طراحی و ساخت یک شیر فشار شکن هوا با فشار بالا
چکیده
این تحقیق بخشی از پروژه شبیه سازی، طراحی، ساخت و تست شیر فشار شکن هوای فشار بالا می باشد. در این تحقیق روند طراحی و ساخت یک شیر فشارشکن هوای فشار بالا که فشار ورودی متغیر بین 500 تا 400 بار را به فشار خروجی ثابت 350 بار تقلیل می دهد، ارائه شده است. در بخش شبیه سازی نحوه عملکرد شیر کاهنده فشار موجود که فشار ورودی متغیر بین 350 بار تا 180 بار را به فشار خروجی ثابت 100 بار کاهش می دهد، مورد بررسی قرار گرفته و با مطالعه کارهای انجام شده قبلی معادلات حاکم بر عملکرد آن استخراج شد. با استفاده از روشهای عددی و نرم افزار matlab معادلات مزبور حل شده و نمودارهای عملکردی شیر استخراج گردید. در بخش طراحی با استفاده از نتایج مراحل قبلی و در نظر گرفتن عملکرد مورد انتظار از شیر فشارشکن جدید و محدودیتهای موجود، طرح اولیه شیر فشار شکن جدید ارائه گردید. با توجه به نتایج آنالیز حساسیت، فنر کنترل کننده و مساحت پیستون زیر تکیه گاه فنر به عنوان مهمترین اجزاء در عملکرد شیر فشار شکن معرفی گردیدند. با در نظر گرفتن نحوه کارکرد شیر فشار شکن مشخص شد که بارگذاری بر روی فنر کنترل کننده، از نوع خستگی می باشد؛ بنابراین با محاسبه نیروهای بیشینه و کمینه وارد بر فنر کنترل کننده، برای طرح اولیه فنر کنترل کننده از دو دیدگاه استاتیکی و خستگی طراحی شد و بین طرح های مختلف بهترین طرح انتخاب گردید. از آنجاییکه ابعاد فنر طراحی شده بسیار بزرگ بود (قطر مفتول 22 میلیمتر) بنابراین طرح اولیه مناسب به نظر نمی رسید. برای کوچک کردن ابعاد فنر مورد نظر بایستی مقدار نیروی بیشینه وارد بر آن کاهش می یافت؛ مقدار نیروی بیشینه با کوچک کردن مساحت پیستون زیر تکیه گاه فنر کاهش یافت و قطر مفتول فنر طراحی شده برای این حالت 16 میلیمتر بدست آمد. در ادامه عملکرد شیر فشار شکن جدید برای این فنر طراحی شده با استفاده از کد نوشته شده برای شبیه سازی مورد تایید قرار گرفت. سپس ابعاد کلی بدنه شیر با توجه به ابعاد فنر طراحی شده استخراج گردید. در ادامه جنس هر قطعه شیر فشار شکن تعیین گردید و با استفاده از روش المان محدود و آنالیز مقاومت سازه ای ضخامت ها تعیین شدند. سپس نقشه های شیر فشارشکن با استفاده از نرم افزار solid works استخراج شد. برای شیر اطمینان نیز همین روند به کار گرفته شد. در نهایت شیر فشار شکن هوای فشار بالا ساخته شد. در بخش تست بر روی شیر فشار شکن هوا تست های نشتی، استحکام و عملکردی انجام گردید و نتایج مربوط استخراج شد. این نتایج با نتایج حاصل از شبیه سازی مقایسه شده و هماهنگی آنها با یکدیگر تایید گردید.