Amotorfizikai értelemben bármi, ami az energiát valamiféle gép alkatrészeinek mozgatásává alakítja, legyen az autó, nyomda vagy puska. A motoroknak annyi mindennapi helyzetben kell mozgatniuk a dolgokat, hogy a világ azonnal őrlődne felismerhetetlen, kissé komikus álló helyzetbe, ha minden üzemben lévő motor egyidejűleg elnémul idő.
Mivel a motorok mindenütt jelen vannak a modern emberi társadalomban, a Föld mérnökei az évszázadok során számos különféle típust állítottak elő, arányban a kor technológiai színvonalaival. Például, mielőtt az emberek a 20. század elejétől kezdve képesek lettek volna világszerte hasznosítani és használni az áramot, a vonatok nagy motorjait szénégetésből származó gőz hajtotta.
- A motorok a motorok egy részhalmaza, de nem minden motor motor.
Sok motor azműködtetők, vagyis mozgást indukálnak a nyomaték alkalmazásával. Hosszú ideig a hidraulikus működtetők folyadékkal hajtott teljesítménye volt a napi színvonal. De az elektromos hajtóművek 21. századi fejlődésével, a rengeteg és könnyen vezérelhető villamos energiával együtt az ilyen típusú motorok nyereséget hoznak. Egyik egyértelműen felülmúlja a másikat, és a helyzettől függ?
A hidraulikus rendszerek áttekintése
Ha valaha is használt padlólemezt, vagy olyan járművet vezetett, amely rendelkezik fékekkel vagy szervokormányral, akkor csodálkozhatott azon könnyedén, amellyel látszólag kevéssel mozgathatja az ezekben a fizikai tranzakciókban részt vevő tömegmennyiségeket erőfeszítés. (Másrészt lehet, hogy túlságosan megemésztett az a feladat, hogy gumiabroncsot cseréljen az út mentén, hogy valós időben foglalkozzon ilyen ötletekkel.)
Ezeket és sok más általános feladatot ahidraulikus rendszerek. Hidraulikaa fizika azon ága, amely a dinamikus folyadékok (mozgásban lévő folyadékok) mechanikai tulajdonságait és gyakorlati felhasználását foglalkoztatja. A hidraulikus rendszerek nem "teremtenek" energiát, hanem egy külső forrásból alakítják át kívánt formára, az úgynevezett a-raelsődleges mozgató.
A hidraulika vizsgálata két fő területből áll.Hidrodinamikafolyadékok használata anagy áramlású(dinamikus jelentése: mozgó)és alacsony nyomásmunkát végezni. Az "old-school" malmok az áramló vízáram energiáját hasznosítják a gabona ilyen módon történő őrléséhez.Hidrosztatikaezzel szemben folyadékok használata anagy nyomás és alacsony áramlás(statikus jelentése: "álló") munka elvégzésére. Mi az alapja ennek a fizika nyelvű kompromisszumnak?
Erő, munka és terület
A hidraulikus motorok stratégiai használatának alapjául szolgáló fizika az erő sokszorozásának koncepciójában rejlik. A rendszerben elvégzett nettó munka az alkalmazott nettó erő és az erő tárgyának mozgási távolságának szorzata:
W_ {net} = F_ {net} d
Ez azt jelenti, hogy egy fizikai feladathoz rendelt adott mennyiségű munkához a végrehajtáshoz szükséges erő lehet csökkenthető az erő alkalmazásában részt vevő távolság növelésével, amint az a fordulataival megtehető csavar.
Ez az elv a lineárisról a kétdimenziós helyzetekre és a kapcsolatra is kiterjed
P = \ frac {F} {A}
ahol P = nyomás N / m-ben2, F = erő newtonokban és A = terület m-ben2. Hidraulikus rendszerben, amelyben a P nyomást állandó értéken tartják, és amelynek két A keresztmetszetű területű dugattyús henger van1 és A2, ez a kapcsolathoz vezet
\ frac {F_1} {A_1} = \ frac {F_2} {A_2} \ text {vagy} F_1 = \ frac {A_1} {A_2} F_2
Ez azt jelenti, hogy amikor az A kimeneti dugattyú2 nagyobb, mint az A1 bemeneti dugattyú, a bemenő erő arányosan kisebb lesz, mint a kimenő erő. Bár ez nem teljesen azonos azzal, hogy valamit kapunk semmiért, ez egyértelmű eszköz sok korabeli motoros felállításnál.
Elektromos motor alapjai
Az elektromos motor kihasználja azt a tényt, hogy a mágneses mező erőt fejt ki a mozgó elektromos töltésekre vagy áramra. Az elektromágnes pólusai között forgó vezető huzaltekercset helyeznek el úgy, hogy a mágneses tér olyan forgatónyomatékot indukáljon, amely a tekercs tengelye körüli forgását okozza. Ez a forgó tengely felhasználható különféle típusú munkák elvégzésére, és összességében az elektromos motorok átalakítják az elektromos energiát mechanikai energiává.
Hidraulikus motorok: Beszélgetéstípusok
A hidraulikus motor elsődleges mozgatója egy szivattyú, amely a rendszer csöveiben lévő folyadékot (gyakran olajat) nyomja. Ez a folyadék összenyomhatatlan, és a henger belsejében lévő dugattyúnak nyomja, amelynek mindkét oldalán hidraulikafolyadék van.
A dugattyú elmozdul és "lefelé" forgó mozgássá alakul, míg a dugattyú kimeneti oldalán lévő folyadék folyamatosan visszakerül a tartályba. A szelepek stratégiai elosztása és időzítése révén a nyomás állandó marad a rendszerben (hacsak nem kell változtatni, hogy befolyásolja a motor teljesítményét).
A különböző helyzetekben alkalmazott hidraulikus motorok közé tartoznak a külső hajtómotorok, az axiális dugattyús motorok és a radiális dugattyús motorok. A hidraulikus motorokat bizonyos típusú elektromos áramkörökben, valamint szivattyú-motor kombinációkban is használják.
Hidraulikus vs. Elektromos motor: előnyei és hátrányai
Miért érdemes hidraulikus motort használni vs. gázmotor vagy elektromos motor? Az egyes motortípusok előnyei és hátrányai olyan sokak, hogy a saját egyedi forgatókönyvének minden változóját figyelembe kell venni.
A hidraulikus motorok előnyei:
A hidraulikus motorok fő előnye, hogy felhasználhatók rendkívül nagy erők generálására a bemeneti erőkhöz képest. Ez analóg a közönséges (nem hidraulikus) mechanika helyzetével, ahol a karok és a tárcsák geometriája hasonló előnyökkel "megmunkálható".
A hidraulikus motorok összenyomhatatlan folyadékok segítségével működnek, ami lehetővé teszi a motor szigorúbb irányítását és ezáltal a mozgás pontosságát. Nagyon hasznosak nehéz mobil berendezéseknél (pl. Teherautók).
A hidraulikus motorok hátrányai:
A hidraulikus motorok általában a legértékesebb lehetőség. Mivel az összes olaj jellemzően játékban van, rendezetlen a működésük, a különféle szűrők, szivattyúk és olajok ellenőrzését, cseréjét, tisztítását és cseréjét igénylik. A szivárgások biztonsági és környezeti veszélyeket okozhatnak.
Az elektromos motorok előnyei:
A legtöbb hidraulikus berendezés nem gyorsan mozog. Az elektromos motorok sokkal gyorsabbak (akár 10 m / s). Programozható sebességük és leállási helyzetük van, ellentétben a hidraulikával, és szükség esetén nagy pozicionálási pontosságot biztosítanak. Az elektronikus érzékelők pontos visszajelzést adhatnak az alkalmazott mozgásról és erőről, lehetővé téve a kiváló mozgásszabályozást.
Az elektromos motorok hátrányai:
Ezeket a motorokat bonyolult telepíteni és elhárítani más motorokhoz képest. Leginkább hátrányuk, hogy ha sokkal nagyobb erőre van szükséged, akkor a hidraulikus motorok esetétől eltérően lényegesen nagyobb és nehezebb motorra van szükség.
Megjegyzés a pneumatikus aktivátorokról
A pneumatikus vs. bizonyos helyzetekben elektromos hajtások vagy hidraulikus működtetők is felmerülnek. A különbség a pneumatikus és a hidraulikus működtetők között az, hogy a hidraulikus motorok folyadékokat alkalmaznak, míg a pneumatikus működtetők gázokat, jellemzően közönséges levegőt használnak. (Referenciaként mind a folyadékokat, mind a gázokat a következők közé sorolják:folyadékok.)
A pneumatikus aktivátorok előnyösek abban az értelemben, hogy a levegő lényegében mindenütt jelen van (vagy legalábbis mindenhol az ember kényelmesen dolgozik), így az első mozgáshoz csak egy kompresszor szükséges. Másrészt ezek a motorok nagyon hatástalanok, mivel a hő miatt a többi motortípushoz képest viszonylag nagy a veszteség.