Amotorjednoduše fyzicky je cokoli, co přeměňuje energii na pohyb částí nějakého druhu stroje, ať už jde o automobil, tiskařský lis nebo pušku. Od motorů se vyžaduje, aby hýbaly věci v tolika každodenních situacích, že by se svět okamžitě rozdrtil k nepoznání, poněkud komické zastavení, pokud každý motor v provozu ztichl současně čas.
Vzhledem k tomu, že motory jsou v moderní lidské společnosti všudypřítomné, vyrobili inženýři Země v průběhu staletí řadu různých typů odpovídajících technologickým standardům té doby. Například dříve, než lidé byli schopni využívat a používat elektřinu v globálním měřítku od počátku 20. století, velké motory vlaků byly poháněny párou ze spalování uhlí.
- Motory jsou podmnožinou motorů, ale ne všechny motory jsou motory.
Mnoho motorů jepohony, což znamená, že indukují pohyb aplikací točivého momentu. Po dlouhou dobu byl kapalinou poháněný výkon hydraulických akčních členů standardem dne. Ale s pokrokem v 21. století u elektrických akčních členů, v kombinaci s bohatou a snadno ovladatelnou elektřinou, mají elektromotory tohoto typu zisky. Je jedno jasně lepší než druhé a záleží to na situaci?
Přehled hydraulických systémů
Pokud jste někdy používali zvedák na podlahu nebo řídili vozidlo, které má posilovač brzd nebo posilovač řízení, možná jste se divili s jakou lehkostí můžete přemisťovat množství hmoty zapojené do těchto fyzických transakcí se zdánlivě malým množstvím úsilí. (Na druhou stranu vás možná příliš pohltil úkol vyměnit pneumatiku u silnice, než abyste se s takovými nápady obtěžovali v reálném čase.)
Tyto úkoly a mnoho dalších běžných úkolů umožňuje použitíhydraulické systémy. Hydraulikaje obor fyziky zabývající se mechanickými vlastnostmi a praktickým využitím dynamických tekutin (tekutin v pohybu). Hydraulické systémy „nevytvářejí“ energii, ale přeměňují ji na požadovanou formu z externího zdroje zvaného ahnací síla.
Studium hydrauliky se skládá ze dvou hlavních oblastí.Hydrodynamikaje použití kapalin přivysoký průtok(dynamický znamená „pohyb“)a nízký tlakdělat práci. Mlýny „staré školy“ využívají energii v proudící vodě k mletí obilí tímto způsobem.Hydrostatika, na rozdíl od toho, je použití kapalin přivysoký tlak a nízký průtok(statický znamená „stojící“) k provádění práce. Jaký je základ tohoto kompromisu ve fyzikálním jazyce?
Síla, práce a oblast
Fyzika, která je základem strategického využití hydromotorů, spočívá v konceptu násobení sil. Čistá práce provedená v systému je součinem použité síťové síly a vzdálenosti, kterou se předmět síly pohybuje:
W_ {net} = F_ {net} d
To znamená, že pro dané množství práce přidělené fyzickému úkolu může být síla potřebná k tomu zmenšeno zvětšením vzdálenosti použité při aplikaci síly, jak je to možné pomocí zatáček a šroub.
Tento princip sahá od lineárních až po dvourozměrné situace a od vztahu
P = \ frac {F} {A}
kde P = tlak v N / m2, F = síla v newtonech a A = plocha vm2. V hydraulickém systému, ve kterém je tlak P udržován konstantní, který má dva pístové válce s plochami průřezu A1 a A.2, to vede ke vztahu
\ frac {F_1} {A_1} = \ frac {F_2} {A_2} \ text {nebo} F_1 = \ frac {A_1} {A_2} F_2
To znamená, že když je výstupní píst A2 je větší než vstupní píst A1, bude vstupní síla úměrně menší než výstupní síla. I když to není úplně stejné jako získat něco za nic, je to jasná výhoda v mnoha moderních motorových zařízeních.
Základy elektromotoru
Elektromotor využívá skutečnosti, že magnetické pole vyvíjí sílu na pohybující se elektrické náboje nebo proud. Rotující cívka vodivého drátu je umístěna mezi póly elektromagnetu takovým způsobem, že magnetické pole indukuje krouticí moment, který způsobuje otáčení cívky kolem jeho osy. Tento rotující hřídel lze použít k práci různých typů a celkově elektromotory přeměňují elektrickou energii na energii mechanickou.
Hydraulické motory: typy diskusí
Hlavním hybatelem hydraulického motoru je čerpadlo, které tlačí proti kapalině (často oleji) v potrubí systému. Tato kapalina je nestlačitelná a tlačí postupně proti pístu uvnitř válce, který má na obou stranách hydraulickou kapalinu.
Píst se pohybuje a je přeměňován „po proudu“ na rotační pohyb, zatímco kapalina na výstupní straně pístu je neustále vracena do zásobníku. Tlak je v systému udržován konstantní (pokud jej není nutné měnit, aby se ovlivnily výkony motoru) strategickým rozdělením a časováním ventilů.
Typy hydraulických motorů nasazených v různých situacích zahrnují motory s externím převodem, motory s axiálními písty a motory s radiálními písty. Hydraulické motory se také používají v některých druzích elektrických obvodů, stejně jako v kombinacích čerpadlo-motor.
Hydraulické vs. Elektromotor: klady a zápory
Proč používat hydraulický motor vs. plynový motor nebo elektrický motor? Výhody a nevýhody každého typu motoru jsou tak početné, že je třeba vzít v úvahu každou proměnnou ve vašem vlastním jedinečném scénáři.
Výhody hydraulických motorů:
Hlavní výhodou hydraulických motorů je, že je lze použít k vytváření extrémně vysokých sil ve vztahu ke vstupním silám. To je analogické se situací v běžné (nehydraulické) mechanice, kde lze geometrii pák a řemenic „zpracovat“ v podobnou výhodu.
Hydraulické motory pracují s nestlačitelnými kapalinami, což umožňuje přísnější ovládání motoru a tím i vyšší přesnost pohybu. Jsou velmi užitečné pro těžká mobilní zařízení (např. Nákladní automobily).
Nevýhody hydraulických motorů:
Nejdražší možností jsou obvykle hydraulické motory. S veškerým olejem, který je obvykle ve hře, je jeho provoz nepořádek a jeho různé filtry, čerpadla a olej vyžadují kontrolu, výměnu, čištění a výměnu. Netěsnosti mohou způsobit ohrožení bezpečnosti a životního prostředí.
Výhody elektrických motorů:
Většina hydraulických sestav není rychlá. Elektromotory jsou mnohem rychlejší (až 10 m / s). Mají na rozdíl od hydrauliky programovatelné rychlosti a polohy zastavení a v případě potřeby poskytují vysokou přesnost polohování. Elektronické senzory mohou poskytovat přesnou zpětnou vazbu o použitém pohybu a síle, což umožňuje lepší řízení pohybu.
Nevýhody elektrických motorů:
Ve srovnání s jinými motory je instalace a odstraňování problémů s těmito motory komplikovaná. Jejich nevýhodou je většinou to, že pokud potřebujete mnohem více síly, potřebujete výrazně větší a těžší motor, na rozdíl od hydromotorů.
Poznámka k pneumatickým aktivátorům
Otázka pneumatické vs. v některých situacích se objevují také elektrické pohony nebo hydraulické pohony. Rozdíl mezi pneumatickými a hydraulickými pohony spočívá v tom, že hydraulické motory využívají kapaliny, zatímco pneumatické pohony využívají plyny, obvykle obyčejný vzduch. (Kapaliny i plyny jsou pro informaci klasifikovány jakotekutiny.)
Pneumatické aktivátory jsou výhodné v tom, že vzduch je v podstatě všude (nebo přinejmenším všude, kde lidé pohodlně pracují), takže pro hnacího stroje je vše, co potřebujete, vzduchový kompresor. Na druhou stranu jsou tyto motory velmi neúčinné kvůli poměrně velkým ztrátám v důsledku tepla ve srovnání s jinými typy motorů.