Tartalom
- A hidraulikus rendszerek áttekintése
- Erő, munka és terület
- Elektromos motor alapjai
- Hidraulikus motorok: vita típusai
- Hidraulikus és elektromos motor: előnye és hátránya
- Megjegyzés a pneumatikus aktivátorokról
A motor egyszerű fizikai értelemben bármi, ami energiává alakítja valamilyen gép alkatrészeinek mozgatását, legyen az autó, egy prés vagy puska. A motoroknak olyan sok mindennapi helyzetben kell mozgatniuk a dolgokat, hogy a világ azonnal felismerhetetlen, kissé komikus állásba álljon, ha minden működő motor egyidejűleg elnémul.
Mivel a motorok a modern emberi társadalomban mindenütt jelen vannak, a Föld mérnökei az évszázadok során számos különféle motort készítettek, arányban a mai technológiai szabványokkal. Például, mielőtt az emberek a 20. század elejétől kezdve globális szinten tudtak villamos energiát kihasználni és felhasználni, a vonatok nagy motorjait a szén égéséből származó gőz hajtotta.
Sok motor van hajtóművek, azaz mozgást indukálnak nyomaték alkalmazásával. A hidraulikus hajtóművek folyadékvezérelt teljesítménye hosszú ideje volt a nap standardja. Azonban a 21. században az elektromos hajtóművekben elért fejlődés mellett, mivel a villamos energia bőséges és könnyen irányítható, az ilyen típusú motorok nyernek. Nyilvánvalóan felülmúlja a másikot, és a helyzettől függ?
A hidraulikus rendszerek áttekintése
Ha valaha is emelt padló emelőt, vagy olyan járművet hajtott, amelynek féke van fékkel vagy szervokormánnyal, akkor csodálkozhatott azon könnyedén, amellyel látszólag kevés erőfeszítéssel mozgathatja a fizikai tranzakciókban részt vevő tömeget. (Másrészt, valószínűleg túlságosan elfogyasztotta a gumiabroncs cseréjét az út mentén, hogy valós időben zavarja ezeket az ötleteket.)
Ezeket és sok más általános feladatot a hidraulikus rendszerek. Hidraulika a fizika ágazata, amely a dinamikus folyadékok (mozgásban lévő folyadékok) mechanikai tulajdonságaival és gyakorlati alkalmazásával foglalkozik. A hidraulikus rendszerek nem "teremtenek" energiát, hanem egy külső forrásból, az úgynevezett a kívánt alakvá alakítják elsődleges hajtómű.
A hidraulika tanulmányozása két fő területből áll. Hidrodinamika folyadék használata a magas áramlás (dinamikus jelentése "mozog") és alacsony nyomás munkát végezni. A "régi iskola" malmok az áramló vízáramban felhasználják az energiát, hogy ilyen módon őröljék meg a gabonaféléket. Hidrosztatikaezzel szemben folyadékok használata a magas nyomás és alacsony áramlás (statikusan azt jelenti, hogy "áll") a munka elvégzéséhez. Mi az alapja ennek a fizikai nyelv kompromisszumának?
Erő, munka és terület
A hidraulikus motorok stratégiai használatának alapját képező fizika az erő szorzásának fogalmában rejlik. A rendszerben elvégzett nettó munka az alkalmazott nettó erő és az erő tárgyának a távolság szorzata: Wháló = (Fháló) (D). Ez azt jelenti, hogy egy fizikai feladathoz rendelt munkamennyiségnél az ehhez szükséges erő csökkenthető az erő alkalmazásához szükséges távolság növelésével, ahogyan ez egy csavar fordulataival megtehető.
Ez az elv kiterjed a lineáris helyett a kétdimenziós helyzetekre és a kapcsolatra P = F / A, ahol P = nyomás N / m-ben2, F = erő newtonokban és A = terület m-ben2. Egy olyan hidraulikus rendszerben, amelyben a P nyomást állandóan tartják, és amelynek két A keresztmetszetű dugattyúhengere van1 és A2, ez a kapcsolathoz vezet
F1/ A1 = F2/ A2vagy F1 = (A1/ A2) F2.
Ez azt jelenti, hogy amikor az A dugattyú kimeneti2 nagyobb, mint az A1 bemeneti dugattyú, a bemeneti erő arányosan kisebb lesz, mint a kimeneti erő. Noha ez nem teljesen ugyanaz, mint valami hiába történő megszerzése, ez egyértelmű előnye sok kortárs motoros rendszerben.
Elektromos motor alapjai
Az elektromos motor kihasználja azt a tényt, hogy a mágneses erő erőt hat a mozgó elektromos töltésekre vagy áramra. A vezető huzal forgó tekercsét az elektromágnes pólusai közé helyezzük oly módon, hogy a mágneses mező olyan nyomatékot idézzen elő, amely a tekercs tengelye körül forog. Ez a forgó tengely különféle típusú munkákra használható fel, és összességében az elektromos motorok az elektromos energiát mechanikai energiává alakítják.
Hidraulikus motorok: vita típusai
A hidraulikus motor elsődleges hajtóműve egy szivattyú, amely a rendszer csöveiben lévő folyadékhoz (gyakran olajhoz) nyomódik. Ez a folyadék nem összenyomható, és egy henger belsejében lévő dugattyúval szemben nyomja meg, amelynek mindkét oldalán hidraulikus folyadék van.
A dugattyú mozog, és "downstream" forgási mozgássá alakul, miközben a dugattyú kimeneti oldalán lévő folyadékot folyamatosan visszajuttatják egy tartályba. A nyomást a rendszerben állandóan fenntartják (kivéve, ha azt meg kell változtatni a motor teljesítményének befolyásolására) a szelepek stratégiai eloszlása és időzítése által.
Különböző helyzetekben alkalmazott hidraulikus motorok típusai a külső hajtóműves motorok, axiális dugattyús motorok és radiális dugattyús motorok. A hidraulikus motorokat bizonyos típusú elektromos áramkörökben, valamint a szivattyú-motor kombinációkban is használják.
Hidraulikus és elektromos motor: előnye és hátránya
Miért érdemes hidraulikus motort használni gázmotor vagy villamos motor ellen? Az egyes motortípusok előnyei és hátrányai annyira sokak, hogy a saját egyedi forgatókönyv minden változóját figyelembe kell venni.
A hidraulikus motorok előnyei:
A hidraulikus motorok fő előnye, hogy felhasználhatók rendkívül nagy erők létrehozására a bemeneti erőkhöz viszonyítva. Ez hasonló a szokásos (nem hidraulikus) mechanika helyzetéhez, ahol a karok és a szíjtárcsák geometriája hasonló előny érdekében "megmunkálható".
A hidraulikus motorok összenyomhatatlan folyadékok felhasználásával működnek, ami lehetővé teszi a motor szigorúbb irányítását és ezáltal nagyobb mozgási pontosságot. Nagyon hasznosak nehéz mobil eszközöknél (például teherautóknál).
A hidraulikus motorok hátrányai:
A hidraulikus motorok általában a legoptimálisabb megoldás. Mivel az összes olaj jellemzően játékban van, rendetlen működésük, különféle szűrőikkel, szivattyúikkal és olajukkal ellenőrzést, cserét, tisztítást és cserét igényelnek. A szivárgások biztonsági és környezeti veszélyeket okozhatnak.
Az elektromos motorok előnyei:
A legtöbb hidraulikus berendezés nem gyorsan mozog. Az elektromos motorok sokkal gyorsabbak (10 m / s-ig). Programozható sebességgel és leállási helyzettel rendelkeznek, a hidraulikától eltérően, és ahol szükséges, nagy pozicionálási pontosságot biztosítanak. Az elektronikus érzékelők pontos visszajelzést adhatnak az alkalmazott mozgásról és erőről, lehetővé téve a kiváló mozgásvezérlést.
Az elektromos motorok hátrányai:
Ezeknek a motoroknak a telepítése és a hibaelhárítás bonyolult más motorokkal összehasonlítva. Leginkább azok hátránya, hogy ha sokkal több erőre van szükség, akkor a hidraulikus motorokhoz képest jelentősen nagyobb és nehezebb motorokra van szükség.
Megjegyzés a pneumatikus aktivátorokról
Bizonyos helyzetekben felmerül a pneumatikus vagy az elektromos vagy a hidraulikus működtető elemek kérdése is. A pneumatikus és hidraulikus hajtóművek közötti különbség az, hogy a hidraulikus motorok folyadékokat használnak, míg a pneumatikus hajtóművek gázokat, általában rendes levegőt használnak. (Mind a folyadékok, mind a gázok: folyadékok.)
A pneumatikus aktivátorok előnyösek abban a tekintetben, hogy a levegő lényegében mindenhol (vagy legalábbis mindenütt az ember kényelmesen működik), tehát a kompresszorhoz minden szükséges. Másrészt, ezek a motorok nagyon nem hatékonyak, mivel a hő miatt más motormotorokhoz viszonyítva nagy a hőveszteség.