Amotorjednostavnim fizičkim izrazima je sve ono što energiju pretvara u pomicanje dijelova neke vrste stroja, bilo da je riječ o automobilu, tiskarskom stroju ili pušci. Motori su dužni pokretati stvari u toliko svakodnevnih situacija da bi svijet odmah smrvio do neprepoznatljivog, pomalo komičnog zastoja ako bi svaki motor u pogonu istodobno utihnuo vrijeme.
Budući da su motori sveprisutni u modernom ljudskom društvu, Zemljini inženjeri tijekom stoljeća stvorili su niz različitih vrsta srazmjernih današnjim tehnološkim standardima. Na primjer, prije nego što su ljudi mogli iskoristiti i koristiti električnu energiju na globalnoj razini od početka 20. stoljeća nadalje, sjajni motori vlakova pokretali su se parom izgaranjem ugljena.
- Motori su podskup motora, ali nisu svi motori motori.
Mnogi motori jesuaktuatori, što znači da potiču gibanje primjenom zakretnog momenta. Dugo je vremena snaga hidrauličnih pokretača pokretana tekućinom bila standard dana. Ali napretkom električnih aktuatora u 21. stoljeću, u kombinaciji s obiljem i lakoćom upravljanja električnom energijom, električni motori ove vrste postižu dobitak. Je li jedno očito superiornije od drugog i ovisi li to o situaciji?
Pregled hidrauličkih sustava
Ako ste ikada koristili podnu dizalicu ili vozili vozilo koje ima motorne kočnice ili servo upravljač, možda ste se začudili lakoćom s kojom naizgled malo možete premjestiti količine mase uključene u ove fizičke transakcije napor. (S druge strane, možda vas je previše zamorio zadatak promjene gume na cesti da biste se u stvarnom vremenu zamarali takvim idejama.)
Ovi i mnogi drugi uobičajeni zadaci omogućeni su upotrebomhidraulički sustavi. Hidraulikaje grana fizike koja se bavi mehaničkim svojstvima i praktičnom uporabom dinamičkih tekućina (tekućina u pokretu). Hidraulički sustavi ne "stvaraju" snagu, već je pretvaraju u željeni oblik iz vanjskog izvora, koji se naziva aglavni pokretač.
Studij hidraulike sastoji se od dva glavna područja.Hidrodinamikaje upotreba tekućina navisokog protoka(dinamički znači "kretanje")i nizak tlakraditi posao. "Old-school" mlinovi koriste energiju tekuće vodene struje za mljevenje žita na ovaj način.Hidrosatatikaza razliku od toga je upotreba tekućina uvisoki tlak i mali protok(statično znači "stajati") za obavljanje posla. Što je osnova za ovaj kompromis u jeziku fizike?
Sila, rad i područje
Fizika na kojoj se temelji strateška uporaba hidrauličkih motora leži u konceptu umnožavanja sile. Čisti rad u sustavu umnožak je primijenjene neto sile i udaljenosti koju objekt sile premješta:
W_ {net} = F_ {net} d
To znači da za određenu količinu posla dodijeljenu fizičkom zadatku može biti sila potrebna za njegovo obavljanje smanjena povećanjem udaljenosti uključene u primjenu sile, kao što se to može učiniti zavojima a vijak.
Ovo se načelo proteže od linearnih do dvodimenzionalnih situacija i od odnosa
P = \ frac {F} {A}
gdje je P = tlak u N / m2, F = sila u njutnima i A = površina u m2. U hidrauličkom sustavu u kojem se pritisak P održava konstantnim i koji ima dva klipna cilindra s površinama presjeka A1 i A2, ovo dovodi do veze
\ frac {F_1} {A_1} = \ frac {F_2} {A_2} \ text {ili} F_1 = \ frac {A_1} {A_2} F_2
To znači da kada izlazni klip A2 je veća od ulaznog klipa A1, ulazna sila bit će proporcionalno manja od izlazne sile. Iako ovo nije potpuno isto kao da se dobije nešto u bescjenje, to je očito dobro u mnogim suvremenim motornim postavkama.
Osnove elektromotora
Elektromotor koristi činjenicu da magnetsko polje vrši silu na pokretne električne naboje ili struju. Rotirajuća zavojnica provodne žice postavljena je između polova elektromagneta na takav način da magnetsko polje inducira moment koji uzrokuje rotaciju zavojnice oko svoje osi. Ova rotirajuća osovina može se koristiti za rad različitih vrsta, a sveukupno, električni motori pretvaraju električnu energiju u mehaničku.
Hidraulični motori: vrste rasprava
Glavni pokretač hidrauličkog motora je pumpa koja gura tekućinu (često ulje) u cijevima sustava. Ova tekućina je nestlačiva i gura se zauzvrat prema klipu unutar cilindra koji ima hidrauličku tekućinu s obje strane.
Klip se pomiče i pretvara "nizvodno" u rotacijsko gibanje, dok se tekućina na izlaznoj strani klipa neprestano vraća u rezervoar. Tlak se održava konstantnim u sustavu (osim ako ga nije potrebno mijenjati kako bi utjecao na izlaze motora) strateškom raspodjelom i vremenskim rasporedom ventila.
Tipovi hidrauličkih motora raspoređenih u različitim situacijama uključuju motore s vanjskim zupčanicima, aksijalne klipne motore i radijalne klipne motore. Hidraulični motori se također koriste u nekim vrstama električnih krugova, kao i u kombinacijama pumpa-motor.
Hidraulični vs. Elektromotor: prednosti i nedostaci
Zašto koristiti hidraulični motor vs. plinski motor ili elektromotor? Prednosti i nedostaci svake vrste motora toliko su brojni da treba uzeti u obzir svaku varijablu u vašem jedinstvenom scenariju.
Prednosti hidrauličkih motora:
Glavna prednost hidrauličkih motora je u tome što se oni mogu koristiti za stvaranje izuzetno visokih sila u odnosu na ulazne sile. To je analogno situaciji u uobičajenoj (nehidrauličkoj) mehanici gdje se geometrija poluga i remenica može "obrađivati" sa sličnim koristima.
Hidraulični motori rade s nestlačivim tekućinama, što omogućava strožu kontrolu motora i time veći stupanj točnosti u kretanju. Vrlo su korisni za tešku pokretnu opremu (npr. Kamione).
Mane hidrauličkih motora:
Hidraulični motori su obično najskuplja opcija. Sa svim uljima koja su obično u igri, neuredni su u radu, jer njihovi razni filtri, pumpe i ulje zahtijevaju provjere, promjene, čišćenje i zamjenu. Curenje može dovesti do opasnosti za sigurnost i okoliš.
Prednosti elektromotora:
Većina hidrauličnih postavki nije brza. Elektromotori su daleko brži (do 10 m / s). Imaju programibilne brzine i zaustavne položaje, za razliku od hidraulike, i pružaju visoku preciznost pozicioniranja tamo gdje je potrebno. Elektronički senzori mogu pružiti precizne povratne informacije o primijenjenom kretanju i sili, što omogućava vrhunsku kontrolu pokreta.
Mane električnih motora:
Ovi motori su složeni za instalaciju i rješavanje problema u usporedbi s drugim motorima. Uglavnom im je nedostatak što ako trebate puno više sile, potreban vam je znatno veći i teži motor, za razliku od slučaja kod hidrauličkih motora.
Napomena o pneumatskim aktivatorima
Pitanje pneumatskog vs. u nekim se situacijama pojavljuju i električni aktuatori ili hidraulični aktuatori. Razlika između pneumatskih i hidrauličnih aktuatora je u tome što hidraulični motori koriste tekućine, dok pneumatski aktuatori koriste plinove, obično obični zrak. (I tekućine i plinovi, za referencu, klasificirani su kaotekućine.)
Pneumatski aktivatori su korisni po tome što je zrak uglavnom svugdje (ili barem svugdje gdje ljudi ugodno rade), pa je zračni kompresor sve što je potrebno za glavni pokretač. S druge strane, ovi su motori vrlo neučinkoviti zbog relativno velikih gubitaka zbog topline u odnosu na druge tipove motora.