Definice hydraulických a pneumatických systémů

spisovatel bio obrázek

Aktualizováno 8. února 2019

Jim Woodruff

Recenzoval: Michelle Seidel, B.Sc., LL.B., MBA

Hydraulická a pneumatická zařízení jsou všude kolem nás. Používají se ve výrobě, dopravě, zemních strojích a běžných vozidlech, která vidíme každý den.

Jaké jsou příklady hydraulických a pneumatických systémů?

Brzdy vašeho vozu jsou ovládány hydraulicky; popelářské auto, které každý týden projíždí kolem vašeho domu, využívá hydraulickou energii ke zhutnění odpadu. Při práci na spodní straně vašeho vozu používá váš mechanik hydraulický zdvih.

Pneumatické systémy jsou stejně rozšířené. Nákladní automobily a autobusy používají vzduchem ovládané brzdy. Malíři ve spreji používají k nanášení barvy stlačený vzduch. Už vás někdy ráno dráždil zvuk sbíječky? Jedná se o pneumatický stroj tvrdě pracující se stlačeným vzduchem.

Co je to hydraulický systém?

V roce 1647 vyvinul francouzský matematik Blaise Pascal princip mechaniky tekutin známý jako Pascalův zákon. Uvádí, že když je tlak vyvíjen v jakémkoli bodě uzavřené tekutiny, tlak se zvýší rovnoměrně v každém bodě nádoby. Jakkoli může tento princip znít spletitě, je to základ pro provoz hydraulického systému.

Předpokládejme, že máte dutý válec, který má píst o ploše 2 čtverečních palců a přijímá vstupní sílu 100 liber. To má za následek tlak 50 liber na čtvereční palec (100 liber / 2 čtvereční palce).

Tento tlak je přenášen hydraulickým převodovým systémem na jiný válec, známý jako ovladač, který má píst o ploše 6 čtverečních palců. Při tlaku 50 psi má nyní tento válec výstupní sílu 300 liber (50 psi x 6 čtverečních palců).

Jak se Pascalovo právo vztahuje na hydraulický systém?

Pascalův zákon dává hydraulickým systémům jejich výhody. Minimální vstup do malého zařízení může mít za následek větší výstupní sílu ve větším aktuátoru. Je to jednoduchý způsob, jak znásobit výstupní sílu dostatečnou pro zvládnutí velké zátěže.

Protože hydraulické systémy mohou pracovat při tlacích až několik tisíc psi, může být výstupní síla na ovladači obrovská. S tímto vyšším silovým výkonem má nyní mechanický pohon sílu provádět těžké zvedací, tlačné a pohybové úkoly, jako je zemní práce.

Jak funguje hydraulický systém?

Hydraulický systém používá k přenosu tlakové kapaliny, která pohání hydraulické pohony, přenosovou síť. Hydraulická kapalina získává tlak z čerpadla poháněného hnacím ústrojím, jako je elektrický motor nebo plynový / naftový motor. Stlačený olej je filtrován, měřen a vytlačován přes převodový systém do ovladače, aby provedl nějakou akci. Poté se kapalina vrací pod nízkým tlakem do nádrže, kde je před návratem do čerpadla vyčištěna a filtrována.

Hydraulické systémy se používají ve výrobních a výrobních závodech, jako je ocelářský a automobilový průmysl, k provozu všech typů mechanických zařízení. Používají se k přemisťování, tlačení a zvedání materiálů v průmyslových odvětvích, jako je těžba, zemní práce a stavebnictví.

Jaké jsou základní součásti hydraulického systému?

Hydraulický olej - Hydraulické kapaliny nejsou stlačitelné a mají nízké body vzplanutí.

Nádrž - Nádrž drží kapalinu pro systém. Má prostor pro expanzi tekutiny, umožňuje únik vzduchu unášeného kapalinou a pomáhá kapalině ochladit. Kapalina proudí ze zásobníku do čerpadla, které jej vytlačuje potrubním potrubím a nakonec zpět do zásobníku.

Filtrační zařízení - Malé kovové částice a jiné cizí látky se obvykle dostanou do kapaliny. Hydraulický systém používá k odstranění těchto cizích částic několik filtrů a sít. Kontaminace tekutinami je jedním z nejběžnějších zdrojů problémů v hydraulickém systému.

Hnací síla - K pohonu kapalinového čerpadla se používají elektromotory nebo naftové motory na plyn.

Čerpadlo - Čerpadlo čerpá kapalinu ze zásobníku a vytlačuje ji přes regulační ventil tlaku ven z přenosové sítě k pohonům.

Konektory - Síť skládající se z trubek, hadic a pružných hadic dopravuje kapalinu k mechanickým pohonům.

Ventily - Různé ventily řídí množství průtoku kapaliny, její tlak a směr.

Pohony - Pohony jsou zařízení, která provádějí pracovní pohyby. Mohou být rotační, například hydraulický motor, nebo lineární jako válec.

Jaké jsou výhody hydraulického systému?

Hydraulický systém má oproti pneumatickým a jiným typům mechanických pohonů řadu výhod, protože:

  • Používá malé komponenty k přenosu velkých sil s konzistentním výkonem.
  • Má akční členy schopné přesného polohování.
  • Je schopen nastartovat při velkém počátečním zatížení.
  • Produkuje rovnoměrné a plynulé pohyby při různém zatížení, protože kapaliny nejsou stlačitelné a průtoky lze přesně řídit ventily.
  • Ve srovnání s pneumatickými systémy poskytuje konzistentní výkon při středních rychlostech.
  • Snadno se ovládá a reguluje pomocí tlakových, směrových a průtokových regulačních ventilů.
  • Snadno a rychle odvádí teplo.
  • Chová se dobře v horkém prostředí.

Jaké jsou nevýhody hydraulických systémů?

  • Čerpadla, ventily, přenosové sítě a ovladače jsou drahé.
  • Mohou znečistit pracoviště úniky, které mohou způsobit úrazy nebo požáry.
  • Nejsou vhodné pro jízdu na kole při vysokých rychlostech.
  • Hydraulické kapaliny jsou citlivé na znečištění nečistotami a musí být pravidelně kontrolovány.
  • Prasknutí vysokotlakého potrubí může způsobit zranění.
  • Výkon hydraulických kapalin je funkcí změn teploty, které mohou způsobit změny viskozity.

Jaké jsou druhy hydraulických kapalin?

Nejběžnější hydraulické kapaliny jsou založeny na minerálních olejích, polyalfaolefinech a fosfátových esterech kvůli jejich nízké stlačitelnosti. Voda není vhodná, protože může za nízkých teplot zamrznout a vařit v prostředí s vysokou teplotou. Voda může také způsobit korozi a rezivění.

Hydraulické kapaliny mají čtyři účely

  1. Přenášejte sílu a sílu vodičovými vedeními na akční členy a proveďte pracovní pohyb.
  2. Promažte komponenty, zařízení, ventily a akční členy v okruhu.
  3. Působte jako chladicí kapalina tím, že předáváte teplo ze všech horkých míst v systému.
  4. Utěsněte mezery mezi pohyblivými částmi, abyste zvýšili účinnost a snížili teplo z nadměrných úniků.

Jaké jsou vlastnosti hydraulické kapaliny?

Některé vlastnosti a vlastnosti hydraulické kapaliny jsou následující:

Viskozita - Viskozita je vnitřní odpor proudění kapaliny. Zvyšuje se s rostoucí teplotou. Přijatelná hydraulická kapalina musí být schopna zajistit dobré utěsnění pístu, ventilů a čerpadel, ale nesmí být tak hustá, aby bránila proudění kapaliny.

Kapaliny s vysokou viskozitou mohou vést ke ztrátě energie a vyšším provozním teplotám. Příliš řídká kapalina může způsobit nadměrné opotřebení pohyblivých částí.

Chemická stabilita - Hydraulická kapalina musí být chemicky stabilní. Musí odolávat oxidaci a být stabilní za náročných provozních podmínek, jako jsou vysoké teploty. Dlouhodobý provoz při vysokých teplotách může zkrátit životnost kapaliny.

Bod vzplanutí - Bod vzplanutí je teplota, kdy se kapalina změní na páru v dostatečném objemu, aby se vznítila nebo vzplala v kontaktu s plamenem. Hydraulické kapaliny potřebují vysoký bod vzplanutí, aby odolaly spalování a vykazovaly nízký stupeň odpařování za normálních teplot.

Bod požáru - Bod vzplanutí je teplota, při které se kapalina odpařuje v dostatečném objemu, aby se vznítila při vystavení plameni a pokračovala v hoření. Stejně jako u bodu vzplanutí musí mít přijatelná hydraulická kapalina vysoký bod hoření.

Co je to pneumatický systém?

Pneumatické systémy jsou jako hydraulické systémy, ale k přenosu energie používají místo kapaliny stlačený vzduch. Při řízení energie a ovládání pohybových zařízení se spoléhají na konstantní zdroj stlačeného vzduchu.

Výrobní závody používají stlačený vzduch k pohonu pneumatických vrtaček a lisů ak zvedání předmětů a pohybu materiálů. Továrny používají pneumatický stroj k držení nedokončených výrobků pro svařování, tvrdé pájení a tváření.

Jaké jsou součásti pneumatického systému?

Vzduchový kompresor - Vzduchový kompresor nasává vzduch z atmosféry, natlakuje jej a skladuje stlačený vzduch v nádrži pro uvolnění do přenosové soustavy.

Prime řidič - Hlavní pohon, jako je elektromotor nebo motor na plyn, dodává energii vzduchovému kompresoru.

Ovládací zařízení - Ventily regulují tlak a řídí průtok a směr.

Vzduchová nádrž - V nádrži je stlačený vzduch dodáván do mechanických zařízení.

Pohony - Jedná se o zařízení, která odebírají energii ze stlačeného vzduchu a přeměňují ji na mechanické pohyby.

Převodovka - Síť potrubí a hadic dopravuje stlačený vzduch k pohonům.

Jaké jsou výhody pneumatických systémů?

Účinnost - Přívod vzduchu je bezplatný a neomezený. Stlačený vzduch se snadno skladuje, přepravuje a může být uvolňován do životního prostředí bez nákladného ošetření.

Jednoduchý design - Konfigurace a komponenty pneumatického systému mají jednoduchou konstrukci a snadno se udržují. Jsou odolnější a nelze je snadno poškodit.

Schopnost pracovat při vyšších rychlostech - Pneumatické systémy mohou ovládat akční členy rychleji, například na balicích linkách. Lineární a oscilační pohyby se snadno nastavují pomocí ventilu pro regulaci tlaku k řízení průtoku a tlaku.

Čistota - Žádné riziko úniku hydraulických kapalin znečišťujících životní prostředí. Na pracovištích, která vyžadují vysokou úroveň čistoty, jsou preferovány pneumatické systémy. Zařízení na odvod odpadního vzduchu čistí uvolněný vzduch zpět do atmosféry.

Méně nákladné - Pneumatické komponenty jsou levnější a ve výrobních oblastech je běžně k dispozici stlačený vzduch. Náklady na údržbu jsou ve srovnání s hydraulickými systémy nižší.

Bezpečnější provoz - Pneumatické systémy lze bezpečně používat v hořlavém prostředí bez nebezpečí požáru nebo výbuchu. Pneumatické komponenty se při přetížení nepřehřívají ani se nehoří.

Schopen fungovat v drsném prostředí - Prach, vysoké teploty a korozivní prostředí mají menší vliv na pneumatické systémy ve srovnání s hydraulikou.

Jaké jsou nevýhody pneumatických systémů?

Snížený výkon - Pneumatické systémy obvykle pracují při tlaku menším než 150 psi a poskytují menší celkovou sílu na akční členy. Pneumatické válce jsou obvykle malé a nemají sílu zvládat velká zatížení.

Hlučný - Vzduchové kompresory generují větší hluk a stlačený vzduch je při uvolňování z pohonů hlučný.

Hrubý pohyb - Protože je vzduch stlačitelný, může být pohyb pneumatických akčních členů drsný, což snižuje přesnost pohybů systému. Rychlost pístu je nerovnoměrná. Pohyby hydrauliky jsou plynulejší.

Potřebujete předběžnou úpravu vzduchu - Před použitím je nutné vzduch odstranit, aby se odstranily částice vody a prachu. Pokud tak neučiníte, zvýšené tření mezi ovládacími zařízeními a pohyblivými součástmi součást opotřebuje a vyžaduje předčasnou opravu nebo výměnu.

Hydraulické systémy versus pneumatické systémy

Hydraulické pohony jsou vhodnější pro operace, které vyžadují velkou sílu. Jsou robustní a mohou vytvářet síly až 25krát větší než pneumatický pohon se stejnou velikostí pístu. Hydraulické systémy mohou také pracovat až do 4 000 psi. Pneumatické pohony jsou obvykle nižší než 150 psi.

Stlačitelnost vzduchu a tlakové ztráty snižují účinnost pneumatických systémů. Kompresor musí běžet nepřetržitě, aby udržel tlak v potrubí, i když se pohony nepohybují; hydraulické systémy mohou udržovat konstantní tlak bez chodu čerpadla.

  • Podíl
instagram viewer