SEBUAHmotordalam istilah fisik sederhana adalah segala sesuatu yang mengubah energi menjadi bagian-bagian yang bergerak dari beberapa jenis mesin, baik itu mobil, mesin cetak atau senapan. Motor diperlukan untuk menggerakkan banyak hal dalam banyak situasi sehari-hari sehingga dunia akan segera menggiling ke macet yang tidak dapat dikenali, agak lucu jika setiap motor yang beroperasi diam pada saat yang sama waktu.
Karena motor ada di mana-mana dalam masyarakat manusia modern, para insinyur Bumi selama berabad-abad telah menghasilkan sejumlah tipe berbeda yang sepadan dengan standar teknologi saat itu. Misalnya, sebelum orang dapat memanfaatkan dan menggunakan listrik dalam skala global sejak awal abad ke-20 dan seterusnya, mesin-mesin besar kereta api ditenagai oleh uap dari pembakaran batu bara.
- Motor adalah bagian dari mesin, tetapi tidak semua mesin adalah motor.
Banyak motor yangaktuator, yang berarti mereka menginduksi gerakan melalui penerapan torsi. Untuk waktu yang lama, tenaga penggerak hidrolik dari aktuator hidrolik menjadi standar saat ini. Tetapi dengan kemajuan di abad ke-21 dalam aktuator listrik, dikombinasikan dengan listrik yang berlimpah dan mudah dikendalikan, motor listrik jenis ini membuat keuntungan. Apakah yang satu jelas lebih unggul dari yang lain, dan apakah itu tergantung pada situasinya?
Ikhtisar Sistem Hidrolik
Jika Anda pernah menggunakan dongkrak lantai atau mengendarai kendaraan yang memiliki rem atau power steering, Anda mungkin akan terheran-heran dengan mudahnya Anda dapat memindahkan jumlah massa yang terlibat dalam transaksi fisik ini dengan tampaknya sedikit upaya. (Di sisi lain, Anda mungkin terlalu sibuk dengan tugas mengganti ban di pinggir jalan untuk repot dengan ide-ide seperti itu secara real time.)
Tugas-tugas ini dan banyak tugas umum lainnya dimungkinkan dengan penggunaansistem hidrolik. Hidrolikaadalah cabang fisika yang berkaitan dengan sifat mekanik dan penggunaan praktis cairan dinamis (fluida bergerak). Sistem hidraulik tidak "menciptakan" daya, melainkan mengubahnya menjadi bentuk yang diinginkan dari sumber eksternal, yang disebut apenggerak utama.
Studi tentang hidrolika terdiri dari dua bidang utama.Hidrodinamikaadalah penggunaan cairan padaaliran tinggi(dinamis berarti "bergerak")dan tekanan rendahuntuk melakukan pekerjaan. Pabrik "jadul" memanfaatkan energi dalam arus air yang mengalir untuk menggiling biji-bijian dengan cara ini.Hidrostatika, sebaliknya, adalah penggunaan cairan ditekanan tinggi dan aliran rendah(statis berarti "berdiri") untuk melakukan pekerjaan. Apa dasar dari pertukaran ini dalam bahasa fisika?
Gaya, Usaha, dan Luas
Fisika yang mendasari penggunaan strategis motor hidrolik terletak pada konsep perkalian gaya. Kerja bersih yang dilakukan dalam suatu sistem adalah produk dari gaya total yang diterapkan dan jarak benda gaya bergerak:
W_{net}=F_{net}d
Ini berarti bahwa untuk sejumlah pekerjaan tertentu yang dialokasikan untuk tugas fisik, gaya yang diperlukan untuk melakukannya dapat menjadi: dikurangi dengan meningkatkan jarak yang terlibat dalam penerapan gaya, seperti yang dapat dilakukan dengan menggunakan putaran a sekrup.
Prinsip ini meluas dari situasi linier ke dua dimensi, dan dari hubungan
P=\frac{F}{A}
dimana P = tekanan dalam N/m2, F = gaya dalam newton dan A = luas dalam m2. Dalam sistem hidrolik di mana tekanan P dijaga konstan yang memiliki dua silinder piston dengan luas penampang A1 dan A2, ini mengarah ke hubungan
\frac{F_1}{A_1}=\frac{F_2}{A_2}\text{ atau }F_1=\frac{A_1}{A_2}F_2
Ini berarti bahwa ketika piston keluaran A2 lebih besar dari piston input A1, gaya input akan secara proporsional lebih kecil dari gaya output. Meskipun ini tidak sama dengan mendapatkan sesuatu secara gratis, ini adalah aset yang jelas dalam banyak set-up motor kontemporer.
Dasar-dasar Motor Listrik
Motor listrik memanfaatkan fakta bahwa medan magnet memberikan gaya pada muatan listrik yang bergerak, atau arus. Sebuah kumparan berputar dari kawat penghantar ditempatkan di antara kutub elektromagnet sedemikian rupa sehingga medan magnet menginduksi torsi yang menyebabkan kumparan berputar pada sumbunya. Poros berputar ini dapat digunakan untuk melakukan berbagai jenis pekerjaan, dan secara keseluruhan, motor listrik mengubah energi listrik menjadi energi mekanik.
Motor Hidrolik: Jenis Diskusi
Penggerak utama motor hidrolik adalah pompa yang mendorong cairan (seringkali oli) di dalam pipa sistem. Cairan ini tidak dapat dimampatkan, dan secara bergantian mendorong piston di dalam silinder yang memiliki cairan hidrolik di kedua sisinya.
Piston bergerak dan diubah "hilir" menjadi gerakan rotasi, sedangkan cairan di sisi keluaran piston terus dikembalikan ke reservoir. Tekanan dipertahankan konstan dalam sistem (kecuali jika perlu diubah untuk mempengaruhi output motor) dengan distribusi strategis dan waktu katup.
Jenis motor hidrolik yang digunakan dalam situasi yang berbeda termasuk motor roda gigi eksternal, motor piston aksial dan motor piston radial. Motor hidrolik juga digunakan dalam beberapa jenis rangkaian listrik serta dalam kombinasi motor pompa.
Hidrolik vs. Motor Listrik: Pro dan Kontra
Mengapa menggunakan motor hidrolik vs. mesin gas atau motor listrik? Kelebihan dan kekurangan masing-masing jenis motor sangat banyak sehingga setiap variabel dalam skenario unik Anda sendiri perlu dipertimbangkan.
Keuntungan Motor Hidrolik:
Keuntungan utama dari motor hidrolik adalah bahwa mereka dapat digunakan untuk menghasilkan gaya yang sangat tinggi dalam kaitannya dengan gaya masukan. Ini analog dengan situasi dalam mekanika biasa (non-hidraulik) di mana geometri tuas dan puli dapat "dikerjakan" dengan manfaat yang sama.
Motor hidrolik bekerja menggunakan cairan yang tidak dapat dimampatkan, yang memungkinkan kontrol motor yang lebih ketat dan dengan demikian tingkat akurasi yang lebih besar dalam gerakan. Mereka sangat berguna untuk alat berat bergerak (misalnya, truk).
Kekurangan Motor Hidrolik:
Motor hidrolik biasanya merupakan pilihan yang paling mahal. Dengan semua oli yang biasanya digunakan, mereka berantakan untuk dioperasikan, dengan berbagai filter, pompa, dan oli yang semuanya memerlukan pemeriksaan, penggantian, pembersihan, dan penggantian. Kebocoran dapat menimbulkan bahaya keselamatan dan lingkungan.
Keuntungan Motor Listrik:
Kebanyakan set-up hidrolik tidak bergerak cepat. Motor listrik jauh lebih cepat (hingga 10 m/s). Mereka memiliki kecepatan yang dapat diprogram dan posisi berhenti, tidak seperti hidraulik, dan memberikan akurasi pemosisian yang tinggi jika diperlukan. Sensor elektronik dapat memberikan umpan balik yang tepat pada gerakan dan gaya yang diterapkan, memungkinkan kontrol gerakan yang unggul.
Kekurangan Motor Listrik:
Motor ini rumit untuk dipasang dan dipecahkan dibandingkan dengan motor lain. Sebagian besar, kelemahannya adalah jika Anda membutuhkan lebih banyak kekuatan, Anda memerlukan motor yang jauh lebih besar dan lebih berat, tidak seperti motor hidrolik.
Catatan tentang Aktivator Pneumatik
Pertanyaan tentang pneumatik vs. aktuator listrik atau aktuator hidrolik juga muncul dalam beberapa situasi. Perbedaan antara aktuator pneumatik dan hidrolik adalah bahwa motor hidrolik menggunakan cairan sedangkan aktuator pneumatik menggunakan gas, biasanya udara biasa. (Baik cairan dan gas, untuk referensi, diklasifikasikan sebagai:cairan.)
Aktivator pneumatik menguntungkan karena udara pada dasarnya ada di mana-mana (atau setidaknya di mana-mana manusia bekerja dengan nyaman), jadi kompresor udara adalah semua yang dibutuhkan untuk penggerak utama. Di sisi lain, motor ini sangat tidak efisien karena kerugian yang relatif besar karena panas dibandingkan jenis motor lainnya.