A hidraulikus és pneumatikus rendszerek meghatározása

Frissítve 2019. február 8

Írta: Jim Woodruff

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

Hidraulikus és pneumatikus eszközök vannak körülöttünk. Gyártásban, szállításban, földmunkagépekben és közös járművekben használják, amelyeket nap mint nap látunk.

Az autó fékei hidraulikusan működnek; a házánál hetente elhaladó szemétszállító kocsi tömörítéséhez hidraulikus energiát használ. Szerelője hidraulikus emelőt használ, amikor autója alsó részén dolgozik.

A pneumatikus rendszerek egyaránt elterjedtek. Teherautók és buszok légi működtetésű fékeket használnak. A festékszórók sűrített levegővel szórják a festéket. Reggel idegesítette a kalapács hangja? Ez egy sűrített levegőt használó, nehezen dolgozó pneumatikus gép.

1647-ben Blaise Pascal francia matematikus kidolgozta a folyadékmechanika elvét, Pascal-törvény néven. Azt állítja, hogy amikor a zárt folyadék bármely pontján nyomást gyakorolnak, a nyomás a tartály minden pontján egyenlően növekszik. Bármennyire is összezavarodott ez az elv, ez a hidraulikus rendszer működésének alapja.

Tegyük fel, hogy van egy üreges hengered, amelynek dugattyúja 2 négyzet hüvelyk, és 100 font bemeneti erőt kap. Ez 50 font / négyzet hüvelyk (100 font / 2 négyzet hüvelyk) nyomást eredményez.

Ezt a nyomást a hidraulikus erőátviteli rendszer átviszi egy másik hengerhez, amely működtető néven ismert, és amelynek dugattyúja 6 négyzet hüvelyk. 50 psi nyomáson ennek a hengernek a kimenőereje most 300 font (50 psi X 6 négyzet hüvelyk).

A Pascal-törvény a hidraulikus rendszereknek nyújt előnyt. A minimális bemenet egy kis eszközhöz nagyobb erő kimenetet eredményezhet egy nagyobb hajtóműben. Ez egyszerű módszer a nagy terhelések kezeléséhez elegendő kimeneti erő megtöbbszörözésére.

Mivel a hidraulikus rendszerek akár több ezer psi nyomáson is működhetnek, a működtető kimeneti ereje óriási lehet. Ezzel a nagyobb erőteljesítménnyel a mechanikus működtető erővel bír nehéz emelési, tolási és mozgatási feladatok végrehajtására, például földmozgatásra.

A hidraulikus rendszer átviteli hálózatot használ a hidraulikus működtetőberendezéseket meghajtó nyomás alatt álló folyadék szállítására. A hidraulikafolyadék nyomását egy mozgató hajtott szivattyú, például villanymotor vagy gáz / dízelmotor hajtja. A nyomás alatt lévő olajat leszűrjük, megmérjük és az átviteli rendszeren keresztül valamilyen művelet végrehajtására kiszorítjuk egy működtetőbe. Ezután a folyadék alacsony nyomáson visszatér egy tartályba, ahol megtisztítják és leszűrik, mielőtt visszatérnek a szivattyúhoz.

A hidraulikus rendszereket a gyártó és gyártó üzemekben használják, például az acél- és autóiparban, minden típusú mechanikai berendezés működtetésére. Anyagok mozgatására, tolására és emelésére használják az olyan iparágakban, mint a bányászat, a földmunkák és az építőipar.

Hidraulika olaj - A hidraulikafolyadékok nem összenyomhatók és alacsony a lobbanáspontjuk.

Egy víztározó - A tartály tartja a rendszer folyadékát. Helye van a folyadék tágulásának, lehetővé teszi a folyadékba behatolt levegő távozását és elősegíti a folyadék lehűlését. A folyadék a tartályból a szivattyúba áramlik, amely a csővezeték-hálózaton keresztül és végül vissza a tartályba kényszeríti.

Szűrő eszközök - A kis fémrészecskék és más idegen anyagok általában a folyadékba jutnak. A hidraulikus rendszer több szűrőt és szűrőt használ az idegen részecskék eltávolítására. A folyadék szennyeződése az egyik leggyakoribb problémaforrás a hidraulikus rendszerben.

Fő mozgató - A folyadékszivattyú meghajtására elektromos vagy gázüzemű dízelmotorokat használnak.

Egy szivattyú - A szivattyú kihozza a folyadékot a tartályból, és nyomásszabályozó szelepen keresztül kényszeríti, és az átviteli hálózatból a működtetőkig vezeti.

Csatlakozók - Csövekből, csövekből és rugalmas tömlőkből álló hálózat szállítja a folyadékot a mechanikus működtetőkhöz.

Szelepek - Különböző szelepek szabályozzák a folyadék áramlásának mennyiségét, nyomását és irányát.

Működtetők - A működtetők azok az eszközök, amelyek munkamozgásokat hajtanak végre. Lehetnek rotációs, például hidraulikus motorok, vagy lineárisak, mint egy henger.

A hidraulikus rendszernek számos előnye van a pneumatikus és más típusú mechanikus hajtásrendszerekkel szemben, mivel:

• Kis alkatrészeket használ nagy erők átadására, egyenletes teljesítmény mellett.
• Olyan működtetőkkel rendelkezik, amelyek képesek pontos pozícionálásra.
• Képes elindulni nagy kezdeti terhelések mellett.
• Egyenletes és sima mozgásokat hoz létre változó terhelés mellett, mivel a folyadékok nem összenyomhatók és az áramlási sebességek szelepekkel pontosan szabályozhatók.
• Közepes sebességgel egyenletes teljesítményt nyújt, mint a pneumatikus rendszerek.
• Könnyen vezérelhető és szabályozható nyomás-, irány- és áramlásszabályozó szelepekkel.
• Könnyen és gyorsan eloszlatja a hőt.
• Jól teljesít forró környezetben.

• A szivattyúk, szelepek, átviteli hálózatok és működtetők drágák.
• Szivárgásokkal szennyezhetik a munkahelyet, ami balesetet vagy tüzet okozhat.
• Nem alkalmasak nagy sebességű kerékpározásra.
• A hidraulikafolyadékok érzékenyek a szennyeződésekre, és rendszeresen ellenőrizni kell őket.
• A nagynyomású vezetékek szakadása sérülést okozhat.
• A hidraulikafolyadékok teljesítménye a hőmérséklet változásának függvénye, amely a viszkozitás változását okozhatja.

A leggyakoribb hidraulikafolyadékok ásványi olajokon, polialfaolefineken és foszfátésztereken alapulnak, mivel alacsony összenyomhatóságuk miatt. A víz nem megfelelő, mert hideg hőmérsékleten megfagyhat, és magas hőmérsékletű környezetben forrhat. A víz korróziót és rozsdásodást is okozhat.

1. Vezesse át az erőt és az erőt vezetővezetékeken keresztül a működtetőkhöz, hogy munkamozgást hajtsanak végre.
2. Kenje meg az áramkör alkatrészeit, eszközeit, szelepeit és működtetőit.
3. Hűtőfolyadékként járjon el, ha a hőt elvezeti a rendszer forró pontjaitól.
4. Tömítse a hézagokat a mozgó alkatrészek között a hatékonyság növelése és a túlzott szivárgások okozta hő csökkentése érdekében.

A hidraulikafolyadék néhány tulajdonsága és jellemzője a következő:

Viszkozitás - A viszkozitás a folyadék belső ellenállása az áramláshoz. A hőmérséklet emelkedésével nő. Az elfogadható hidraulikafolyadéknak képesnek kell lennie a dugattyú, a szelepek és a szivattyúk jó tömítésére, de nem lehet olyan vastag, hogy akadályozza a folyadék áramlását.

A nagy viszkozitású folyadékok áramvesztéshez és magasabb üzemi hőmérséklethez vezethetnek. A túl vékony folyadék bármely mozgó alkatrész túlzott kopását okozhatja.

Kémiai stabilitás - A hidraulikafolyadéknak kémiailag stabilnak kell lennie. Ellen kell állnia az oxidációnak és stabilnak kell lennie súlyos üzemi körülmények között, például magas hőmérsékleten. Hosszú ideig történő üzemeltetés magas hőmérsékleten lerövidítheti a folyadék hasznos élettartamát.

Lobbanáspont - A lobbanáspont az a hőmérséklet, amikor a folyadék elegendő térfogatú gőzzé válik, hogy lánggal érintkezve meggyulladjon vagy felvillanjon. A hidraulikus folyadékoknak magas lobbanáspontra van szükségük ahhoz, hogy ellenálljanak az égésnek, és normál hőmérsékleten alacsony a párolgásuk.

Lobbanáspont - Tűzpont az a hőmérséklet, ahol a folyadék elegendő térfogatban elpárolog, hogy láng hatására meggyulladjon és tovább égjen. A lobbanásponthoz hasonlóan az elfogadható hidraulikafolyadéknak is magas tűzponttal kell rendelkeznie.

A pneumatikus rendszerek olyanok, mint a hidraulikus rendszerek, de az áramátadáshoz folyadék helyett sűrített levegőt használnak. Az energia vezérléséhez és a mozgóeszközök működtetéséhez állandó sűrített levegőforrásra támaszkodnak.

A gyártóüzemek sűrített levegőt használnak a pneumatikus fúrók és prések meghajtására, valamint a tárgyak emelésére és az anyagok mozgatására. A gyártási üzletek pneumatikus géppel készítik el a befejezetlen termékeket hegesztési, keményforrasztási és formázási műveletekhez.

Légkompresszor - A légkompresszor a levegőt szívja a légkörből, nyomás alá helyezi és a sűrített levegőt egy tartályban tárolja, hogy az az átviteli rendszerbe engedje.

Fő vezető - Az elsődleges vezető, például villanymotor vagy gázüzemű motor biztosítja a kompresszor áramellátását.

Vezérlő eszközök - A szelepek szabályozzák a nyomást és szabályozzák az áramlást és az irányt.

Légtartály - Egy tartály sűrített levegőt tart a mechanikus eszközökhöz történő szállításhoz.

Működtetők - Ezek olyan eszközök, amelyek a sűrített levegő energiáját veszik fel és mechanikai mozgásokká alakítják át.

Átviteli rendszer - Csövek és csövek hálózata szállítja a sűrített levegőt a működtetőkhöz.

Hatékonyság - A levegőellátás ingyenes és korlátlan. A sűrített levegőt könnyű tárolni, szállítani, és költséges kezelések nélkül a környezetbe juttatható.

Egyszerű tervezés - A pneumatikus rendszer konfigurációja és alkatrészei egyszerű felépítésűek és könnyen karbantarthatók. Tartósabbak és nem sérülnek meg könnyen.

Nagyobb sebességgel való működés képessége - A pneumatikus rendszerek gyorsabban működtethetik a hajtóműveket, például a csomagoló gyártósorokban. A lineáris és oszcilláló mozgások könnyen beállíthatók nyomásszabályozó szelep segítségével az áramlási sebesség és a nyomás szabályozására.

Tisztaság - Nincs veszélye a környezetet szennyező hidraulikafolyadékok szivárgásának. A magas szintű tisztaságot igénylő munkahelyeken a pneumatikus rendszereket részesítik előnyben. Az elszívott készülékek megtisztítják a levegőbe visszavezetett levegőt.

Kevésbé költséges - A pneumatikus alkatrészek olcsóbbak, és a sűrített levegő széles körben elérhető a gyártási területeken. A karbantartási költségek alacsonyabbak a hidraulikus rendszerekhez képest.

Biztonságosabb a működés - A pneumatikus rendszerek biztonságos használata gyúlékony környezetben, tűz vagy robbanás veszélye nélkül. A pneumatikus alkatrészek túlterhelés esetén nem hevülnek túl és nem gyulladnak meg.

Képes zord környezetben is működni - A por, a magas hőmérséklet és a korrozív környezet kevésbé befolyásolja a pneumatikus rendszereket, mint a hidraulika.

Csökkentett teljesítmény - A pneumatikus rendszerek jellemzően kevesebb, mint 150 psi nyomáson üzemelnek, és kevesebb teljes erőt biztosítanak a működtetőkön. A pneumatikus hengerek általában kicsiek, és nem képesek nagy terheket kezelni.

Zajos - A kompresszorok nagyobb zajt generálnak, és a sűrített levegő zajos, amikor kiszabadul a működtető egységekből.

Durva mozgás - Mivel a levegő összenyomható, a pneumatikus működtetők mozgása durva lehet, ami csökkenti a rendszer mozgásának pontosságát. A dugattyú sebessége egyenetlen. A hidraulika mozgása gördülékenyebb.

Elő kell kezelni a levegőt - Használat előtt a levegőt meg kell dolgozni a víz- és porszemcsék eltávolításához. Ha ez nem történik meg, akkor a vezérlőberendezések és a mozgó alkatrészek közötti megnövekedett súrlódás elhasználja az alkatrészt, és idő előtti javítást vagy cserét igényel.

A hidraulikus működtetők alkalmasabbak olyan műveletekhez, amelyek nagy erőt igényelnek. Robusztusak és akár 25-szer nagyobb erőket képesek produkálni, mint az azonos méretű dugattyúval rendelkező pneumatikus működtető egységek. A hidraulikus rendszerek 4000 psi nyomásig is képesek működni. A pneumatikus működtetők általában kisebbek, mint 150 psi.

A levegő és a nyomásveszteségek összenyomhatósága csökkenti a pneumatikus rendszerek hatékonyságát. A kompresszornak folyamatosan működnie kell, hogy fenntartsa a nyomást a vezetékekben, még akkor is, ha a hajtóművek nem mozognak; a hidraulikus rendszerek állandó nyomást képesek tartani a szivattyú működése nélkül.