الثالث18Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 19. We need to convert the GPM to cubic inches 1US gallon =231˝³ 1 Imperial gallon =277 ˝³We need to convert litres /min to cubic centimetres 1 lpm =1000cm³19Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 20. What is the diameter of the cylinder?ما هو قطر الأسطوانة؟Flow rate= 75 lpm75 lpm=75000cm³Speed 30cm/sec(1800cm/min)75000÷1800=41.6cm²Area=41.6cm²Diameter of cyl= √41.6÷πX2=4.10cm20Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 21. Why Diameter of CylinderWe need to convert the diameter of the cylinder to area because in the mathematic calculations (F =PxA) area is needed as that is the surface that the liquid is acting on to create the force required to move the loadنحتاج لحساب قطر الاسطوانة لإيجاد مساحة مقطعها وبالتالي استخدامها في معادلة القوة = الضغط * المساحة 21Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 22. Why Diameter of CylinderThus when calculating the area of a cylinder using the formula (A=F÷P) we need to convert the area to diameter to know what size of cylinder we need as cylinders are usually sized by piston diameter and length of stroke. الضغط÷ولذلك فإن حساب المساحة = القوة يؤدي إلى حساب قطر الاسطوانة و عادة يستخدم في تحديد المكبس بالاضافةالى طول الدورة 22Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 23. Actuatorsمشغل ميكانيكي Actuators fall into two categories: linear (cylinders) and rotary (motors)يقسم المشغل الميكانيكي إلى نوعين: خطي (أسطوانة) ودوراني (محرك) Cylinders can be single acting or double acting and come in a variety of mounting configurations depending on needsتأتي الأسطوانة على أحادي العمل أو ثنائي العمل على عدة أشكالMotors can be bi-directional, unidirectional or oscillatingالمحركات تأتي على ثنائي الاتجاه أو أحادي الاتجاه أو دورانيThey can also be fixed capacity or variable depending on requirements. Actuators. (Courtesy Eaton Corporation, Hydraulics Operations)23Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 24. Hydraulic circuits are built in the reverse orderتبنى الدوائر الهيدروليكية والترتيب العكسي We start with what we want as an end resultنبدأ بما نريد على أنه النتيجة المرادةLoad to move or turnالحمل لأجل الحركة أو الدوران3. Then safe working pressureثم يخزن الضغط 4. Then actuator sizeثم حجم المشغل الميكانيكي Numbers 3 & 4 can be in any order24Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 25. Cylinders single actingأسطوانات أحادية العملA hydraulic ram. (Courtesy Eaton Corporation, Hydraulics Operations25Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 26. Cylinders double actingأسطوانات مزدوجةDouble acting cylinder.(Courtesy Eaton Corporation, Hydraulics Operations)26Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 27. - Cylinder construction.بناء الأسطوانة (Courtesy Eaton Corporation, Hydraulics Operations)27Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 28. Cushion assembly and operation.التركيب والتشغيل (Courtesy Eaton Corporation, Hydraulics Operations)28Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 29. - Cylinder mounting methods.عملية تركيب الأسطوانة (Courtesy Eaton Corporation, Hydraulics Operations)29Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 30. Motorsالمحركات Design specifications determine the style of motorمواصفات التصميم تحدد طبيعة المحرك Styles of motors available areأنواع المحركات الموجودة Gear (external, internal),Vane and Piston - الترس (داخلي وخارجي) والدوارة والمكبس 30Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 31. Motorsالمحركات Power Fluid Symbols رموز القدرة في الموائع31Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 32. Motorsالمحركات Power Fluid Symbols رموز القدرة في الموائع32Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 33. Direction Control Valvesصمامات تحكم الاتجاه Controls the direction the fluid will travel within the circuitتتحكم باتجاه السائل المار في الدائرة الهيدروليكية Eg. Without a DCV a cylinder would stroke out then not return unless you switched the hoses!بدون هذه الصمامات في الأسطوانة سوف تخرج ثم لا تعود إلا إذا تم تغيير الخراطيم2 types are spools & rotaryنوعان: دائري و لف 33Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 34. Direction Control Valvesصمامات تحكم الاتجاهidentified by the # of ports (or ways) & positions. E.g. 4 way 3 position closed centre34Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 35. Common spool centres. أهم مراكز الملف (Courtesy Eaton Corporation, Hydraulics Operations)35Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 36. Non-Throttling DCVDirectional Control Valve Symbols رموز صمامات تحكم الاتجاه 36Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 37. Pressure Control Valvesصمامات تتحكم بالضغطRelief Valve(most common)صمامات الأمان Limits system pressureيحدد ضغط النظامIts considered a Safety Valveيغير صمام الحمايةEvery hydraulic system needs a pressure relief valveكل نظام هيدروليكي يحتاج إلى صمام أمان الضغط37Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 38. Relief valves, direct acting and pilot operated(Courtesy Eaton Corporation, Hydraulics Operations)صمامات الأمان38Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 39. Conductors/Pipeالموصلات (الأنابيب) Steel pipe is commonly used as a fluid conductor when large volumes of fluid are involved, or where its lower cost relative to tubing is a factor. تستخدم الأنابيب الفولاذية عادة في نقل السوائل For general hydraulic purposes, seamless carbon steel pipe is recommended. It must be free from dirt, rust , scale and any machine debris before being installed into any hydraulic system.لأغراض الهيدروليك، يستخدم الأنبوب الفولاذي الكربوني بدون درزه لخلوه من الغبار والصدأ ويأتي بعدة أحجام Standard finish given to steel pipe is a lacquer coating that is intended to prevent corrosion during shipping and storage. This is referred to as “black iron pipe. Best is pickled and oiled or just pickled only. Galvanized pipe should never be used on pressure lines it is accepted on return linesتطلى الأنابيب الفولاذية بمادة ورنيش اللك (الطلي) لحمايتها من التآكل أثناء التحميل والتخزين39Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 40. If we double the size of the conductor we quadruple the area and the flow will be quarteredإذا ضاعفنا حجم الموصلات وكذلك فإن المسافة تزداد أربعة أضعاف وكذلك الجريانWhen changing conductors pay particular attention to sizeعند تغير الموصلات يجب الانتباه إلى الحجم 40Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 41. Hydraulic Pumpsالمضخات الهيدروليكية Can be fixed displacement or variable displacement depending on requirementsيمكن أن تكون ثابت المسافة أو متغير المسافة حسب الطلبCan be gear, vane or pistonيمكن أن تكون ترس أو دوراني أو مكبسSimilar to motors except driven by an outside force i.e: electric motorتشابه عمل المحرك باستثناء أن القوة المحركة من الخارج41Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 42. Pumps and Compressorsالمضخات والضاغطات Power Fluid Symbols رموز قدرة الموائع42Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 43. A basic hydraulic system.نظام هيدروليكي بسيط 43Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 44. TROUBLESHOOTINGحل المشكلات44Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 45. Faulty Actuatorخطأ في المشغل الميكانيكي 45Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 46. Faulty Actuatorخطأ في المشغل الميكانيكي 46Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 47. Faulty Actuatorمشاكل في المشغل الميكانيكي47Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 48. Rod Damageتحطم القضيب 48Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 49. Rod Damageتحطم القضيب 49Building and Extending Skills Training (BEST) Project
- 50. Fundamentals ofIndustrial Hydraulicsأساسيات الهيدروليكMr. Billy Lockhart contact informationE-mail lockhartb@siast.sk.caOffice Telephone in CANADA # 001-306-659-4323 September 2010Building and Extending Skills Training (BEST) Project