ჰიდრავლიკური და პნევმატური სისტემების განმარტება

განახლდა 2019 წლის 08 თებერვალს

ჯიმ ვუდრუფის მიერ

მიმოხილულია: მიშელ საიდელ, B.Sc., LL.B., MBA

ჰიდრავლიკური და პნევმატური მოწყობილობები ჩვენს გარშემოა. ისინი გამოიყენება წარმოებაში, ტრანსპორტირებაში, მიწის მოძრავ მოწყობილობებში და ჩვეულებრივ მანქანებში, რომლებსაც ყოველდღე ვხედავთ.

თქვენს მანქანაზე არსებული მუხრუჭები მუშაობს ჰიდრავლიკურად; ნაგვის სატვირთო მანქანა, რომელიც ყოველკვირეულად გადის თქვენი სახლის გვერდით, იყენებს ჰიდრავლიკურ ენერგიას ნაგვის შესაგროვებლად. თქვენი მექანიკოსი იყენებს ჰიდრავლიკურ ლიფტს თქვენი მანქანის ქვედა ნაწილზე მუშაობისას.

პნევმატური სისტემები თანაბრად არის გავრცელებული. სატვირთო და ავტობუსები იყენებენ საჰაერო მოქმედებით მუხრუჭებს. სპრეი მხატვრები იყენებენ შეკუმშულ ჰაერს საღებავის გასავრცელებლად. ოდესმე გაღიზიანდა ჯეკჰამერის ხმით? ეს არის პნევმატური მანქანა, რომელიც რთულდება შეკუმშული ჰაერის გამოყენებით.

1647 წელს ფრანგმა მათემატიკოსმა ბლეზ პასკალმა შეიმუშავა სითხის მექანიკის პრინციპი, რომელიც პასკალის კანონის სახელითაა ცნობილი. მასში ნათქვამია, რომ როდესაც შეზღუდული სითხის ნებისმიერ წერტილში ხდება ზეწოლა, წნევა თანაბრად გაიზრდება ჭურჭლის ყველა წერტილში. რაც არ უნდა ჟღერდეს ამ პრინციპს, ეს ჰიდრავლიკური სისტემის მუშაობის საფუძველია.

დავუშვათ, რომ თქვენ გაქვთ ღრუ ცილინდრი, რომელსაც აქვს დგუში, რომლის ფართობია 2 კვადრატული ინჩი და ის იღებს შეტანის ძალას 100 ფუნტს. ეს იწვევს წნევას 50 ფუნტ კვადრატულ დიუმზე (100 ფუნტი / 2 კვადრატული ინჩი).

ეს წნევა გადადის ჰიდრავლიკური გადაცემის სისტემით სხვა ცილინდრში, რომელიც ცნობილია როგორც აქტივატორი, რომელსაც აქვს დგუში, რომლის ფართობია 6 კვადრატული ინჩი. 50 psi- ზე, ამ ცილინდრს ახლა გამომავალი ძალა აქვს 300 ფუნტი (50 psi X 6 კვადრატული ინჩი).

პასკალის კანონი ჰიდრავლიკურ სისტემებს ანიჭებს მათ უპირატესობას. მცირე მოწყობილობის მინიმალურმა შეყვანამ შეიძლება გამოიწვიოს უფრო დიდი ძალის უფრო დიდი გამააქტიურებელი ძალა. ეს გამომავალი ძალის გამრავლების მარტივი გზაა, რომელიც საკმარისია მძიმე დატვირთვების დასაძლევად.

მას შემდეგ, რაც ჰიდრავლიკურ სისტემებს შეუძლიათ იმუშაონ წნევაზე რამდენიმე ათას psi- მდე, აქტივატორზე გამომავალი ძალა შეიძლება იყოს დიდი. ამ უფრო მაღალი ძალის გამოყოფით, მექანიკურ აქტივატორს ახლა აქვს ძალა, შეასრულოს მძიმე აწევის, ბიძგების და გადაადგილების ისეთი ამოცანები, როგორიცაა მიწის გადაადგილება.

ჰიდრავლიკური სისტემა იყენებს გადამცემი ქსელს წნევის ქვეშ მოქცეული სითხის გადასაზიდად, რომელიც მართავს ჰიდრავლიკურ აქტივატორებს. ჰიდრავლიკური სითხე იღებს წნევას ტუმბოსგან, რომელსაც მართავს მთავარი მოძრავი, მაგალითად ელექტროძრავა ან გაზ / დიზელის ძრავა. წნევის ქვეშ მყოფი ზეთი იფილტრება, იზომება და გადაეცემა გადამცემი სისტემის საშუალებით აქტუატორს გარკვეული მოქმედების შესასრულებლად. ამის შემდეგ, სითხე დაბალ წნევის ქვეშ უბრუნდება წყალსაცავს, სადაც ის იწმინდება და გაფილტრული ხდება ტუმბოში დაბრუნებამდე.

ჰიდრავლიკური სისტემები გამოიყენება საწარმოო და საწარმოო საწარმოებში, როგორიცაა ფოლადის და საავტომობილო ინდუსტრიები, ყველა სახის მექანიკური აღჭურვილობის მუშაობისთვის. ისინი გამოიყენება მასალების გადასაადგილებლად, მოსატანად და ასაწევად ისეთ ინდუსტრიებში, როგორებიცაა სამთო მოპოვება, მიწის სამუშაოები და მშენებლობა.

ჰიდრავლიკური ზეთი - ჰიდრავლიკური სითხეები არ არის შეკუმშვა და აქვთ დაბალი ციმციმის წერტილები.

წყალსაცავი - წყალსაცავი ინახავს სითხის სისტემას. მას აქვს სითხის გაფართოების სივრცე, საშუალებას აძლევს ჰაერს ჩაედინება თხევადიდან და ხელს უწყობს სითხის გაგრილებას. სითხე რეზერვუარიდან ტუმბოსკენ მიედინება, რომელიც მას აიძულებს მილსადენის ქსელის საშუალებით და, საბოლოოდ, წყალსაცავში დაბრუნდეს.

ფილტრაციის მოწყობილობები - ლითონის მცირე ნაწილაკები და სხვა უცხო ნივთიერებები ჩვეულებრივ იღებენ სითხეში. ჰიდრავლიკური სისტემა იყენებს რამდენიმე ფილტრს და სტრიქონს ამ უცხო ნაწილაკების მოსაშორებლად. სითხის დაბინძურება ჰიდრავლიკურ სისტემაში პრობლემების ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული წყაროა.

მთავარი მოძრავი - სითხის ტუმბოს ამოძრავებლად გამოიყენება ელექტროძრავები ან გაზზე მომუშავე დიზელის ძრავები.

ტუმბო - ტუმბო რეზერვუარიდან გამოჰყავს სითხე და აიძულებს მას წნევის მარეგულირებელი სარქვლის საშუალებით და გადასცემს გადამყვან ქსელს აქტუატორებზე.

კონექტორები - ქსელი, რომელიც შედგება მილებისგან, მილებისგან და მოქნილი შლანგებისგან, სითხის ტრანსპორტირებას ახდენს მექანიკურ აქტივატორებზე.

სარქველები - სხვადასხვა სარქველები აკონტროლებენ სითხის ნაკადის რაოდენობას, მის წნევას და მიმართულებას.

აქტუატორები - აქტუატორები არის მოწყობილობები, რომლებიც ასრულებენ სამუშაო მოძრაობებს. ისინი შეიძლება იყოს მბრუნავი, მაგალითად ჰიდრავლიკური ძრავა, ან წრფივი, როგორც ცილინდრი.

ჰიდრავლიკურ სისტემას აქვს მრავალი უპირატესობა პნევმატური და სხვა სახის მექანიკური წამყვანი სისტემების მიმართ, რადგან ეს:

• იყენებს მცირე კომპონენტებს დიდი ძალების გადასაცემად თანმიმდევრული ენერგიის გამოყოფით.
• აქვს აქტივატორები, რომლებსაც შეუძლიათ ზუსტი პოზიციონირება.
• შეუძლია დაიწყოს მძიმე საწყისი დატვირთვები.
• აწარმოებს თანაბარ და გლუვ მოძრაობებს სხვადასხვა დატვირთვით, ვინაიდან სითხე არ არის შეკუმშვადი და დინების სიჩქარე ზუსტად კონტროლდება სარქველებით.
• უზრუნველყოფს მუდმივ ენერგიას საშუალო სიჩქარით პნევმატიკურ სისტემებთან შედარებით.
• ადვილია კონტროლი და რეგულირება წნევის, მიმართულების და დინების კონტროლის სარქველებით.
• უშლის სითბოს ადვილად და სწრაფად.
• კარგად ასრულებს ცხელ გარემოში.

• ტუმბოები, ვენტილები, გადამცემი ქსელები და აქტივატორები ძვირია.
• მათ შეუძლიათ სამუშაო ადგილის დაბინძურება გაჟონვით, რამაც შეიძლება ავარიები ან ხანძრები გამოიწვიოს.
• ისინი არ არიან შესაფერისი დიდი სიჩქარით ველოსიპედისთვის.
• ჰიდრავლიკური სითხეები მგრძნობიარეა ჭუჭყის დაბინძურების მიმართ და რეგულარულად უნდა შემოწმდეს.
• მაღალი წნევის ხაზების გახეთქვამ შეიძლება გამოიწვიოს დაზიანებები.
• ჰიდრავლიკური სითხის მოქმედება არის ტემპერატურის ცვლილებების ფუნქცია, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს სიბლანტის ცვლილებები.

ყველაზე გავრცელებული ჰიდრავლიკური სითხეები დაფუძნებულია მინერალურ ზეთებზე, პოლიალფალეფინებზე და ფოსფატურ ეთერებზე დაბალი კომპრესიულობის გამო. წყალი არ არის შესაფერისი, რადგან მას შეუძლია გაყინოს ცივ ტემპერატურაზე და მოხარშოს მაღალ ტემპერატურულ გარემოში. წყალმა შეიძლება გამოიწვიოს კოროზია და ჟანგირება.

1. ელექტროენერგიის და ძალის გადაცემა გამტარ ხაზების საშუალებით აქუატორებზე სამუშაო მოძრაობის შესასრულებლად.
2. ჩართეთ კომპონენტები, მოწყობილობები, სარქველები და აქტივატორები წრეში.
3. გამოიყენეთ გამაგრილებელი საშუალება, სითბოს გადაადგილებით სისტემის ნებისმიერი ცხელი წერტილიდან.
4. დალუქეთ დაშორება მოძრავ ნაწილებს შორის ეფექტურობის გასაზრდელად და ჭარბი გაჟონვისგან სითბოს შესამცირებლად.

ჰიდრავლიკური სითხის ზოგიერთი თვისება და მახასიათებლები შემდეგია:

სიბლანტე - სიბლანტე არის სითხის შიდა წინააღმდეგობა ნაკადის მიმართ. ეს იზრდება, როგორც ტემპერატურა იზრდება. მისაღები ჰიდრავლიკური სითხე უნდა ჰქონდეს დგუში, სარქველები და ტუმბოების კარგი დალუქვა, მაგრამ არ უნდა იყოს ისეთი სქელი, რომ ხელი შეუშალოს სითხის დინებას.

მაღალი სიბლანტის მქონე სითხეებმა შეიძლება გამოიწვიოს ენერგიის დაკარგვა და უფრო მაღალი სამუშაო ტემპერატურა. ზედმეტად გამხდარი სითხე შეიძლება გამოიწვიოს მოძრავი ნაწილების გადაჭარბებული ცვეთა.

ქიმიური სტაბილურობა - ჰიდრავლიკური სითხე უნდა იყოს ქიმიურად სტაბილური. მან უნდა გაუძლოს დაჟანგვას და იყოს სტაბილური მკაცრი მუშაობის პირობებში, როგორიცაა მაღალი ტემპერატურა. მაღალ ტემპერატურაზე ხანგრძლივი პერიოდის მუშაობამ შეიძლება შეამციროს სითხის სასარგებლო სიცოცხლე.

Ციმციმა - ციმციმის წერტილი არის ტემპერატურა, როდესაც სითხე გადაიქცევა ორთქლში საკმარისი მოცულობით, რომ აალდეს ან ალი შეხდეს ალასთან. ჰიდრავლიკურ სითხეებს სჭირდება მაღალი ციმციმი წერტილი წვის წინააღმდეგობის გაწევისა და ნორმალურ ტემპერატურაზე აორთქლების დაბალი ხარისხის გამოსავლენად.

ცეცხლის წერტილი - ცეცხლის წერტილი არის ტემპერატურა, როდესაც სითხე ორთქლდება საკმარის მოცულობაში, რომ აალდება ალის ზემოქმედებისას და განაგრძოს წვა. ისევე, როგორც ციმციმის წერტილი, მისაღები ჰიდრავლიკური სითხე უნდა ჰქონდეს მაღალი ცეცხლის წერტილი.

პნევმატური სისტემები ჰიდრავლიკური სისტემების მსგავსია, მაგრამ ისინი ენერგიის გადასაცემად სითხის ნაცვლად იყენებენ შეკუმშულ ჰაერს. ისინი ენერგიის გასაკონტროლებლად და მოძრავი მოწყობილობების ამოქმედებისათვის ეყრდნობიან შეკუმშული ჰაერის მუდმივ წყაროს.

მწარმოებელი ქარხნები იყენებენ შეკუმშულ ჰაერს პნევმატური საბურღი და წნეხების გასატარებლად, საგნების ასამაღლებლად და მასალების გადასაადგილებლად. ფაბრიკაციის მაღაზიები იყენებენ პნევმატურ მანქანას დაუმთავრებელი პროდუქტების დასაწყობებლად შედუღების, დუღილის და ფორმირებისთვის.

Ჰაერის კომპრესორი - ჰაერის კომპრესორი ატმოსფეროდან გამოჰყავს ჰაერი, ახდენს მას ზეწოლას და შეკუმშულ ჰაერს ინახავს ავზში გადაცემის სისტემაში გამოსაყოფად.

პრემიერ მძღოლი - მთავარი დრაივერი, მაგალითად ელექტროძრავა ან გაზზე მომუშავე ძრავა, უზრუნველყოფს ენერგიას კომპრესორში.

საკონტროლო მოწყობილობები - სარქველები არეგულირებენ წნევას და აკონტროლებენ დინებას და მიმართულებას.

Საჰაერო ტანკი - ავზი იკავებს შეკუმშულ ჰაერს მექანიკური მოწყობილობებისთვის მისაწოდებლად.

აქტუატორები - ეს არის მოწყობილობები, რომლებიც ენერგიას შეკუმშული ჰაერიდან იღებენ და გარდაქმნიან მას მექანიკურ მოძრაობებში.

გადაცემის სისტემა - მილებისა და მილების ქსელი აწვდის შეკუმშულ ჰაერს აქტუატორებზე.

ეფექტურობა - ჰაერის მიწოდება უფასოა და შეუზღუდავი. შეკუმშული ჰაერის შენახვა, ტრანსპორტირება მარტივია და მისი გარემოში გათავისუფლება შესაძლებელია ძვირადღირებული მკურნალობის გარეშე.

მარტივი დიზაინი - პნევმატური სისტემის კონფიგურაცია და კომპონენტები მარტივი დიზაინისაა და მათი შენარჩუნება ადვილია. ისინი უფრო გამძლეა და ადვილად არ ზიანდება.

უფრო მაღალი სიჩქარით მუშაობის შესაძლებლობა - პნევმატურ სისტემებს შეუძლიათ უფრო სწრაფი ციკლის მოქმედება მოახდინონ, მაგალითად, შეფუთვის საწარმოო ხაზებში. წრფივი და რხევითი მოძრაობების რეგულირება მარტივია წნევის მარეგულირებელი სარქვლის გამოყენებით, ნაკადის სიჩქარისა და წნევის გასაკონტროლებლად.

სისუფთავე - არ შეიძლება ჰიდრავლიკური სითხეების გაჟონვის რისკი, რომლებიც გარემოს აბინძურებს. პნევმატური სისტემები სასურველია სამუშაო ადგილებში, სადაც საჭიროა სისუფთავის მაღალი დონე. გამონაბოლქვი საჰაერო მოწყობილობები ასუფთავებს ატმოსფეროში გამომავალ ჰაერს.

ნაკლებად ძვირი - პნევმატური კომპონენტები ნაკლებად ძვირია და შეკუმშული ჰაერი ფართოდ არის ხელმისაწვდომი წარმოების ადგილებში. სარემონტო ხარჯები ნაკლებია ჰიდრავლიკურ სისტემებთან შედარებით.

უსაფრთხო მუშაობა - პნევმატური სისტემების გამოყენება უსაფრთხოა აალებად გარემოში, ხანძრის ან აფეთქებებისგან საშიშროების გარეშე. გადატვირთვისას პნევმატური კომპონენტები არ გადახურდება და არ იწვის.

შეუძლია ფუნქციონირება მკაცრ გარემოში - მტვერი, მაღალი ტემპერატურა და კოროზიული გარემო ნაკლებად მოქმედებს ჰიდრავლიკასთან შედარებით პნევმატურ სისტემებზე.

შემცირდა ძალა - პნევმატური სისტემები, როგორც წესი, მუშაობენ 150 psi– ზე ნაკლები და ააქტიურებენ ნაკლებ მთლიან ძალას. პნევმატური ცილინდრები, როგორც წესი, მცირეა და არ აქვთ ძალა მძიმე ტვირთის გადასატანად.

ხმაურიანი - ჰაერის კომპრესორები უფრო მეტ ხმაურს წარმოქმნიან, ხოლო შეკუმშული ჰაერი ხმაურიანია, როდესაც ის გააქტიურებულია ამოძრავებისგან.

უხეში მოძრაობა - იმის გამო, რომ ჰაერი იკუმშება, პნევმატური ამძრავების მოძრაობა შეიძლება იყოს უხეში, რაც ამცირებს სისტემის მოძრაობის სიზუსტეს. დგუშის სიჩქარე არათანაბარია. ჰიდრავლიკის მოძრაობები უფრო გლუვია.

საჭიროა ჰაერის წინასწარი მკურნალობა - გამოყენებამდე საჭიროა ჰაერის დამუშავება წყლისა და მტვრის ნაწილაკების მოსაშორებლად. თუ ეს არ გაკეთებულა, კონტროლის მოწყობილობებსა და მოძრავ კომპონენტებს შორის გაზრდილი ხახუნის ნაწილი აცლის ნაწილს და მოითხოვს ნაადრევ შეკეთებას ან შეცვლას.

ჰიდრავლიკური აქტივატორები უფრო შესაფერისია იმ მოქმედებებისთვის, რომლებსაც დიდი ძალა სჭირდება. ისინი მკაცრია და შეუძლიათ 25-ჯერ მეტი ძალის წარმოქმნა, ვიდრე იმავე ზომის დგუშიანი პნევმატური აქტივატორი. ჰიდრავლიკურ სისტემებს ასევე შეუძლიათ 4000 psi– მდე მუშაობა. პნევმატური აქტივატორები ჩვეულებრივ 150 psi– ზე ნაკლებია.

ჰაერისა და წნევის დანაკარგების შეკუმშვა ამცირებს პნევმატური სისტემების ეფექტურობას. კომპრესორი მუდმივად უნდა მუშაობდეს ხაზებში ზეწოლის შესანარჩუნებლად მაშინაც კი, როდესაც აქტუატორები არ მოძრაობენ; ჰიდრავლიკურ სისტემებს მუდმივი წნევის შენარჩუნება შეუძლიათ ტუმბოს მუშაობის გარეშე.