Amootorfüüsilises mõttes on kõik, mis muundab energia mingisuguse masina osade liikumiseks, olgu see siis auto, trükipress või vintpüss. Mootoritelt nõutakse asjade liigutamist nii paljudes igapäevastes olukordades, et maailm kohe jahvataks tundmatusse, mõneti koomilisse seisakusse, kui iga töötav mootor vaikiks samal ajal aeg.
Kuna mootorid on tänapäeva inimühiskonnas kõikjal levinud, on Maa insenerid sajandite jooksul tootnud mitmeid erinevaid tüüpe, mis on vastavuses tänapäevaste tehnoloogiliste standarditega. Näiteks enne seda, kui inimesed said 20. sajandi algusest alates kogu maailmas elektrit rakendada ja kasutada, käitusid rongide suured mootorid söe põletamisel tekkiva auruga.
- Mootorid on mootorite alamhulk, kuid mitte kõik mootorid ei ole mootorid.
Paljud mootorid onajamid, mis tähendab, et nad tekitavad pöördemomendi abil liikumist. Pikka aega oli hüdrauliliste ajamite vedelikuga käitatav jõud selle päeva standard. Kuid 21. sajandil toimunud edusammude korral elektriajamites koos elektrienergiaga, mida on palju ja mida on lihtne juhtida, saavad seda tüüpi elektrimootorid kasu. Kas üks on selgelt teistest parem ja kas see sõltub olukorrast?
Ülevaade hüdrosüsteemidest
Kui olete kunagi kasutanud põrandapistikut või juhtinud sõidukit, millel on pidurid või roolivõimendi, võite olla imestanud selle hõlbustusega, mille abil saate näiliselt vähe nende füüsiliste tehingutega seotud massikoguseid liigutada pingutus. (Teisest küljest võis teid teeäärne rehvivahetus olla liiga ära kulutanud, et selliste ideedega reaalajas vaeva näha.)
Nende ja paljude muude tavaliste ülesannete täitmine on võimalikhüdrosüsteemid. Hüdraulikaon füüsika haru, mis tegeleb dünaamiliste vedelike (liikuvad vedelikud) mehaaniliste omaduste ja praktilise kasutamisega. Hüdraulikasüsteemid ei loo jõudu, vaid muudavad selle soovitud vormiks välisest allikast, mida nimetatakse apeamine liikur.
Hüdraulika uurimine koosneb kahest põhivaldkonnast.Hüdrodünaamikaon vedelike kasutaminesuur vooluhulk(dünaamiline tähendab "liikumist")ja madal rõhktööd tegema. "Vana kooli" veskid kasutavad sel viisil teravilja jahvatamiseks voolavas veevoolus olevat energiat.Hüdrostaatikumid, seevastu on vedelike kasutaminekõrge rõhk ja madal vooluhulk(staatiline tähendab "seismist") töö tegemiseks. Mis on selle füüsikakeele kompromissi alus?
Jõud, töö ja piirkond
Hüdrauliliste mootorite strateegilise kasutamise aluseks olev füüsika seisneb jõu korrutamise mõistes. Süsteemis tehtud netotöö on rakendatud netojõu ja jõu objekti liigutatava vahekorra korrutis:
W_ {net} = F_ {net} d
See tähendab, et teatud füüsilise ülesande jaoks eraldatud töö jaoks võib selle tegemiseks vajalik jõud olla vähendatakse jõu rakendamisega seotud vahemaa suurendamisega, nagu saab teha a pöördeid kasutades kruvi.
See põhimõte ulatub lineaarsetest olukordadest kahemõõtmeliseks ja suhetest
P = \ frac {F} {A}
kus P = rõhk N / m2, F = jõud njuutonites ja A = pindala meetrites2. Hüdraulikasüsteemis, milles rõhk P hoitakse konstantsena ja millel on kaks ristlõikepindalaga A kolvisilindrit1 ja A2, see viib suheteni
\ frac {F_1} {A_1} = \ frac {F_2} {A_2} \ text {või} F_1 = \ frac {A_1} {A_2} F_2
See tähendab, et kui väljundkolb A2 on suurem kui sisendkolb A1, on sisendjõud proportsionaalselt väiksem kui väljundjõud. Ehkki see pole päris sama, kui midagi ilmaasjata saada, on see selge vara paljudes kaasaegsetes mootorseadmetes.
Elektrimootori põhitõed
Elektrimootor kasutab seda, et magnetväli avaldab jõudu liikuvatele elektrilaengutele ehk voolule. Pöörlev juhtme mähis asetatakse elektromagneti pooluste vahele nii, et magnetväli tekitab pöördemomendi, mis põhjustab mähise pöörlemise oma telje ümber. Seda pöörlevat võlli saab kasutada erinevat tüüpi tööde tegemiseks ja üldiselt muudavad elektrimootorid elektrienergia mehaaniliseks energiaks.
Hüdraulilised mootorid: arutelu tüübid
Hüdraulilise mootori peamine liikur on pump, mis surub vastu süsteemi torudes olevat vedelikku (sageli õli). See vedelik on kokkupressimatu ja surub omakorda vastu silindri sees olevat kolvi, mille mõlemal küljel on hüdrauliline vedelik.
Kolb liigub ja muundub "allavoolu" pöörlemisliikumiseks, samal ajal kui kolvi väljundküljel olev vedelik suunatakse pidevalt tagasi reservuaari. Klappide strateegilise jaotuse ja ajastuse abil hoitakse süsteemis konstantset rõhku (kui seda ei ole vaja muuta, et mõjutada mootori väljundeid).
Erinevates olukordades kasutatavate hüdromootorite tüübid hõlmavad väliseid ülekandemootoreid, aksiaalset kolbmootorit ja radiaalset kolbmootorit. Hüdraulilisi mootoreid kasutatakse ka teatud tüüpi elektriskeemides, samuti pumba ja mootori kombinatsioonides.
Hüdrauliline vs. Elektrimootor: plussid ja miinused
Miks kasutada hüdromootorit vs. gaasimootor või elektrimootor? Iga mootoritüübi eelised ja puudused on nii arvukad, et tuleb arvestada iga teie enda ainulaadse stsenaariumi muutujaga.
Hüdrauliliste mootorite eelised:
Hüdrauliliste mootorite peamine eelis on see, et neid saab kasutada sisendjõudude suhtes ülisuurte jõudude tekitamiseks. See on analoogne tavalise (mittehüdraulilise) mehaanika olukorraga, kus kangide ja rihmarataste geomeetriat saab sarnaselt kasulikult "töötada".
Hüdraulilised mootorid töötavad kokkusurumatute vedelike abil, mis võimaldab mootorit tihedamalt juhtida ja seeläbi suuremat täpsust liikumises. Need on väga kasulikud raskete liikuvate seadmete (nt veoautode) jaoks.
Hüdrauliliste mootorite puudused:
Hüdraulilised mootorid on tavaliselt kõige kallim variant. Kuna kogu õli on tavaliselt mängus, on nende töö segane ning nende erinevad filtrid, pumbad ja õli vajavad kontrollimist, vahetamist, puhastamist ja vahetamist. Lekked võivad põhjustada ohtu ohutusele ja keskkonnale.
Elektrimootorite eelised:
Enamik hüdraulilisi seadistusi ei liigu kiiresti. Elektrimootorid on palju kiiremad (kuni 10 m / s). Neil on erinevalt hüdraulikast programmeeritavad kiirused ja seiskamisasendid ning need tagavad vajaduse korral kõrge positsioneerimistäpsuse. Elektroonilised andurid võivad anda täpset tagasisidet rakendatud liikumise ja jõu kohta, võimaldades ülimat juhtimist.
Elektrimootorite puudused:
Nende mootorite paigaldamine ja nende tõrkeotsing on teiste mootoritega võrreldes keeruline. Enamasti on nende puuduseks see, et kui vajate palju rohkem jõudu, vajate oluliselt suuremat ja raskemat mootorit, erinevalt hüdromootorite juhtumitest.
Märkus pneumaatiliste aktivaatorite kohta
Küsimus pneumaatilisest vs. mõnes olukorras ilmnevad ka elektrilised ajamid või hüdraulilised ajamid. Pneumaatiliste ja hüdrauliliste ajamite erinevus seisneb selles, et hüdraulilised mootorid kasutavad vedelikke, samal ajal kui pneumaatilised ajamid kasutavad gaase, tavaliselt tavalist õhku. (Võrdluseks klassifitseeritakse nii vedelikud kui ka gaasidvedelikud.)
Pneumaatilised aktivaatorid on soodsad selle poolest, et õhk on sisuliselt kõikjal (või vähemalt kõikjal, kus inimesed töötavad mugavalt), seega on peamasina jaoks vaja ainult õhukompressorit. Teisest küljest on need mootorid väga ebaefektiivsed, kuna suhteliselt suured kaod tulenevad soojusest võrreldes teiste mootoritega.