ასაავტომობილოუბრალო ფიზიკური თვალსაზრისით არის ყველაფერი, რაც ენერგიას გადააქცევს რაიმე სახის მანქანის ნაწილების გადასაადგილებლად, იქნება ეს ავტომობილი, სტამბა თუ თოფი. მოტორს მოეთხოვება რამე ყოველდღიურ სიტუაციაში გადაადგილება, რომ სამყარო დაუყოვნებლივ გახეხოს ამოუცნობი, გარკვეულწილად კომიკური გაჩერებამდე, თუ მოქმედი ყველა ძრავი ერთდროულად ჩუმად იქნებოდა დრო
მას შემდეგ, რაც ძრავები თანამედროვე ადამიანის საზოგადოებაში ყველგან არის გავრცელებული, საუკუნეების განმავლობაში დედამიწის ინჟინრებმა აწარმოეს სხვადასხვა ტიპის შესაბამისი ტექნოლოგიური სტანდარტებისა. მაგალითად, სანამ ხალხი შეძლებდა გლობალური მასშტაბის ელექტროენერგიის გამოყენებას და გამოყენებას მე -20 საუკუნის დასაწყისიდან მოყოლებული, მატარებლების დიდი ძრავები ენერგიით იკვებებოდა ნახშირის წვის შედეგად.
- ძრავები ძრავების ქვეჯგუფია, მაგრამ ყველა ძრავა არ არის ძრავა.
ბევრი ძრავაააქტივატორები, რაც ნიშნავს, რომ ისინი მოძრაობას ბრუნვის მომენტის გამოყენებით აყენებენ. დიდი ხნის განმავლობაში, ჰიდრავლიკური აქტივატორების თხევადი ენერგია იყო დღის სტანდარტი. 21-ე საუკუნის ელექტრომოძრავებებში მიღწეულ პროგრესთან ერთად, ელექტროენერგიის სიმრავლით და უმარტივესი კონტროლით, ამ ტიპის ელექტროძრავებს სარგებელი აქვთ. აშკარად აღემატება ერთი მეორეს და ეს დამოკიდებულია სიტუაციაზე?
ჰიდრავლიკური სისტემების მიმოხილვა
თუ ოდესმე იყენებდით იატაკის ჯეკს ან მართავდით მანქანას, რომელსაც გააჩნია ძრავის მუხრუჭები ან საჭის გამაძლიერებელი, ალბათ გაგიკვირდებათ მარტივად რომლითაც შეგიძლიათ გადაადგილება მასის რაოდენობა, რომელიც მონაწილეობს ამ ფიზიკურ ოპერაციებში, ერთი შეხედვით მცირედით ძალისხმევა. (მეორეს მხრივ, შესაძლოა თქვენ ძალიან მოგხიზლათ გზის პირას საბურავის შეცვლის ამოცანა და ასეთ იდეებს რეალურ დროში შეაწუხებდით).
ეს ამოცანები და მრავალი სხვა საერთო ამოცანა შესაძლებელი ხდება შემდეგის გამოყენებითჰიდრავლიკური სისტემები. ჰიდრავლიკაფიზიკის ის დარგია, რომელიც დაკავშირებულია მექანიკურ თვისებებთან და დინამიური სითხეების პრაქტიკულ გამოყენებებთან (სითხეები მოძრაობაში). ჰიდრავლიკური სისტემები არ "ქმნიან" ენერგიას, არამედ გარდაქმნიან მას სასურველ ფორმაში გარე წყაროდან, რომელსაც ეწოდება aმთავარი მოძრავი.
ჰიდრავლიკის შესწავლა შედგება ორი ძირითადი მიმართულებისაგან.ჰიდროდინამიკაარის სითხეების გამოყენებამაღალი დინება(დინამიური ნიშნავს "მოძრაობას")და დაბალი წნევასამუშაოს შესრულება. "ძველი სკოლის" ქარხნები აწარმოებენ ენერგიას მოედინება წყლის დინებაში, რომ მარცვლეულის ამგვარი ფორმირება მოხდეს.ჰიდროსტატიკაამის საპირისპიროდ, სითხეების გამოყენებაამაღალი წნევა და დაბალი დინება(სტატიკური ნიშნავს "დგომას") სამუშაოს შესასრულებლად. რა საფუძველი აქვს ფიზიკურ ენაში ამ ვაჭრობას?
ძალა, სამუშაო და ტერიტორია
ფიზიკა, რომელიც საფუძვლად უდევს ჰიდრავლიკური ძრავების სტრატეგიულ გამოყენებას, მდგომარეობს ძალის გამრავლების კონცეფციაში. სისტემაში შესრულებული წმინდა სამუშაო არის გამოყენებული წმინდა ძალის პროდუქტი და ძალის ობიექტი მოძრაობს მანძილზე:
W_ {net} = F_ {net} d
ეს ნიშნავს, რომ ფიზიკური დავალებისთვის გამოყოფილი სამუშაოს გარკვეული მოცულობისთვის შეიძლება საჭირო ძალა იყოს შემცირდება ძალის გამოყენებაში ჩართული მანძილის გაზრდით, რაც შეიძლება გაკეთდეს a ხრახნიანი.
ეს პრინციპი ვრცელდება ხაზოვანიდან ორგანზომილებიან სიტუაციებამდე და ურთიერთობიდან
P = \ frac {F} {A}
სადაც P = წნევა N / m- ში2, F = ძალა ნიუტონში და A = ფართობი მ-ში2. ჰიდრავლიკურ სისტემაში, რომელშიც წნევა P მუდმივად დგას, რომელსაც აქვს ორი დგუშის ცილინდრი A განივი სექციით1 და ა2, ეს იწვევს ურთიერთობას
\ frac {F_1} {A_1} = \ frac {F_2} {A_2} \ text {ან} F_1 = \ frac {A_1} {A_2} F_2
ეს ნიშნავს, რომ როდესაც გამოდის დგუში A2 უფრო დიდია ვიდრე შეყვანის დგუში A1, შეყვანის ძალა პროპორციულად ნაკლები იქნება გამომავალ ძალაზე. მართალია, ეს არ არის იგივე, რაც არაფრის შოვნაა, ეს არის მნიშვნელოვანი აქტივი ბევრ თანამედროვე საავტომობილო წყობაში.
ელექტროძრავის საფუძვლები
ელექტროძრავა იყენებს იმ ფაქტს, რომ მაგნიტური ველი ახდენს ძალას მოძრავ ელექტრულ მუხტებზე ან მიმდინარეობაზე. გამტარ მავთულის მბრუნავი ხვია მოთავსებულია ელექტრომაგნიტის პოლუსებს შორის ისე, რომ მაგნიტური ველი იწვევს ბრუნვას, რომელიც იწვევს კოჭის ღერძის გარშემო გადატრიალებას. ეს მბრუნავი ლილვი შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვადასხვა სახის სამუშაოს შესასრულებლად, საერთო ჯამში, ელექტროძრავები გარდაქმნიან ელექტროენერგიას მექანიკურ ენერგიად.
ჰიდრავლიკური ძრავები: დისკუსიის ტიპები
ჰიდრავლიკური ძრავის მთავარი მოძრავი არის ტუმბო, რომელიც სისტემის მილებში სითხის (ხშირად ზეთის) წინააღმდეგ ეწევა. ეს თხევადი შეუსაბამოა და თავის მხრივ უბიძგებს დგუშს ცილინდრის შიგნით, რომელსაც ჰიდრავლიკური სითხე აქვს ორივე მხრიდან.
დგუში მოძრაობს და გარდამტეხად გარდაიქმნება მბრუნავ მოძრაობაში, ხოლო დგუშის გამოსასვლელი მხარის სითხე მუდმივად უბრუნდება წყალსაცავს. სისტემაში წნევა შენარჩუნებულია მუდმივად (თუ არ არის საჭირო მისი შეცვლა ძრავის გამომუშავებაზე გავლენის მოსახდენად) სარქველების სტრატეგიული განაწილებისა და დროის მიხედვით.
სხვადასხვა სიტუაციებში განლაგებული ჰიდრავლიკური ძრავების ტიპები მოიცავს გარე სიჩქარის ძრავებს, ღერძულ დგუშის ძრავებს და რადიალურ დგუშის ძრავებს. ჰიდრავლიკური ძრავები ასევე გამოიყენება ზოგიერთ ელექტრონულ წრეში, ასევე ტუმბოს ძრავის კომბინაციებში.
ჰიდრავლიკური vs. ელექტროძრავა: დადებითი და უარყოფითი მხარეები
რატომ გამოვიყენოთ ჰიდრავლიკური ძრავა გაზის ძრავა თუ ელექტროძრავა? თითოეული ტიპის ძრავის უპირატესობები და უარყოფითი მხარეები იმდენად მრავალრიცხოვანია, რომ გათვალისწინებულია თითოეული ცვლადი საკუთარ უნიკალურ სცენარში.
ჰიდრავლიკური ძრავების უპირატესობები:
ჰიდრავლიკური ძრავების მთავარი უპირატესობა ის არის, რომ მათი გამოყენება შესაძლებელია ძალზე მაღალი ძალების წარმოსაქმნელად შეყვანის ძალებთან მიმართებაში. ეს არის ჩვეულებრივი (არაჰიდრავლიკური) მექანიკის ვითარების ანალოგი, სადაც ბერკეტებისა და ამძრავების გეომეტრია შეიძლება "დამუშავდეს" მსგავსი სარგებელისთვის.
ჰიდრავლიკური ძრავები მუშაობენ შეუსაბამო სითხეების გამოყენებით, რაც საშუალებას იძლევა უფრო მკაცრი კონტროლი მოხდეს ძრავაზე და, ამრიგად, მოძრაობის სიზუსტის უფრო მაღალი ხარისხი. ისინი ძალიან სასარგებლოა მძიმე მობილური აღჭურვილობისთვის (მაგალითად, სატვირთო მანქანებისთვის).
ჰიდრავლიკური ძრავების ნაკლოვანებები:
ჰიდრავლიკური ძრავები, როგორც წესი, ყველაზე ძვირფასი ვარიანტია. ჩვეულებრივ თამაშში მყოფი ყველა ზეთი, ისინი არეულობენ მუშაობას, მათი სხვადასხვა ფილტრები, ტუმბოები და ზეთი მოითხოვს შემოწმებას, ცვლილებებს, დასუფთავებას და ჩანაცვლებას. გაჟონვამ შეიძლება გამოიწვიოს უსაფრთხოების და ეკოლოგიური საფრთხეები.
ელექტროძრავების უპირატესობები:
ჰიდრავლიკური წყობის უმეტესობა არ მოძრაობს სწრაფად. ელექტროძრავები ბევრად უფრო სწრაფია (10 მ / წმ-მდე). მათ აქვთ პროგრამირებადი სიჩქარე და გაჩერების პოზიციები, ჰიდრავლიკისგან განსხვავებით, და უზრუნველყოფენ პოზიციონირების მაღალ სიზუსტეს საჭიროების შემთხვევაში. ელექტრონულ სენსორებს შეუძლიათ ზუსტი უკუკავშირი გამოიყენონ მოძრაობასა და ძალაზე, რაც საშუალებას იძლევა უმაღლესი მოძრაობის კონტროლი.
ელექტროძრავების უარყოფითი მხარეები:
ამ ძრავების დაყენება და პრობლემების მოგვარება რთულია სხვა ძრავებთან შედარებით. ძირითადად, მათი მინუსი ის არის, რომ თუ გაცილებით მეტი ძალა გჭირდებათ, გჭირდებათ მნიშვნელოვნად უფრო დიდი და მძიმე ძრავა, განსხვავებით ჰიდრავლიკური ძრავების შემთხვევისგან.
შენიშვნა პნევმატური აქტივატორების შესახებ
პნევმატური და vs. ელექტროძრავები ან ჰიდრავლიკური აქტივატორები ასევე გამოდის ზოგიერთ სიტუაციაში. განსხვავება პნევმატურ და ჰიდრავლიკურ აქტივატორებს შორის არის ის, რომ ჰიდრავლიკური ძრავები იყენებენ სითხეებს, ხოლო პნევმატური ამძრავები იყენებენ გაზებს, ჩვეულებრივ ჩვეულებრივ ჰაერს. (ცნობისთვის, როგორც სითხეები, ასევე გაზები კლასიფიცირებულია როგორცსითხეები.)
პნევმატური აქტივატორები სასარგებლოა იმით, რომ ჰაერი არსებითად ყველგან არის (ან ყოველ შემთხვევაში, ყველგან ადამიანები კომფორტულად მუშაობენ), ამიტომ ჰაერის კომპრესორი არის ის, რაც მთავარი მოძრაობისთვის არის საჭირო. მეორეს მხრივ, ეს ძრავები ძალიან არაეფექტურია შედარებით დიდი დანაკარგების გამო, სითბოსგან სხვა ძრავებისგან.