Hydrauliske og pneumatiske enheder er rundt omkring os. De bruges til fremstilling, transport, jordbearbejdningsudstyr og almindelige køretøjer, vi ser hver dag.
Hvad er nogle eksempler på hydrauliske og pneumatiske systemer?
Bremserne på din bil betjenes hydraulisk; affaldsbilen, der går ugentligt forbi dit hus, bruger hydraulisk kraft til at kompakte affald. Din mekaniker bruger en hydraulisk lift, når du arbejder på undersiden af din bil.
Pneumatiske systemer er lige så udbredte. Lastbiler og busser bruger luftaktiverede bremser. Spraymaler bruger trykluft til at sprede maling. Har du nogensinde været irriteret om morgenen af lyden af en jackhammer? Det er en pneumatisk maskine, der er hård at arbejde ved hjælp af trykluft.
Hvad er et hydraulisk system?
I 1647 udviklede den franske matematiker Blaise Pascal et princip for fluidmekanik kendt som Pascal's lov. Den siger, at når trykket påføres på et hvilket som helst punkt i en lukket væske, vil trykket stige lige ved hvert punkt i beholderen. Så indviklet som dette princip kan lyde, er det grundlaget for driften af et hydraulisk system.
Antag, at du har en hul cylinder, der har et stempel med et areal på 2 kvadratmeter, og det får en indgangskraft på 100 pund. Dette resulterer i et tryk på 50 kg pr. Kvadrat inch.
Dette tryk overføres af det hydrauliske transmissionssystem til en anden cylinder, kendt som en aktuator, der har et stempel med en areal på 6 kvadratmeter. Ved 50 psi har denne cylinder nu en udgangskraft på 300 pund (50 psi X 6 kvadrat inches).
Hvordan anvendes Pascal's lov til et hydraulisk system?
Pascal's Law giver hydrauliske systemer deres fordel. Et minimalt input til en lille enhed kan resultere i en større kraftudgang i en større aktuator. Det er en simpel måde at multiplicere udgangskraften tilstrækkelig til at håndtere tunge arbejdsbelastninger.
Da hydrauliksystemer kan arbejde ved tryk på op til flere tusinde psi, kan udgangskraften ved aktuatoren være enorm. Med denne højere kraftudgang har den mekaniske aktuator nu magten til at udføre tunge løfte-, skubbe- og bevægelsesopgaver, såsom jordflytning.
Hvordan fungerer et hydraulisk system?
Et hydraulisk system bruger et transmissionsnetværk at bære et trykfluid, der driver hydrauliske aktuatorer. Den hydrauliske væske får sit tryk fra en pumpe, der er drevet af en prime mover, såsom en elektrisk motor eller en gas /dieselmotor. Trykolien filtreres, måles og skubbes ud gennem transmissionssystemet til en aktuator for at udføre en vis handling. Bagefter vender væsken tilbage under lavt tryk til et reservoir, hvor det renses og filtreres, før det vender tilbage til pumpen.
Hydrauliske systemer bruges i produktions- og produktionsanlæg, såsom stål- og bilindustrien, til at betjene alle typer af mekanisk udstyr. De bruges til at flytte, skubbe og løfte materialer i industrier som minedrift, jordflytning og konstruktion.
Hvad er de grundlæggende komponenter i et hydraulisk system?
Hydraulikolie - Hydraulikvæsker er ikke-komprimerbare og har lave flashpunkter.
Et reservoir - Reservoiret holder væsken til systemet. Det har plads til væskeudvidelse, lader luft, der er indkapslet i væsken, slippe ud og hjælper væsken med at køle ned. Væske strømmer fra reservoiret til pumpen, der tvinger det ud gennem et rørnetværk og i sidste ende tilbage til reservoiret.
Filtreringsanordninger - Små metalpartikler og andre fremmedlegemer finder normalt vej ind i væsken. Det hydrauliske system bruger flere filtre og sil til at fjerne disse fremmede partikler. Væskekontaminering er en af de mest almindelige kilder til problemer i et hydraulisk system.
En primær mover - Elektriske motorer eller gasdrevne dieselmotorer bruges til at drive fluidpumpen.
En pumpe - Pumpen trækker væsken fra reservoiret og tvinger den gennem en trykregulerende ventil og ud transmissionsnet til aktuatorerne.
Stik - Et netværk bestående af rør, rør og fleksible slanger transporterer væsken til væsken mekaniske aktuatorer.
Ventiler - Forskellige ventiler styrer mængden af væskestrøm, dens tryk og retning.
Aktuatorer - Aktuatorer er de enheder, der udfører arbejdsbevægelser. De kan være drejelige, såsom en hydraulisk motor eller lineær, som en cylinder.
Hvad er fordelene ved et hydraulisk system?
Et hydraulisk system har adskillige fordele frem for pneumatisk og andre typer mekanisk drev systemer fordi det:
De mest almindelige hydrauliske væsker er baseret på mineralolier, polyalphaolefiner og phosphatestere på grund af deres lave komprimerbarhed. Vand er ikke egnet, fordi det kan fryse ved kolde temperaturer og koge i miljøer med høj temperatur. Vand kan også forårsage korrosion og rust.
Hydrauliske væsker har fire formål -
Nogle af egenskaberne og egenskaberne ved en hydraulisk væske er som følger:
Viskositet - Viskositet er det indre en væskes modstand mod at strømme. Det stiger, når temperaturen stiger. En acceptabel hydraulisk væske skal være i stand til at tilvejebringe en god tætning ved stempel, ventiler og pumper, men ikke være så tyk, at det hindrer væskestrømning.
Væsker med høje viskositeter kan føre til effekttab og højere driftstemperaturer. En for tynd væske kan forårsage overdreven slid på bevægelige dele.
Kemisk stabilitet - En hydraulisk væske skal være kemisk stabil. Det skal modstå oxidation og være stabilt under svære driftsbetingelser, såsom høje temperaturer. At arbejde i lange perioder ved høje temperaturer kan forkorte væskens levetid.
Flammepunkt - Et flammepunkt er temperaturen, når en væske omdannes til en damp i et tilstrækkeligt volumen til at antænde eller blinke i kontakt med en flamme. Hydraulikvæsker har brug for et højt flammepunkt for at modstå forbrænding og udviser en lav grad af fordampning ved normale temperaturer.
Brandpunkt - Brandpunkt er temperaturen, hvor en væske fordamper i et tilstrækkeligt volumen til at antændes, når det udsættes for en flamme og fortsæt med at brænde. Som med flammepunktet, skal en acceptabel hydraulisk væske have et højt brandpunkt.
Hvad er et pneumatisk system?
Pneumatiske systemer ligner hydrauliske systemer, men de bruger trykluft i stedet for en væske til at transmittere strøm. De er afhængige af en konstant kilde af trykluft for at kontrollere energi og aktivere bevægelsesindretninger.
Produktionsanlæg bruger trykluft til at drive pneumatiske borer og presser og til at løfte genstande og flytte materialer. Fabrikationsbutikker bruger en pneumatisk maskine til at holde uafsluttede produkter til svejsning, lodning og formning. Hvad er komponenterne i et pneumatisk system?
Luftkompressor - Luftkompressoren trækker luft ud fra atmosfæren, under tryk og gemmer trykluften i en tank til frigivelse til transmissionssystemet.
Prime driver - En primær driver, såsom en elektrisk motor eller en gasdrevet motor, leverer strømmen til en luftkompressor.
Kontrolanordninger - Ventiler regulerer tryk og kontrolstrøm og retning.
Luftbeholder - En tank holder trykluft til levering til mekaniske enheder.
Aktuatorer - Dette er enheder, der tager energien fra trykluft og konverter den til mekaniske bevægelser.
Transmissionssystem - Et netværk af rør og slanger transporterer trykluften til aktuatorer.
Hvad er fordelene ved pneumatiske systemer?
Effektivitet - Luftforsyningen er gratis og ubegrænset. Trykluft er let at opbevare, transportere og kan frigives til miljøet uden dyre behandlinger.
Simple Design - Konfigurationen og komponenterne i et pneumatisk system har et enkelt design og er lette at vedligeholde. De er mere holdbare og beskadiges ikke let.
Evnen til at betjene med højere hastigheder - Pneumatiske systemer kan betjene aktuatorer i hurtigere cyklusser, såsom i emballageproduktionslinier. Lineære og svingende bevægelser er lette at justere ved hjælp af en trykregulerende ventil til at kontrollere strømningshastighed og tryk.
Renlighed - Ingen risiko for lækage af hydrauliske væsker, der forurener miljøet. Pneumatiske systemer foretrækkes på arbejdspladser, der har behov for høje niveauer af renlighed. Udblæsningsanordninger renser luften, der frigives tilbage i atmosfæren.
Mindre dyre - Pneumatiske komponenter er billigere, og komprimeret luft er almindeligt tilgængeligt i produktionsområder. Vedligeholdelsesomkostninger er lavere sammenlignet med hydrauliske systemer.
Sikkerere at betjene - Pneumatiske systemer er sikre at bruge i brændbare omgivelser uden fare for brand eller eksplosioner. Pneumatiske komponenter overophedes eller ikke tændes ved overbelastning.
Kan fungere i barske miljøer - Støv, høje temperaturer og ætsende miljøer har mindre effekt på pneumatiske systemer sammenlignet med hydraulik.
Hvad er ulemperne af pneumatiske systemer?
Reduceret effekt - Pneumatiske systemer fungerer typisk på under 150 psi og giver mindre total kraft ved aktuatorer. Pneumatiske cylindre er normalt små og har ikke magt til at håndtere tunge belastninger.
Støjende - Luftkompressorer genererer mere støj, og komprimeret luft er støjende, når den frigøres fra aktuatorerne.
Rough bevægelse - Fordi luft er komprimerbar, kan bevægelsen af pneumatiske aktuatorer være ujævn, hvilket reducerer nøjagtigheden af systemets bevægelser. Stempelhastigheder er ujævn. Hydraulikbevægelser er glattere.
Brug forforbehandling af luft - Før brug skal luft forarbejdes for at fjerne vand og støvpartikler. Hvis dette ikke gøres, vil den øgede friktion mellem kontrolenhederne og bevægelige komponenter slite ud delen og kræve for tidlig reparation eller udskiftning.
Hydrauliske systemer mod pneumatiske systemer
Sidste artikelFordele og ulemper ved kulenergi
Næste artikelHvor meget elektricitet spilder en salgsautomat?