Hüdrauliliste ja pneumaatiliste süsteemide määratlus

Värskendatud 8. veebruar 2019

Autor Jim Woodruff

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

Hüdraulilised ja pneumaatilised seadmed on kõikjal meie ümber. Neid kasutatakse tootmises, transpordis, mullatööstuses ja tavalistes sõidukites, mida näeme iga päev.

Teie auto pidureid juhitakse hüdrauliliselt; teie majast iganädalaselt mööduv prügiauto kasutab prügikasti tihendamiseks hüdraulilist jõudu. Teie mehaanik kasutab auto alaküljel töötades hüdraulilist tõstukit.

Pneumaatilised süsteemid on võrdselt laialt levinud. Veoautod ja bussid kasutavad õhkpidurit. Pihustusvärvid kasutavad värvi levitamiseks suruõhku. Kas olete kunagi ärritanud tungraua häält? See on suruõhku kasutades raske tööga seotud pneumaatiline masin.

1647. aastal töötas prantsuse matemaatik Blaise Pascal välja vedeliku mehaanika põhimõtte, mida tuntakse kui Pascali seadust. Selles öeldakse, et kui rõhku rakendatakse suletud vedeliku mis tahes punktis, tõuseb rõhk mahuti igas punktis võrdselt. Nii keeruliselt kui see põhimõte võib tunduda, on see hüdrosüsteemi töö aluseks.

Oletame, et teil on õõnes silinder, millel on kolb pindalaga 2 ruuttolli ja mille sisendjõud on 100 naela. Selle tulemuseks on rõhk 50 naela ruuttolli kohta (100 naela / 2 ruuttolli).

Hüdrauliline ülekandesüsteem suunab selle rõhu teisele silindrile, mida nimetatakse täiturmehhanismiks ja mille kolb on 6 ruuttolli suurune. 50 psi juures on selle silindri väljundjõud nüüd 300 naela (50 psi X 6 ruuttolli).

Pascali seadus annab hüdrosüsteemidele nende eelise. Väikese seadme minimaalne sisend võib põhjustada suurema ajami suurema jõu väljundi. See on lihtne viis suure töömahuga toimetulekuks piisava väljundjõu korrutamiseks.

Kuna hüdrosüsteemid võivad töötada rõhul kuni mitu tuhat psi, võib ajami väljundjõud olla tohutu. Selle suurema jõu väljundiga on mehaanilisel ajamil nüüd volitused raskete tõstmis-, tõukamis- ja liikumisülesannete täitmiseks, näiteks mullaharimine.

Hüdraulikasüsteem kasutab ülekandevõrku survestatud vedeliku kandmiseks, mis ajab hüdraulilisi ajame. Hüdraulikaõli saab rõhu peamasina käitatavast pumbast, näiteks elektrimootorist või gaasi- / diiselmootorist. Rõhu all olev õli filtreeritakse, mõõdetakse ja surutakse ülekandesüsteemi kaudu välja mõne toimingu sooritamiseks. Seejärel naaseb vedelik madala rõhu all reservuaari, kus see enne pumpa naasmist puhastatakse ja filtreeritakse.

Hüdraulikasüsteeme kasutatakse tootmis- ja tootmisettevõtetes, näiteks terase- ja autotööstuses, igasuguste mehaaniliste seadmete käitamiseks. Neid kasutatakse materjalide liigutamiseks, tõukamiseks ja tõstmiseks sellistes tööstusharudes nagu kaevandamine, mullatöö ja ehitus.

Hüdraulikaõli - Hüdraulikavedelikud ei ole kokkusurutavad ja madalate leekpunktidega.

Veehoidla - Mahuti hoiab süsteemi vedelikku. Sellel on ruumi vedeliku paisumiseks, see laseb vedelikku sattunud õhul välja pääseda ja aitab vedelikul jahtuda. Vedelik voolab reservuaarist pumba juurde, mis sunnib selle läbi torustikuvõrgu ja lõpuks tagasi reservuaari.

Filtreerimisseadmed - Väikesed metalliosakesed ja muud võõrkehad leiavad tavaliselt tee vedelikku. Nende võõrosakeste eemaldamiseks kasutatakse hüdrosüsteemis mitut filtrit ja kurnat. Vedeliku saastumine on hüdrosüsteemi üks levinumaid probleemiallikaid.

Parim liikuja - Vedeliku pumba juhtimiseks kasutatakse elektrimootoreid või gaasimootoriga diiselmootoreid.

Pump - Pump tõmbab vedeliku reservuaarist välja ja sunnib selle läbi rõhureguleeriva ventiili ja ülekandevõrgust välja ajamiteni.

Pistikud - torudest, torudest ja painduvatest voolikutest koosnev võrk transpordib vedeliku mehaanilistesse ajamitesse.

Ventiilid - Erinevad ventiilid reguleerivad vedeliku vooluhulka, selle rõhku ja suunda.

Täiturid - Täiturid on seadmed, mis teostavad tööliigutusi. Need võivad olla pöörlevad, näiteks hüdrauliline mootor, või lineaarsed, nagu silinder.

Hüdraulikasüsteemil on pneumaatiliste ja muud tüüpi mehaaniliste ajamsüsteemide ees palju eeliseid, kuna see:

• Kasutab väikesi komponente suurte jõudude ühtlaseks väljundiks edastamiseks.
• Omab täiturmehhanisme, mis on võimelised täpseks positsioneerimiseks.
• On võimeline käivitama suurte esialgsete koormuste korral.
• Tagab ühtlase ja sujuva liikumise erineva koormuse korral, kuna vedelikud ei ole kokkusurutavad ja vooluhulki saab klappide abil täpselt reguleerida.
• Annab püsiva võimsuse mõõduka kiirusega võrreldes pneumaatiliste süsteemidega.
• Seda on lihtne juhtida ja reguleerida rõhu-, suuna- ja vooluklappidega.
• Hajutab soojust lihtsalt ja kiiresti.
• Toimib hästi kuumas keskkonnas.

• Pumbad, ventiilid, ülekandevõrgud ja ajamid on kallid.
• Nad võivad töökohta lekkida, mis võib põhjustada õnnetusi või tulekahjusid.
• Need ei sobi suurel kiirusel jalgrattaga sõitmiseks.
• Hüdraulilised vedelikud on mustuse saastumise suhtes tundlikud ja neid tuleb regulaarselt testida.
• Kõrgrõhuliinide purunemine võib põhjustada vigastusi.
• Hüdrauliliste vedelike toimivus sõltub temperatuuri muutustest, mis võivad põhjustada viskoossuse muutusi.

Kõige tavalisemad hüdraulilised vedelikud põhinevad mineraalõlidel, polüalfaolefiinidel ja fosfaatestritel, kuna need on vähe kokkusurutavad. Vesi ei sobi, sest see võib külmades temperatuurides külmuda ja kõrgel temperatuuril keeda. Vesi võib põhjustada ka korrosiooni ja roostetamist.

1. Edastage jõud ja jõud läbi juhtimisliinide ajamitele tööliikumise sooritamiseks.
2. Määrige vooluahelas olevad komponendid, seadmed, ventiilid ja ajamid.
3. Toimige jahutusvedelikuna, viies soojuse eemale süsteemi kuumadest kohtadest.
4. Tõhususe suurendamiseks ja liigsete lekete tõttu tekkiva soojuse vähendamiseks pitseerige liikuvate osade vahelised tühikud.

Mõned hüdraulikaõli omadused ja omadused on järgmised:

Viskoossus - viskoossus on vedeliku sisemine takistus voolamisele. See tõuseb, kui temperatuur tõuseb. Vastuvõetav hüdrauliline vedelik peab võimaldama kolvi, ventiilide ja pumpade korral head tihendust, kuid see ei tohi olla nii paks, et see takistaks vedeliku liikumist.

Suure viskoossusega vedelikud võivad põhjustada võimsuse kadu ja kõrgemaid töötemperatuure. Liiga õhuke vedelik võib põhjustada liikuvate osade liigset kulumist.

Keemiline stabiilsus - Hüdrauliline vedelik peab olema keemiliselt stabiilne. See peab vastu pidama oksüdeerumisele ja olema stabiilne rasketes töötingimustes, näiteks kõrgel temperatuuril. Pika aja vältel töötamine kõrgel temperatuuril võib lühendada vedeliku kasulikku eluiga.

Leekpunkt - Leekpunkt on temperatuur, kui vedelik muutub leegiga kokkupuutel piisavas mahus auruks, et see süttida või vilkuma. Hüdraulilised vedelikud vajavad kõrget leekpunkti, et takistada põlemist ja millel on normaalsel temperatuuril madal aurustumine.

Tulepunkt - Tulepunkt on temperatuur, kus vedelik aurustub leegiga kokkupuutel piisavas mahus süttimiseks ja jätkab põlemist. Nagu leekpunkti puhul, peab vastuvõetaval hüdraulikaõlil olema kõrge tulepunkt.

Pneumaatilised süsteemid on nagu hüdrosüsteemid, kuid energia edastamiseks kasutatakse vedeliku asemel suruõhku. Nad toetuvad energia juhtimiseks ja liikumisseadmete käivitamiseks pidevale suruõhu allikale.

Tootmisettevõtted kasutavad suruõhku pneumaatiliste külvikute ja presside ajamiseks ning esemete tõstmiseks ja materjalide liigutamiseks. Valmistamispoodides kasutatakse lõpetamata toodete hoidmiseks keevitamiseks, kõvajoodisega jootmiseks ja vormimiseks operatsioonisüsteemi pneumaatilist masinat.

Õhukompressor - Õhukompressor tõmbab atmosfäärist õhku, survestab seda ja hoiab suruõhku ülekandesüsteemi vabastamiseks paagis.

Peamine autojuht - Peamine juht, näiteks elektrimootor või gaasimootor, annab õhukompressorile toite.

Juhtimisseadmed - Klapid reguleerivad rõhku ning reguleerivad voolu ja suunda.

Õhupaak - paak mahutab suruõhku mehaanilistesse seadmetesse toimetamiseks.

Täiturid - Need on seadmed, mis võtavad suruõhust saadud energia ja muudavad selle mehaanilisteks liikumisteks.

Ülekandesüsteem - Torude ja torustike võrk viib suruõhu täiturmehhanismidesse.

Tõhusus - Õhuvarustus on tasuta ja piiramatu. Suruõhku on lihtne säilitada, transportida ja seda saab keskkonda lasta ilma kulukate töötlusteta.

Lihtne disain - Pneumaatilise süsteemi konfiguratsioonil ja komponentidel on lihtne disain ja neid on lihtne hooldada. Need on vastupidavamad ja neid ei saa kergesti kahjustada.

Võimalus töötada suurematel kiirustel - Pneumaatilised süsteemid võivad ajami töötada kiiremate tsüklitega, näiteks pakkimisliinidel. Lineaarseid ja võnkuvaid liikumisi on hõlpsasti reguleeritav, kasutades voolukiiruse ja rõhu reguleerimiseks rõhureguleerivat ventiili.

Puhtus - Pole ohtu keskkonda saastavate hüdrauliliste vedelike lekkimiseks. Kõrget puhtust vajavates töökohtades eelistatakse pneumaatilisi süsteeme. Heitõhu seadmed puhastavad atmosfääri tagasi lastud õhu.

Vähem kulukas - Pneumaatilised komponendid on odavamad ja suruõhk on tootmispiirkondades laialt saadaval. Hoolduskulud on hüdrosüsteemidega võrreldes madalamad.

Ohutum tegutseda - Pneumaatilisi süsteeme on ohutu kasutada tuleohtlikes keskkondades, ilma et tekiks tulekahju või plahvatuse oht. Pneumaatilised komponendid ei kuumene üle ega sütti ülekoormuse korral.

Võimeline toimima karmides keskkondades - Tolm, kõrged temperatuurid ja söövitav keskkond mõjutavad pneumaatilisi süsteeme vähem kui hüdraulika.

Vähendatud võimsus - Pneumaatilised süsteemid töötavad tavaliselt vähem kui 150 psi juures ja annavad ajamitele vähem kogujõudu. Pneumaatilised silindrid on tavaliselt väikesed ja neil ei ole jõudu raskete koormuste käsitlemiseks.

Lärmakas - Õhukompressorid tekitavad rohkem müra ja suruõhk on täiturmehhanismidest vabanedes mürarikas.

Kare liikumine - Kuna õhk on kokkusurutav, võib pneumaatiliste ajamite liikumine olla kare, mis vähendab süsteemi liikumiste täpsust. Kolvi kiirused on ebaühtlased. Hüdraulika liigutused on sujuvamad.

Vajab õhu eeltöötlust - Enne kasutamist vajab õhk töötlemist vee ja tolmuosakeste eemaldamiseks. Kui seda ei tehta, kulub juhtimisseadmete ja liikuvate komponentide vahel suurenenud hõõrdumine osa ja nõuab enneaegset parandamist või asendamist.

Hüdraulilised ajamid sobivad rohkem töödeks, mis vajavad suurt jõudu. Need on vastupidavad ja suudavad tekitada kuni 25 korda suuremaid jõude kui sama suurusega kolbiga pneumaatiline ajam. Hüdraulikasüsteemid võivad töötada ka kuni 4000 psi. Pneumaatilised ajamid on tavaliselt alla 150 psi.

Õhu- ja rõhukadude kokkusurutavus vähendab pneumaatiliste süsteemide efektiivsust. Kompressor peab pidevalt töötama, et hoida rõhk liinides ka siis, kui täiturid ei liigu; hüdrosüsteemid suudavad pidevat rõhku hoida ilma pumba töötamiseta.