Atnaujinta 2019 m. Vasario 8 d
Autorius Jimas Woodruffas
Peržiūrėjo: Michelle Seidel, B.Sc., LL.B., MBA
Hidrauliniai ir pneumatiniai prietaisai yra aplink mus. Jie naudojami gamyboje, transportavime, žemės kasimo įrangoje ir įprastose transporto priemonėse, kurias matome kiekvieną dieną.
Kokie yra hidraulinių ir pneumatinių sistemų pavyzdžiai?
Jūsų automobilio stabdžiai valdomi hidrauliškai; kas savaitę pro jūsų namus pravažiuojantis šiukšliavežis sunaudoja hidraulinę jėgą šiukšliadėžėms sutvarkyti. Dirbdamas automobilio apačioje, jūsų mechanikas naudoja hidraulinį keltuvą.
Pneumatinės sistemos yra vienodai plačiai paplitusios. Sunkvežimiuose ir autobusuose naudojami oru valdomi stabdžiai. Purškiamieji dažytojai naudoja suslėgtą orą. Ar kada nors ryte jus erzino kūja? Tai pneumatinė mašina, sunkiai dirbanti naudojant suspaustą orą.
Kas yra hidraulinė sistema?
1647 m. Prancūzų matematikas Blaise'as Pascalis sukūrė skysčių mechanikos principą, vadinamą Paskalio dėsniu. Jame teigiama, kad kai slėgis atliekamas bet kuriame uždaro skysčio taške, slėgis vienodai padidės kiekviename indo taške. Kad ir kaip šis principas skambėtų, tai yra hidraulinės sistemos veikimo pagrindas.
Tarkime, kad turite tuščiavidurį cilindrą, kurio stūmoklis yra 2 kvadratinių colių ploto, o jo įėjimo jėga yra 100 svarų. Dėl to slėgis yra 50 svarų už kvadratinį colį (100 svarų / 2 kvadratiniai coliai).
Šį slėgį hidraulinė pavaros sistema perduoda kitam cilindrui, žinomam kaip pavara, kurio stūmoklis yra 6 kvadratinių colių ploto. Esant 50 psi, šio cilindro išėjimo jėga dabar yra 300 svarų (50 psi X 6 kvadratiniai coliai).
Kaip Pascalo įstatymas taikomas hidraulinei sistemai?
Paskalio įstatymas suteikia hidraulinėms sistemoms jų pranašumą. Minimalus įėjimas į mažą prietaisą gali sukelti didesnę jėgos galią didesnėje pavaroje. Tai paprastas būdas padauginti išėjimo jėgą, pakankamą dideliam darbo krūviui atlaikyti.
Kadangi hidraulinės sistemos gali veikti esant slėgiui iki kelių tūkstančių psi, pavaros išėjimo jėga gali būti didžiulė. Su šia didesne jėgos galia mechaninė pavara dabar gali atlikti sunkias kėlimo, stūmimo ir judėjimo užduotis, pvz., Žemės kasimo darbus.
Kaip veikia hidraulinė sistema?
Hidraulinė sistema naudoja perdavimo tinklą suslėgtam skysčiui, kuris varo hidraulines pavaras. Hidraulinis skystis slėgį gauna iš siurblio, kurį varo pagrindinis judesys, pavyzdžiui, elektrinis variklis arba dujų / dyzelinis variklis. Suslėgta alyva filtruojama, matuojama ir per perdavimo sistemą išstumiama į pavarą, kad būtų galima atlikti tam tikrus veiksmus. Vėliau skystis esant žemam slėgiui grįžta į rezervuarą, kur jis valomas ir filtruojamas prieš grįžtant į siurblį.
Hidraulinės sistemos naudojamos gamybos ir gamybos įmonėse, tokiose kaip plieno ir automobilių pramonė, valdyti visų tipų mechaninius įrenginius. Jie naudojami medžiagoms judėti, stumti ir kelti tokiose pramonės šakose kaip kasyba, žemės kasimas ir statyba.
Kokie yra pagrindiniai hidraulinės sistemos komponentai?
Hidraulinis tepalas - Hidrauliniai skysčiai nėra suspaudžiami ir turi silpnus pliūpsnio taškus.
Rezervuaras - Talpykloje telpa sistemos skystis. Jame yra vietos skysčio išsiplėtimui, jis leidžia ištekėti į skystį patekusiam orui ir padeda skysčiui atvėsti. Skystis teka iš rezervuaro į siurblį, kuris jį išstumia per vamzdynų tinklą ir galiausiai atgal į rezervuarą.
Filtravimo įtaisai - Mažos metalo dalelės ir kitos pašalinės medžiagos dažniausiai patenka į skystį. Šioms pašalinėms dalelėms pašalinti hidraulinėje sistemoje naudojami keli filtrai ir filtrai. Skystas užteršimas yra vienas iš labiausiai paplitusių hidraulinės sistemos problemų šaltinių.
Pagrindinis judintojas - Skysčio siurbliui varyti naudojami elektriniai varikliai arba dujiniai dyzeliniai varikliai.
Siurblys - Siurblys ištraukia skystį iš rezervuaro ir priverčia jį per slėgio reguliavimo vožtuvą ir iš perdavimo tinklo į pavaras.
Jungtys - Tinklas, susidedantis iš vamzdžių, vamzdžių ir lanksčių žarnų, perneša skystį į mechanines pavaras.
Vožtuvai - Įvairūs vožtuvai reguliuoja skysčio srautą, jo slėgį ir kryptį.
Pavaros - Pavaros yra prietaisai, atliekantys darbo judesius. Jie gali būti rotaciniai, pavyzdžiui, hidraulinis variklis, arba linijiniai, kaip cilindras.
Kokie yra hidraulinės sistemos pranašumai?
Hidraulinė sistema turi daug privalumų, palyginti su pneumatinėmis ir kitų tipų mechaninėmis pavarų sistemomis, nes:
- Naudoja mažus komponentus, kad perduotų dideles jėgas, kurių galia būtų pastovi.
- Turi pavaras, galinčias tiksliai nustatyti padėtį.
- Geba paleisti esant didelėms pradinėms apkrovoms.
- Sukuria tolygius ir sklandžius judesius esant skirtingai apkrovai, nes skysčiai nėra suspaudžiami, o srautus galima tiksliai valdyti vožtuvais.
- Teikia pastovią galią vidutiniu greičiu, palyginti su pneumatinėmis sistemomis.
- Lengva valdyti ir reguliuoti slėgio, krypties ir srauto reguliavimo vožtuvais.
- Lengvai ir greitai išsklaido šilumą.
- Puikiai veikia karštoje aplinkoje.
Kokie yra hidraulinių sistemų trūkumai?
- Siurbliai, vožtuvai, perdavimo tinklai ir pavaros yra brangūs.
- Jie gali užteršti darbo vietą nuotėkiais, kurie gali sukelti nelaimingus atsitikimus ar gaisrus.
- Jie netinka važiuoti dideliu greičiu.
- Hidrauliniai skysčiai yra jautrūs nešvarumų užterštumui ir turi būti reguliariai tikrinami.
- Aukštojo slėgio linijų plyšimai gali sužeisti.
- Hidraulinių skysčių veikimas yra temperatūros pokyčių, galinčių sukelti klampos pokyčius, funkcija.
Kokios yra hidraulinių skysčių rūšys?
Dažniausiai hidrauliniai skysčiai yra pagrįsti mineralinėmis alyvomis, polialfaolefinais ir fosfatų esteriais dėl mažo jų suspaudžiamumo. Vanduo netinka, nes jis gali užšalti šaltoje temperatūroje ir virti aukštoje temperatūroje. Vanduo taip pat gali sukelti koroziją ir rūdijimą.
Hidrauliniai skysčiai turi keturis tikslus
- Laidų linijomis perduokite jėgą ir jėgą pavaroms atlikti darbo judesį.
- Sutepkite grandinės komponentus, įtaisus, vožtuvus ir pavaras.
- Veikite kaip aušinimo skystis, perduodamas šilumą nuo bet kokių sistemos karštų taškų.
- Sandarinkite tarpelius tarp judančių dalių, kad padidintumėte efektyvumą ir sumažintumėte šilumą dėl perteklinių nuotėkių.
Kokios yra hidraulinio skysčio savybės?
Kai kurios hidraulinio skysčio savybės ir savybės yra šios:
Klampa - Klampa yra vidinis skysčio pasipriešinimas srautui. Kylant temperatūrai ji didėja. Priimtinas hidraulinis skystis turi sugebėti gerai užsandarinti stūmoklį, vožtuvus ir siurblius, tačiau neturi būti toks storas, kad trukdytų skysčio srautui.
Dėl didelio klampumo skysčių gali netekti galios ir pakilti darbinė temperatūra. Per plonas skystis gali per daug nusidėvėti bet kokiomis judančiomis dalimis.
Cheminis stabilumas - Hidraulinis skystis turi būti chemiškai stabilus. Jis turi atsispirti oksidacijai ir būti stabilus esant sunkioms darbo sąlygoms, tokioms kaip aukšta temperatūra. Ilgą laiką dirbant aukštoje temperatūroje, skysčio tarnavimo laikas gali sutrumpėti.
Pliūpsnio temperatūra - Pliūpsnio temperatūra yra temperatūra, kai skystis virsta pakankamo tūrio garais, kad užsidegtų arba blyksėtų liestis. Hidrauliniams skysčiams reikalingas aukštas pliūpsnio taškas, kad būtų atsparus degimui ir esant normalioms temperatūroms garavimas būtų mažas.
Ugnies taškas - Ugnies taškas yra temperatūra, kai skystis garuoja pakankamu tūriu, kad liepsnai veikdamas užsidegtų ir toliau degtų. Kaip ir pliūpsnio temperatūra, priimtinas hidraulinis skystis turi turėti aukštą ugnies tašką.
Kas yra pneumatinė sistema?
Pneumatinės sistemos yra kaip hidraulinės sistemos, tačiau joms perduoti vietoj skysčio naudojamas suspaustas oras. Jie remiasi pastoviu suslėgto oro šaltiniu valdydami energiją ir įjungdami judesio įtaisus.
Gamybos įmonės naudoja suslėgtą orą pneumatiniams grąžtams ir presams valdyti, daiktams kelti ir medžiagoms judėti. Gamybos cechai naudoja pneumatinę mašiną nebaigtiems gaminiams laikyti suvirinimo, litavimo ir formavimo operacijoms atlikti.
Kokie yra pneumatinės sistemos komponentai?
Oro kompresorius - Oro kompresorius pritraukia orą iš atmosferos, jį slėgia ir suspaustą orą kaupia rezervuare, kad jį būtų galima paleisti į perdavimo sistemą.
Pagrindinis vairuotojas - Pagrindinis kompresorius, pavyzdžiui, elektrinis variklis ar dujomis varomas variklis, maitina oro kompresorių.
Valdymo įtaisai - Vožtuvai reguliuoja slėgį ir reguliuoja srautą bei kryptį.
Oro bakas - Cisternoje yra suslėgtas oras, skirtas tiekti į mechaninius įtaisus.
Pavaros - Tai prietaisai, kurie energiją ima iš suslėgto oro ir paverčia ją mechaniniais judesiais.
Perdavimo sistema - Vamzdžių ir vamzdžių tinklas suslėgtą orą perduoda į pavaras.
Kokie yra pneumatinių sistemų pranašumai?
Efektyvumas - Oro tiekimas yra nemokamas ir neribotas. Suslėgtą orą lengva laikyti, transportuoti ir jis gali būti išleistas į aplinką be brangių procedūrų.
Paprastas dizainas - Pneumatinės sistemos konfigūracija ir komponentai yra paprasto dizaino ir lengvai prižiūrimi. Jie yra patvaresni ir nėra lengvai sugadinami.
Galimybė veikti didesniu greičiu - Pneumatinės sistemos gali valdyti pavaras greitesniais ciklais, pavyzdžiui, pakuočių gamybos linijose. Linijinius ir svyruojančius judesius lengva reguliuoti naudojant slėgio reguliavimo vožtuvą srauto greičiui ir slėgiui valdyti.
Švara - Nėra pavojaus nutekėti aplinką teršiantiems hidrauliniams skysčiams. Darbo vietose, kuriose reikalingas aukštas švaros lygis, pirmenybė teikiama pneumatinėms sistemoms. Išmetamo oro įtaisai valo orą, kuris išleidžiamas atgal į atmosferą.
Pigiau - Pneumatiniai komponentai yra pigesni, o suslėgtas oras yra plačiai prieinamas gamybos vietose. Priežiūros išlaidos yra mažesnės, palyginti su hidraulinėmis sistemomis.
Saugiau veikti - Pneumatines sistemas saugu naudoti lengvai užsidegančioje aplinkoje, kur nėra gaisro ar sprogimo pavojaus. Perkraunami pneumatiniai komponentai neperkaitina ir neužsidega.
Geba veikti atšiaurioje aplinkoje - Dulkės, aukšta temperatūra ir ėsdinanti aplinka pneumatinėms sistemoms daro mažesnį poveikį, palyginti su hidraulika.
Kokie yra pneumatinių sistemų trūkumai?
Sumažinta galia - Pneumatinės sistemos paprastai veikia mažesne nei 150 psi įtampa ir suteikia mažesnę bendrą jėgą pavaroms. Pneumatiniai cilindrai paprastai yra maži ir neturi galios atlaikyti didelių apkrovų.
Triukšminga - Oro kompresoriai sukelia daugiau triukšmo, o suslėgtas oras yra triukšmingas, kai jis išleidžiamas iš pavarų.
Grubus judesys - Kadangi oras yra suspaudžiamas, pneumatinių pavarų judėjimas gali būti šiurkštus, o tai sumažina sistemos judesių tikslumą. Stūmoklio greitis nevienodas. Hidraulikos judesiai yra sklandesni.
Reikia iš anksto apdoroti orą - Prieš naudojant orą reikia apdoroti, kad būtų pašalintos vandens ir dulkių dalelės. Jei tai nepadaroma, padidėjusi trintis tarp valdymo įtaisų ir judančių komponentų nusidėvės dalį ir ją reikės iš anksto taisyti ar pakeisti.
Hidraulinės sistemos, palyginti su pneumatinėmis sistemomis
Hidraulinės pavaros labiau tinka operacijoms, kurioms reikia didelės jėgos. Jie yra tvirti ir gali sukelti iki 25 kartų didesnes jėgas nei pneumatinė pavara su tokio paties dydžio stūmokliu. Hidraulinės sistemos taip pat gali veikti iki 4000 psi. Pneumatinės pavaros paprastai yra mažesnės nei 150 psi.
Oro ir slėgio nuostolių suspaudžiamumas sumažina pneumatinių sistemų efektyvumą. Kompresorius turi veikti nuolat, kad palaikytų slėgį linijose, net kai pavaros nejuda; hidraulinės sistemos gali išlaikyti pastovų slėgį, neveikiant siurbliui.