siast best project in jordan - basic hydraulics

Presented By:Mr. Billy Lockhart and Dr. Mohamed Gaith

September 2010

Fundamentals ofIndustrial Hydraulics

الهيدروليك أساسيات

Building and Extending Skills Training (BEST) Project

Basic Hydraulicsالهيدروليك أساسيات

All diagrams courtesy of Eaton Fluid Power unless stated otherwise


Topics We Will Discuss

• Pascal’s Law باسكال قانون

• Bernoulli’s Principle بيرنولي قانون• Fundamentals: ألساسياتا

– Pressure, Flow, Force, Speed, Torque• Basic Components الرئيسية األجزاء• Troubleshooting



Pascal’s Law باسكال قانون• States that where pressure is applied to a fluid in a confined

space the pressure is transmitted equally in all directions throughout the fluid

بانتظام يتوزع فإنه محدد مكان في الموائع على الضغط يطبق عندما

Multiplication of Force• By using Pascal's Law, hyd fluid can be used to gain mechanical advantage

ميكانيكية ألهداف استخدامه يمكن الهيدروليكي السائل فإن باسكال قانون حسب• If we use a small piston with a small force applied we can move a large

force .كبيرة قوة تحرك فإنها صغيرة وقوة مكبسصغير استخدام عند

• Force is gained at the cost of distance, this is the principle of a bottle jack


Bernoulli's Principle بيرنولي قانون• States that: as the velocity of a fluid increases, the pressure exerted by that fluid decreases.

: السائل من الناتج الضغط نقص كلما السائل سرعة زادت كلما ينصعلى• Therefore if we change the size of a conductor we change the pressure and the velocity of the fluid

inversely ) عكسي ) بشكل والسرعة الضغط تغير كلما الموصل الناقل حجم تغير إذا لذلك


Bernoulli’s Principle in a system


Properties of Liquid السوائل خواص

• Liquids and gases take the shape of the container they are in.

الوعاء والغازاتشكل السوائل تأخذفيه الموجودة

• Gases are compressible Liquids are not.

السوائل أما للضغط قابلة الغازاتقابلة غير

• Hydraulic fluid will compress approximately ½%@1000psi

• If there is a pressure differential the fluid will flow from high to low pressure

الضغطفإن اختالففي وجد إذاالعالي الضغط من ينتقل السائل

المنخفض الضغط إلى


Law of Conservation of Energyالطاقة حفظ قانون

• Energy has many forms كثيرة أشكال للطاقة• A fundamental principle is that energy can never be lost

تفنى ال الطاقة أن األساسية القاعدة• Energy cannot be destroyed, it may be converted from one form into another

آخر إلى شكل من تتحول إنما تستحدث وال تفنى ال الطاقة• When energy is converted to another form work is done , this is the principle

to hydraulics: عمل ينتج آخر إلى شكل من الطاقة تتحول عندما الهيدروليك في األساسي المبدأ

• We convert mechanical(electrical) energy to hydraulic energy to mechanical (work) energy in a system

ثم هيدروليكية طاقة إلى الكهربائية أو الميكانيكية الطاقة بتحويل نقومميكانيكية طاقة إلى


Power القدرة

• Is the rate or speed at which the work is done. It is divided by time.

الزمن على مقسوما المنجز العمل معدل هو• Expressed in watt (W) or horsepower (hp) • 1hp=746 watts• 1 hp = 550 ft lb of work done per second• 1 hp = 33,000 ft lb of work per minute • Whenever work is done energy is used

طاقة هناك فإن ما عمل ينجز عندما


Laminar and Turbulent Flowوالمضطرب الصفائحي الجريان

• When 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 Flow

علىشكل السائل يتحرك عندمابحيث متوازية طبقات أو صفائحالخارجية الطبقات سرعة تكون

جريانصفائحي يسمى وهذا بطيئةانسيابي أو

• 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 conductors

فإنه الجريان انسياب يعطل عندمايسمى فوضوي بشكل يتحرك

: انحناء السبب مضطرب، جريانخشن سطح حاد،


Force Triangle القوة مثلث

• Force is measured in lbs(N(بـ ) lb)) أو N)نيوتن تقاسالقوة

• Area is measured in square inches(IN2(

(m²( أو (in²( ب ـتقاسالمسافة• Pressure is measured in lbs per

square inch(psi) (psi)أو lb/in² بـ يقاسالضغط

• If two are known we can calculate the unknownيمكن فإنه منهم اثنين علم إذا

الثالث حساب• 1 bar= 100kpa= 14.5psi

=1.02kg/cm²


Force Triangle القوة مثلث

ForceAreaPressure=

FP=

A


- Determining the system pressure setting.


What is the pressure?الضغط؟ هو ما

Imperial Measurement• Pressure=Force÷Area• Force/Load=3 tons= 6000lbs• Area of cyl=πr²• (πX(1.5x1.5)=7.0686˝• 6000÷7.0686 = 848• Pressure =848 psi

Metric Measurement المترية القياسات

• Pressure=Force÷Area \ المساحة = القوة الضغط

• Force or Load =3 tonnes=3000kg

• Area of cyl=πr²• =(πX(3.75cmx3.75cm)• =44.18cm²• 3000÷44.18 = 68kg/cm²


- Selecting a cylinder.


What is the diameter of the cylinder?األسطوانة؟ قطر هو ما

= القطر• Area= Force ÷Pressure

/ الضغط = القوة المساحة• Force=1 tonne=1000kgs

كغم1000طن= 1القوة = • Pressure=105kg/cm²

سم/ 105الضغط = 2كغم • 1000÷105=9.52 cm²• Area=9.52 cm²

2سم9.52= 1000/105المساحة = • Diameter of cyl= (√9.52÷π)X2=6.06cm

6.06القطر =

AreaDiameter=2

Area2


Flow Triangle الجريان مثلث• Volume (flow) is measured in

gallons per minute(GPM)• Speed is measured in inches

per minutein/min تقاس السرعة

• Area is measured in square inches

in² او cm² تقاس المساحة• If two are known we can

calculate the unknownفإنه منهم اثنان علم إذا

الثالث حساب يمكن


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 =1000cm³


What is the diameter of the cylinder?األسطوانة؟ قطر هو ما

• Flow rate= 75 lpm– 75 lpm=75000cm³

• Speed 30cm/sec(1800cm/min)• 75000÷1800=41.6cm²• Area=41.6cm²• Diameter of cyl= √41.6÷πX2=4.10cm

AreaDiameter=2

Flow rate

Speed=Area

Flow rateArea=

Speed

AreaDiameter=2


Why Diameter of Cylinder

• We 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 load

مساحة إليجاد االسطوانة قطر لحساب نحتاجالقوة = معادلة في استخدامها وبالتالي مقطعها

المساحة * الضغط


Why Diameter of Cylinder

• Thus 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.

• حساب÷ فإن ولذلك الضغطالقوة = المساحة

يستخدم عادة و االسطوانة قطر حساب إلى يؤديالدورة طول الى باالضافة المكبس تحديد في


Actuators ميكانيكي مشغل

• Actuators fall into two categories: linear (cylinders) and rotary (motors)

إلى الميكانيكي المشغل يقسم ) ودوراني: ) أسطوانة خطي نوعين

) محرك) • Cylinders can be single acting or double

acting and come in a variety of mounting configurations depending on needs

أو العمل أحادي على األسطوانة تأتيأشكال عدة على العمل ثنائي

• Motors can be bi-directional, unidirectional or oscillating

أو االتجاه ثنائي على تأتي المحركاتدوراني أو االتجاه أحادي

– They can also be fixed capacity or variable depending on requirements.

Actuators. (Courtesy Eaton Corporation, Hydraulics Operations)


1. Hydraulic circuits are built in the reverse order العكسي والترتيب الهيدروليكية الدوائر تبنى

2. We start with what we want as an end resultالمرادة النتيجة أنه على نريد بما نبدأ

–Load to move or turn الدوران أو الحركة ألجل الحمل 3 . Then safe working pressure الضغط يخزن ثم

4. Then actuator size الميكانيكي المشغل حجم ثم

– Numbers 3 & 4 can be in any order


Cylinders single actingالعمل أحادية أسطوانات

A hydraulic ram. (Courtesy Eaton Corporation, Hydraulics Operations


Cylinders double actingمزدوجة أسطوانات

Double acting cylinder.(Courtesy Eaton Corporation, Hydraulics Operations)


- Cylinder construction. األسطوانة بناء(Courtesy Eaton Corporation, Hydraulics Operations)


Cushion assembly and operation. والتشغيل التركيب(Courtesy Eaton Corporation, Hydraulics Operations)


- Cylinder mounting methods. األسطوانة تركيب عملية(Courtesy Eaton Corporation, Hydraulics Operations)


Motors المحركات

• Design specifications determine the style of motor المحرك طبيعة تحدد التصميم مواصفات

• Styles of motors available are الموجودة المحركات أنواع

– Gear (external, internal),Vane and Piston - ) والمكبس ) والدوارة وخارجي داخلي الترس


Power Fluid Symbols الموائع في القدرة رموز

unidirectional flow, fixed capacity, hydraulic motor

ΔϟϮϤΤϟΖΑΎΛˬϩΎΠΗϻϱ ΩΎΣϥΎϳήΟ)ϲϜϴϟϭέΪϴϫϙήΤϣ(

unidirectional flow, variable capacity, hydraulic motor

ήϴϐΘϣˬϩΎΠΗϻϱ ΩΎΣϥΎϳήΟ)ϲϜϴϟϭέΪϴϫϙήΤϣ (ΔϟϮϤΤϟ

unidirectional flow, fixed capacity pneumatic motor

ΔϟϮϤΤϟΖΑΎΛˬϩΎΠΗϻϱ ΩΎΣϥΎϳήΟ)ϲϜϴΗΎϣϮϴϧϙήΤϣ(

hydraulic oscillating motor

ϲϧέϭΩϲϜϴϟϭέΪϴϫϙήΤϣ



Power Fluid Symbols الموائع في القدرة رموز

bi-directional flow, fixed capacity, hydraulic motor

ΔϟϮϤΤϟΖΑΎΛˬϩΎΠΗϻϲΎϨΛϥΎϳήΟ)ϲ ϜϴϟϭέΪϴϫϙήΤϣ(

bi-directional flow, variable capacity, hydraulic motor

(ΔϟϮϤΤϟήϴϐΘϣˬϩΎΠΗϻϲΎϨΛϥΎϳήΟ)ϲ ϜϴϟϭέΪϴϫϙήΤϣ

bi-directional flow, variable capacity, pneumatic motor

ΔϟϮϤΤϟΖΑΎΛˬϩΎΠΗϻϲΎϨΛϥΎϳήΟ)ϲ ϜϴΗΎϣϮϴϧϙήΤϣ(

pneumatic oscillating motor

ϲ ϧέϭΩϲ ϜϴΗΎϣϮϴϧϙήΤϣ



Direction Control Valvesاالتجاه تحكم صمامات

• Controls the direction the fluid will travel within the circuit

الهيدروليكية الدائرة في المار السائل باتجاه تتحكم• Eg. Without a DCV a cylinder would stroke out

then not return unless you switched the hoses!ثم تخرج سوف األسطوانة في الصمامات هذه بدون

الخراطيم تغيير تم إذا إال تعود ال• 2 types are spools & rotary :لف و دائري نوعان


Direction Control Valvesاالتجاه تحكم صمامات

• identified by the # of ports (or ways) & positions• . E.g.

– 4 way 3 position closed centre


Common spool centres. الملف مراكز أهم(Courtesy Eaton Corporation, Hydraulics Operations)


Directional Control Valve Symbols االتجاه تحكم صمامات رموز

Non-Throttling DCV

two port, two distinct positions, pilot pressure controlled, spring returned

ςϐπ Ϡϟϱ ΩΎϳέϢϜΤΗˬϦϴόο ϮϣˬϥϼΧΪϣ

three ports, two distinct positions and a transitory position solenoid controlled spring return

ϒϠϣϭϙήΒϧί Δτγ ϮΑϢϜΤΗˬϦϴόο ϮϣˬϞΧ ΪϣΔΛϼΛϲ ϠΧΩ

three port, two distinct positions; directly controlled by pilot pressure in both directions

ΙϦϴϫΎΠΗΎΑςϐπ ϠϟήηΎΒϣϢϜΤΗˬϦϴόο ϮϣˬϞΧ ΪϣΔΛϻ

four port, three distinct positions; directly controlled by solenoid, spring centred

ϡΪΨΘγ ΎΑήηΎΒϣϢϜΤΗˬϊ ο ϮϣΔΛϼΛˬϞΧ ΪϣΔόΑέϲ ϠΧΩϒϠϣϭϙήΒϧί


Pressure Control Valvesبالضغط تتحكم صمامات

•Relief Valve(most common) األمان صمامات• Limits system pressure

النظام ضغط يحدد• Its considered a Safety Valve

الحماية صمام يغير• Every hydraulic system needs a pressure relief valve

الضغط أمان صمام إلى يحتاج هيدروليكي نظام كل


Relief valves, direct acting and pilot operated (Courtesy Eaton Corporation, Hydraulics Operations)

األمان صمامات


Conductors/Pipe الموصالت) األنابيب)

• 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. السوائل نقل في عادة الفوالذية األنابيب تستخدم

• 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.بدون الكربوني الفوالذي األنبوب يستخدم ألغراضالهيدروليك،

أحجام بعدة ويأتي والصدأ الغبار من لخلوه درزه• 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 lines

) من ) لحمايتها الطلي ورنيشاللك بمادة الفوالذية األنابيب تطلىوالتخزين التحميل أثناء التآكل


• If we double the size of the conductor we quadruple the area and the flow will be quarteredأربعة تزداد المسافة فإن وكذلك الموصالت حجم ضاعفنا إذا

الجريان أضعافوكذلك• When changing conductors pay particular attention to size عند

الحجم إلى االنتباه يجب الموصالت تغير


Hydraulic Pumps المضخات الهيدروليكية

• Can be fixed displacement or variable displacement depending on requirementsالمسافة متغير أو المسافة ثابت تكون أن يمكن

الطلب حسب• Can be gear, vane or piston

مكبس أو دوراني أو ترس تكون أن يمكن• Similar to motors except driven by an outside

force i.e: electric motorالمحركة القوة أن باستثناء المحرك عمل تشابه

الخارج Building and Extending Skills Training (BEST) Projectمن

Power Fluid Symbols الموائع قدرة رموز

unidirectional flow, fixed capacity, hydraulic pump

ˬΔϟϮϤΤϟΖΑΎΛˬϥΎϳήΠϟϩΎΠΗϱ ΩΎΣΔϴϜϴϟϭέΪϴϫΔΨπ ϣ

bi-directional flow, fixed capacity, hydraulic pump

ΖΑΎΛˬϥΎϳήΠϟϩΎΠΗϲ ΎϨΛΔϴϜϴϟϭέΪϴϫΔΨπ ϣˬΔϟϮϤΤϟ

unidirectional flow, variable capacity, hydraulic pump

ΔϟϮϤΤϟήϴϐΘϣˬϥΎϳήΠϟϩΎΠΗϱ ΩΎΣΔϴϜϴϟϭέΪϴϫΔΨπ ϣϭ

bi-directional flow, variable capacity, hydraulic pump

ήϴϐΘϣˬΔϛήΤϟϩΎΠΗϲ ΎϨΛΔϴϜϴϟϭέΪϴϫΔΨπ ϣˬΔϟϮϤΤϟ

fixed capacity compressor, unidirectional flow

ϩΎΠΗϱ ΩΎΣˬΔτΎο ˬΔϟϮϤΤϟΖΑΎΛϏϥΎϳήΠϟ

Pumps and Compressors والضاغطات المضخات


A basic hydraulic system. بسيط هيدروليكي نظام


TROUBLESHOOTINGالمشكالت حل


Faulty Actuator المشغل في خطأ الميكانيكي

Trouble Cause Correction

No movement 1. No flow or pressure2. Limit device not

working3. Mechanical bind4. Worn or damaged

actuator

1. Replace dirty filters2. Overhaul or replace

component3. Locate bind and repair4. Overhaul or replace

actuator

حركة يوجد الأو .1 جريان يوجد ال

ضغط

الالزم .2 الحد دون

للعمل

ميكانيكية .3 مشكلة

مشغل .4 تعطل

الميكانيك

المتسخ .1 الفلتر غيgرالمرادة .2 القطعة غيgر

المشكلة .3 مكان حدد الميكانيكية

بحلها وقم

المشغل .4 غيgر

الميكانيكي


Faulty Actuator المشغل في خطأTrouble الميكانيكي Cause Correction

Slow movement 1. Low flow rate or pressure

2. Fluid viscosity too high

3. No lubrication on moving parts

4. Worn or damaged actuator

1. Adjust flow control2. Check fluid temperature,

viscosity change fluid if needed

3. Lubricate moving parts4. Overhaul or replace

actuator

بطيئة منخفض .1 حركة معدلالضغط أو للجريان

للسائل .2 عالية لزوجةتزييتعلى .3 يوجد ال

المتحركة األجزاءالمشغل .4 تعطل


تحكم .1 بمعايرة قمالجريان

حرارة .2 درجة من تأكد ولزوجة

بتغيير قم السائل،لزم إذا السائل

األجزاء. 3 بتزييت قمالمتحركة

تغيير. 4 أو بإصالح قمالميكانيكي Building and Extending Skills Training (BEST) Projectالمشغل

Faulty Actuatorالميكانيكي المشغل في مشاكل

Trouble Cause Correction

Erratic movementغريبة حركة

1. Air in fluid السائل في هواء يوجد

الغاز أو2. Worn or damaged

actuator المشغل تعطل


1. Check fluid level, tighten leaking fittings

السائل، افحصمستوىالروابط شد

جيدا المسربة2. Overhaul or replace

actuatorالمشغل غيgرالميكانيكي

Excessive speedعالية سرعة

1. Excessive flowالجريان في زيادة

1. Decrease flow settingالجريان خفضمستوى


Rod Damage القضيب تحطمSurface Damage سطحي تحطم

Impact or hammering on the rod االرتداد أو بالمطرقة القضيب على الضرب

Rough spots due to rust (extended shutdown) الصدأ بسبب خشنة بقع

Chrome plating peeling الكروم ألواح تقشر Pipe or chain wrench marks on surface due to bad maintenance

الخاطئة الصيانة بسبب السطح على المواسير خدوشمفتاح أو عالمات


Rod Damage القضيب تحطمBending of rod القضيب انبعاج

Overloaded in compression الضغط أثناء عالي حمل

An accident with moving equipment المتحركة حا األدوات مع ارتطام دث

Too small a rod diameter for load الحمل مع مقارنة األنبوبصغير قطر


Mr. Billy Lockhart contact informationE-mail [email protected]

Office Telephone in CANADA # 001-306-659-4323

September 2010

Fundamentals ofIndustrial Hydraulics

الهيدروليك أساسيات


mailto:[email protected]

siast best project in jordan - basic hydraulics

Documents

force pressure

force triangle force

energy energy

hydraulic fluid

pressure differential

system pressure

hyd fluid

fluid increases