Aмоторв обикновени физически изрази е всичко, което преобразува енергията в преместване на частите на някакъв вид машина, било то автомобил, печатница или пушка. Двигателите са длъжни да движат нещата в толкова много ежедневни ситуации, че светът веднага да мели до неузнаваем, донякъде комичен застой, ако всеки мотор в експлоатация заглуши едновременно време.
Тъй като двигателите са повсеместни в съвременното човешко общество, инженерите на Земята през вековете са създали редица различни видове, съизмерими с технологичните стандарти на деня. Например, преди хората да могат да използват и използват електричество в световен мащаб от началото на 20-ти век нататък, големите двигатели на влаковете се задвижват с пара от изгарянето на въглища.
- Двигателите са подмножество на двигателите, но не всички двигатели са двигатели.
Много двигатели сазадвижващи механизми, което означава, че те предизвикват движение чрез прилагане на въртящ момент. Дълго време мощността на хидравличните задвижвания, задвижвана с течност, беше стандартът на деня. Но с напредъка на 21-ви век в електрическите задвижвания, в комбинация с изобилие и лесно управление на електричеството, електрическите двигатели от този тип печелят. Едното очевидно превъзхожда ли другото и зависи ли от ситуацията?
Преглед на хидравличните системи
Ако някога сте използвали подов крик или сте управлявали превозно средство, което има спирачки или сервоусилвател на волана, може би сте се чудели с лекотата, с която можете да премествате количествата маса, участващи в тези физически транзакции, с привидно малко усилие. (От друга страна, може би сте били прекалено погълнати от задачата да смените гума край пътя, за да се занимавате с подобни идеи в реално време.)
Тези и много други общи задачи са възможни чрез използването нахидравлични системи. Хидравликае клонът на физиката, занимаващ се с механични свойства и практически приложения на динамичните флуиди (флуиди в движение). Хидравличните системи не "създават" мощност, а вместо това я преобразуват в желана форма от външен източник, наречен aпървокласен двигател.
Изследването на хидравликата се състои от две основни области.Хидродинамикае използването на течности привисок поток(динамично означава „преместване“)и ниско наляганеда върши работа. „Олдскул“ мелници използват енергията в течащ воден поток, за да смилат зърно по този начин.Хидростатициза разлика от това е използването на течности привисоко налягане и нисък дебит(статично означава "изправен") за извършване на работа. Каква е основата за този компромис във физическия език?
Сила, работа и площ
Физиката, залегнала в основата на стратегическото използване на хидравличните двигатели, се крие в концепцията за умножение на силата. Нетната работа, извършена в системата, е произведение на приложената нетна сила и разстоянието, което обектът на силата премества:
W_ {мрежа} = F_ {мрежа} d
Това означава, че за дадено количество работа, отредена за дадена физическа задача, може да бъде необходимата сила за изпълнението му намалено чрез увеличаване на разстоянието, приложено в прилагането на сила, както може да се направи с помощта на завоите на a винт.
Този принцип се простира от линейни до двумерни ситуации и от връзката
P = \ frac {F} {A}
където P = налягане в N / m2, F = сила в нютони и A = площ в m2. В хидравлична система, в която налягането P се поддържа постоянно, която има два бутални цилиндъра с площ на напречното сечение A1 и А2, това води до връзката
\ frac {F_1} {A_1} = \ frac {F_2} {A_2} \ text {или} F_1 = \ frac {A_1} {A_2} F_2
Това означава, че когато изходното бутало A2 е по-голямо от входното бутало А1, входната сила ще бъде пропорционално по-малка от изходната сила. Макар че това не е съвсем същото като получаването на нещо за нищо, това е ясен актив в много съвременни моторни настройки.
Основи на електрическия двигател
Електрическият двигател използва факта, че магнитното поле упражнява сила върху движещите се електрически заряди или ток. Въртяща се намотка от проводящ проводник е поставена между полюсите на електромагнита по такъв начин, че магнитното поле да предизвика въртящ момент, който кара намотката да се върти около оста си. Този въртящ се вал може да се използва за работа от различни видове и като цяло електрическите двигатели преобразуват електрическата енергия в механична.
Хидравлични двигатели: Видове дискусии
Основният двигател на хидравличния двигател е помпа, която изтласква течността (често масло) в тръбите на системата. Тази течност е несвиваема и бута на свой ред бутало в цилиндър, който има хидравлична течност от двете страни.
Буталото се движи и се преобразува "надолу по веригата" в ротационно движение, докато течността от изходната страна на буталото непрекъснато се връща в резервоар. Налягането се поддържа постоянно в системата (освен ако не е необходимо да се променя, за да повлияе на изходите на двигателя) чрез стратегическото разпределение и синхронизация на клапаните.
Видовете хидравлични двигатели, използвани в различни ситуации, включват двигатели с външни зъбни колела, аксиални бутални двигатели и радиални бутални двигатели. Хидравличните двигатели също се използват в някои видове електрически вериги, както и в комбинации от помпи и двигатели.
Хидравлично срещу Електрически мотор: плюсове и минуси
Защо да използваме хидравличен мотор срещу газов двигател или електрически мотор? Предимствата и недостатъците на всеки тип двигател са толкова много, че всяка променлива във вашия уникален сценарий трябва да бъде взета под внимание.
Предимства на хидравличните двигатели:
Основното предимство на хидравличните двигатели е, че те могат да се използват за генериране на изключително високи сили спрямо входящите сили. Това е аналогично на ситуацията в обикновената (нехидравлична) механика, където геометрията на лостовете и ролките може да бъде „обработена“ с подобна полза.
Хидравличните двигатели работят с несвиваеми течности, което позволява по-строг контрол на двигателя и по този начин по-голяма степен на точност в движението. Те са много полезни за тежко мобилно оборудване (напр. Камиони).
Недостатъци на хидравличните двигатели:
Хидравличните двигатели обикновено са най-скъпият вариант. С цялото масло, което обикновено е в игра, те са разхвърляни при работа, като различните им филтри, помпи и масло изискват проверки, промени, почистване и подмяна. Течовете могат да създадат опасност за безопасността и околната среда.
Предимства на електрическите двигатели:
Повечето хидравлични настройки не се движат бързо. Електродвигателите са далеч по-бързи (до 10 m / s). Те имат програмируеми скорости и спирателни позиции, за разлика от хидравликата, и осигуряват висока точност на позициониране, където е необходимо. Електронните сензори могат да осигурят прецизна обратна връзка за приложеното движение и сила, което позволява по-добро управление на движението.
Недостатъци на електрическите двигатели:
Тези двигатели са сложни за инсталиране и отстраняване на неизправности в сравнение с други двигатели. Предимно недостатъкът им е, че ако се нуждаете от много повече сила, се нуждаете от значително по-голям и тежък двигател, за разлика от случая при хидравличните двигатели.
Бележка за пневматичните активатори
Въпросът за пневматичните vs. електрически задвижващи механизми или хидравлични задвижващи механизми също се появяват в някои ситуации. Разликата между пневматичните и хидравличните задвижващи механизми е, че хидравличните двигатели използват течности, докато пневматичните задвижващи механизми използват газове, обикновено обикновен въздух. (Както течностите, така и газовете за справка се класифицират катотечности.)
Пневматичните активатори са изгодни с това, че въздухът е по същество навсякъде (или поне навсякъде, където хората работят удобно), така че въздушният компресор е всичко, което е необходимо за първостепенно движение. От друга страна, тези двигатели са много неефективни поради сравнително големите загуби, дължащи се на топлина спрямо другите типове двигатели.