Avariklistiesiog kalbant apie fiziką yra viskas, kas energiją paverčia tam tikrų mašinų dalių judėjimu, ar tai būtų automobilis, spaustuvė ar šautuvas. Varikliai privalo perkelti daiktus tiek daugybėje kasdieninių situacijų, kad pasaulis tuojau pat sumaltų į neatpažįstamą, kiek komišką aklavietę, jei visi veikiantys varikliai tylėtų tuo pačiu laikas.
Kadangi varikliai šiuolaikinėje žmonių visuomenėje yra visur, Žemės inžinieriai per amžius gamino daugybę skirtingų tipų, atitinkančių tos dienos technologinius standartus. Pvz., Prieš tai, kai žmonės nuo 20-ojo amžiaus pradžios sugebėjo panaudoti ir naudoti elektrą pasauliniu mastu, didieji traukinių varikliai buvo varomi garais, deginant anglis.
- Varikliai yra pogrupis variklių, tačiau ne visi varikliai yra varikliai.
Daugelis variklių yrapavaros, tai reiškia, kad jie sukelia judėjimą sukdami sukimo momentą. Ilgą laiką skysčių varoma hidraulinių pavarų galia buvo šios dienos standartas. Tačiau, atsižvelgiant į XXI amžiaus pažangą elektros pavarose kartu su gausia ir lengvai valdoma elektra, šio tipo elektriniai varikliai pelno. Ar vienas yra akivaizdžiai pranašesnis už kitą ir ar tai priklauso nuo situacijos?
Hidraulinių sistemų apžvalga
Jei kada nors naudojatės grindų kėlikliu ar vairavote transporto priemonę, turinčią galinius stabdžius arba vairo stiprintuvą, galbūt nustebote tuo lengvumu, kuriuo galite iš pažiūros nedaug perkelti šių fizinių sandorių masės kiekį pastangos. (Kita vertus, gali būti, kad per daug pasikeitė padanga kelkraštyje, kad galėtum nerimauti dėl tokių idėjų realiu laiku.)
Šios ir daugelis kitų įprastų užduočių yra įmanomos naudojanthidraulinės sistemos. Hidraulikayra fizikos šaka, susijusi su dinaminių skysčių (judančių skysčių) mechaninėmis savybėmis ir praktiniu naudojimu. Hidraulinės sistemos „nesukuria“ galios, o paverčia ją norima forma iš išorinio šaltinio, vadinamos apagrindinis judintojas.
Hidraulikos tyrimas susideda iš dviejų pagrindinių sričių.Hidrodinamikayra skysčių naudojimasdidelis srautas(dinamiškas reiškia „judėjimas“)ir žemas slėgisdirbti. „Senosios mokyklos“ malūnai panaudoja tekančio vandens srovės energiją tokiu būdu grūdams malti.Hidrostatikai, priešingai, yra skysčių naudojimasaukštas slėgis ir mažas srautas(statinis reiškia „stovintis“) atlikti darbą. Kuo grindžiamas šis kompromisas fizikos kalboje?
Jėga, darbas ir sritis
Fizika, pagrįsta strateginiu hidraulinių variklių naudojimu, slypi jėgos dauginimo koncepcijoje. Sistemoje atliktas grynasis darbas yra panaudotos grynosios jėgos ir jėgos objekto judamo atstumo sandauga:
W_ {net} = F_ {net} d
Tai reiškia, kad atliekant tam tikrą fizinei užduočiai skirtą darbą gali būti jėga, reikalinga jai atlikti sumažintas didinant atstumą, susijusį su jėgos pritaikymu, tai galima padaryti naudojant a posūkius užsukti.
Šis principas tęsiasi nuo linijinių iki dvimatių situacijų ir nuo santykių
P = \ frac {F} {A}
kur P = slėgis N / m2, F = jėga niutonais ir A = plotas m2. Hidraulinėje sistemoje, kurioje slėgis P laikomas pastovus ir kurioje yra du stūmokliniai cilindrai, kurių skerspjūvio plotai A1 ir A2, tai veda į santykius
\ frac {F_1} {A_1} = \ frac {F_2} {A_2} \ text {arba} F_1 = \ frac {A_1} {A_2} F_2
Tai reiškia, kad kai išvesties stūmoklis A2 yra didesnis nei įvesties stūmoklis A1, įėjimo jėga bus proporcingai mažesnė nei išėjimo jėga. Nors tai nėra tas pats, kas ką nors gauti už dyką, tai akivaizdus turtas daugelyje šiuolaikinių variklių.
Elektros variklių pagrindai
Elektros variklis naudoja tai, kad magnetinis laukas veikia jėgą judantiems elektros krūviams arba srovei. Tarp elektromagneto polių dedama besisukanti laidžiosios vielos ritė taip, kad magnetinis laukas suktų sukimo momentą, dėl kurio ritė sukasi apie savo ašį. Šis besisukantis velenas gali būti naudojamas įvairių tipų darbams atlikti, ir apskritai elektros varikliai paverčia elektros energiją mechanine.
Hidrauliniai varikliai: diskusijų tipai
Pagrindinis hidraulinio variklio variklis yra siurblys, kuris stumia sistemos skysčiuose (dažnai alyvoje) esančius sistemos vamzdžius. Šis skystis yra nesuspaustas ir savo ruožtu stumia cilindro viduje esantį stūmoklį, kurio abiejose pusėse yra hidraulinis skystis.
Stūmoklis juda ir "pasroviui" paverčiamas sukamuoju judesiu, o skystis stūmoklio išėjimo pusėje nuolat grąžinamas į rezervuarą. Strateginis vožtuvų paskirstymas ir laikas slėgį sistemoje palaiko pastovų (nebent jis turi būti pakeistas, kad paveiktų variklio galingumą).
Skirtingose situacijose naudojamų hidraulinių variklių tipai yra išoriniai reduktoriai, ašiniai stūmokliniai varikliai ir radialiniai stūmokliniai varikliai. Hidrauliniai varikliai taip pat naudojami kai kuriose elektros grandinėse, taip pat siurblio ir variklio deriniuose.
Hidraulinis vs. Elektrinis variklis: privalumai ir trūkumai
Kodėl verta naudoti hidraulinį variklį vs. dujinis variklis ar elektrinis variklis? Kiekvienos variklio rūšies pranašumų ir trūkumų yra tiek daug, kad reikia atsižvelgti į kiekvieną jūsų unikalaus scenarijaus kintamąjį.
Hidraulinių variklių privalumai:
Pagrindinis hidraulinių variklių privalumas yra tas, kad jie gali būti naudojami generuoti itin dideles jėgas, palyginti su įėjimo jėgomis. Tai yra panašu į įprastos (ne hidraulinės) mechanikos situaciją, kai svertų ir skriemulių geometriją galima „dirbti“ panašiai.
Hidrauliniai varikliai dirba naudojant nesuspaustus skysčius, o tai leidžia griežčiau valdyti variklį ir taip užtikrinti didesnį judėjimo tikslumą. Jie yra labai naudingi sunkiajai mobiliajai įrangai (pvz., Sunkvežimiams).
Hidraulinių variklių trūkumai:
Paprastai brangiausias variantas yra hidrauliniai varikliai. Paprastai naudojant alyvą yra netvarkinga, nes jų įvairiems filtrams, siurbliams ir alyvai reikia tikrinti, keisti, valyti ir keisti. Nutekėjimas gali kelti pavojų saugai ir aplinkai.
Elektrinių variklių privalumai:
Dauguma hidraulinių įrenginių nėra greitai judantys. Elektriniai varikliai yra kur kas greitesni (iki 10 m / s). Jie, priešingai nei hidraulika, turi programuojamą greitį ir stabdymo padėtį, todėl, jei reikia, užtikrina aukštą padėties nustatymo tikslumą. Elektroniniai jutikliai gali suteikti tikslų grįžtamąjį ryšį apie taikomą judesį ir jėgą, leidžiantį nepriekaištingai valdyti judesį.
Elektrinių variklių trūkumai:
Šiuos variklius sudėtinga sumontuoti ir pašalinti jų trikčių šalinimo galimybes, palyginti su kitais varikliais. Dažniausiai jų trūkumas yra tas, kad jei jums reikia daug daugiau jėgos, jums reikia žymiai didesnio ir sunkesnio variklio, skirtingai nei hidraulinių variklių atveju.
Pastaba apie pneumatinius aktyvatorius
Klausimas apie pneumatinius vs. elektrinės pavaros arba hidraulinės pavaros taip pat atsiranda kai kuriose situacijose. Skirtumas tarp pneumatinių ir hidraulinių pavarų yra tas, kad hidrauliniuose varikliuose naudojami skysčiai, o pneumatiniuose pavarose naudojamos dujos, paprastai paprastas oras. (Skysčiai ir dujos, kaip nuoroda, klasifikuojami kaipskysčių.)
Pneumatiniai aktyvatoriai yra naudingi tuo, kad oras iš esmės yra visur (arba bent jau visur, kur žmonės dirba patogiai), todėl pagrindiniam judikliui reikia tik oro kompresoriaus. Kita vertus, šie varikliai yra labai neefektyvūs dėl palyginti didelių šilumos nuostolių, palyginti su kitais varikliais.