Hidraulisko un pneimatisko sistēmu definīcija

Atjaunināts 2019. gada 8. februārī

Autors Džims Vudrafs

Atsauksmi iesniedza: Michelle Seidel, B.Sc., LL.B., MBA

Visapkārt mums ir hidrauliskās un pneimatiskās ierīces. Tos izmanto ražošanā, transportā, zemes pārvietošanas aprīkojumā un kopējos transportlīdzekļos, kurus mēs redzam katru dienu.

Jūsu automašīnas bremzes tiek darbinātas hidrauliski; atkritumu vedējs, kas katru nedēļu brauc gar jūsu māju, atkritumu savākšanai izmanto hidraulisko spēku. Strādājot pie automašīnas apakšas, mehāniķis izmanto hidraulisko pacēlāju.

Pneimatiskās sistēmas ir vienlīdz izplatītas. Kravas automašīnās un autobusos tiek izmantotas ar gaisu darbināmas bremzes. Izsmidzināmie krāsotāji krāsas izplatīšanai izmanto saspiestu gaisu. Vai kādreiz no rīta esat kairinājis džekera skaņas? Tā ir pneimatiska mašīna, kas smagi strādā, izmantojot saspiestu gaisu.

1647. gadā franču matemātiķis Blēzs Paskāls izstrādāja šķidruma mehānikas principu, kas pazīstams kā Paskāla likums. Tajā teikts, ka tad, kad spiediens tiek veikts jebkurā vietā ierobežotā šķidrumā, spiediens palielināsies vienādi visos konteinera punktos. Lai cik samocīts šis princips izklausītos, tas ir hidrauliskās sistēmas darbības pamats.

Pieņemsim, ka jums ir dobs cilindrs, kuram ir virzulis ar platību 2 kvadrātcolli, un tas saņem 100 mārciņu lielu ieejas spēku. Tā rezultātā spiediens ir 50 mārciņas uz kvadrātcollu (100 mārciņas / 2 kvadrātcollas).

Šo spiedienu hidrauliskā transmisijas sistēma nodod citam cilindram, kas pazīstams kā izpildmehānisms, kuram ir virzulis ar platību 6 kvadrātcolli. Pie 50 psi šī cilindra izejas spēks tagad ir 300 mārciņas (50 psi X 6 kvadrātcolli).

Paskāla likums dod priekšrocības hidrauliskajām sistēmām. Minimāla ieeja mazā ierīcē var radīt lielāku spēka izvadi lielākā izpildmehānismā. Tas ir vienkāršs veids, kā reizināt izejas spēku, kas ir pietiekams, lai tiktu galā ar lielu slodzi.

Tā kā hidrauliskās sistēmas var darboties pie spiediena līdz vairākiem tūkstošiem psi, izejas spēks pie piedziņas var būt milzīgs. Ar šo lielāku spēka jaudu mehāniskajam izpildmehānismam ir tiesības veikt smagus celšanas, stumšanas un pārvietošanas uzdevumus, piemēram, zemes pārvietošanu.

Hidrauliskā sistēma izmanto pārvades tīklu, lai pārvadātu zem spiediena šķidrumu, kas vada hidrauliskās piedziņas. Hidrauliskais šķidrums spiedienu iegūst no sūkņa, kuru vada galvenais virzītājs, piemēram, elektromotors vai gāzes / dīzeļdzinējs. Eļļu zem spiediena filtrē, mēra un caur pārvades sistēmu izspiež uz izpildmehānismu, lai veiktu kādu darbību. Pēc tam šķidrums zemā spiedienā atgriežas rezervuārā, kur pirms atgriešanās sūknī to notīra un filtrē.

Hidrauliskās sistēmas tiek izmantotas ražošanas un ražošanas rūpnīcās, piemēram, tērauda un automobiļu rūpniecībā, lai darbinātu visu veidu mehāniskās iekārtas. Tos izmanto materiālu pārvietošanai, stumšanai un celšanai tādās nozarēs kā kalnrūpniecība, zemes rakšana un celtniecība.

Hidrauliskā eļļa - Hidrauliskie šķidrumi nav saspiesti un tiem ir zemi uzliesmošanas punkti.

Rezervuārs - Rezervuārs satur sistēmas šķidrumu. Tajā ir vieta šķidruma izplešanai, tas ļauj izplūst šķidrumā iekļuvušajam gaisam un palīdz šķidrumam atdzist. No rezervuāra uz sūkni plūst šķidrums, kas to izspiež caur cauruļvadu tīklu un galu galā atkal uz rezervuāru.

Filtrēšanas ierīces - Mazas metāla daļiņas un citi svešķermeņi parasti nonāk šķidrumā. Lai noņemtu šīs svešās daļiņas, hidrauliskajā sistēmā tiek izmantoti vairāki filtri un sietiņi. Šķidruma piesārņojums ir viens no visbiežāk sastopamajiem hidrauliskās sistēmas problēmu avotiem.

Galvenais virzītājs - Šķidruma sūkņa darbināšanai tiek izmantoti elektromotori vai ar gāzi darbināmi dīzeļdzinēji.

Sūknis - Sūknis izvelk šķidrumu no rezervuāra un izspiež to caur spiediena regulēšanas vārstu un izvada no pārvades tīkla uz izpildmehānismiem.

Savienotāji - Tīkls, kas sastāv no caurulēm, caurulēm un elastīgām šļūtenēm, transportē šķidrumu uz mehāniskajiem izpildmehānismiem.

Vārsti - Dažādi vārsti kontrolē šķidruma plūsmas daudzumu, tā spiedienu un virzienu.

Piedziņas - Piedziņas ir ierīces, kas veic darba kustības. Tie var būt rotējoši, piemēram, hidrauliskais motors, vai lineāri, piemēram, cilindrs.

Hidrauliskajai sistēmai ir daudz priekšrocību salīdzinājumā ar pneimatiskām un cita veida mehāniskām piedziņas sistēmām, jo ​​tā:

• Izmanto mazus komponentus lielu spēku pārvietošanai ar vienmērīgu jaudu.
• Ir izpildmehānismi, kas spēj precīzi pozicionēt.
• Spēj startēt ar lielām sākotnējām slodzēm.
• Izveido vienmērīgas un vienmērīgas kustības ar dažādu slodzi, jo šķidrumi nav saspiežami un plūsmas ātrumu var precīzi kontrolēt ar vārstiem.
• Nodrošina vienmērīgu jaudu mērenā ātrumā, salīdzinot ar pneimatiskajām sistēmām.
• Ir viegli vadāms un regulējams ar spiediena, virziena un plūsmas vadības vārstiem.
• Viegli un ātri izkliedē siltumu.
• Labi darbojas karstā vidē.

• Sūkņi, vārsti, pārvades tīkli un izpildmehānismi ir dārgi.
• Viņi var piesārņot darba vietu ar noplūdēm, kas var izraisīt negadījumus vai ugunsgrēkus.
• Tie nav piemēroti braukšanai ar lielu ātrumu.
• Hidrauliskie šķidrumi ir jutīgi pret netīrumu piesārņojumu, un tie regulāri jāpārbauda.
• Augstspiediena cauruļu plīsumi var izraisīt traumas.
• Hidraulisko šķidrumu darbība ir atkarīga no temperatūras izmaiņām, kas var izraisīt viskozitātes izmaiņas.

Visizplatītākie hidrauliskie šķidrumi ir balstīti uz minerāleļļām, polialfaolefīniem un fosfātu esteriem to zemās saspiežamības dēļ. Ūdens nav piemērots, jo tas var sasalt aukstā temperatūrā un vārīties augstās temperatūrās. Ūdens var izraisīt arī koroziju un rūsēšanu.

1. Pārvada spēku un spēku caur vadītāju līnijām izpildmehānismiem, lai veiktu darba kustību.
2. Eļļojiet ķēdes komponentus, ierīces, vārstus un izpildmehānismus.
3. Darbojieties kā dzesēšanas šķidrums, pārnesot siltumu prom no visiem karstajiem punktiem sistēmā.
4. Blīvējiet atstarpes starp kustīgajām daļām, lai palielinātu efektivitāti un samazinātu siltumu no pārmērīgas noplūdes.

Dažas hidrauliskā šķidruma īpašības un īpašības ir šādas:

Viskozitāte - Viskozitāte ir šķidruma iekšējā pretestība plūsmai. Temperatūrai paaugstinoties, tā palielinās. Pieņemamam hidrauliskajam šķidrumam jāspēj nodrošināt labu virzuļa, vārstu un sūkņu blīvējumu, bet tas nedrīkst būt tik biezs, ka kavē šķidruma plūsmu.

Šķidrumi ar augstu viskozitāti var izraisīt jaudas zudumu un augstāku darba temperatūru. Pārāk plāns šķidrums var izraisīt kustīgu daļu pārmērīgu nodilumu.

Ķīmiskā stabilitāte - Hidrauliskajam šķidrumam jābūt ķīmiski stabilam. Tam ir jāiztur oksidēšanās un jābūt stabilam smagos darba apstākļos, piemēram, augstā temperatūrā. Ilgstoša darbība augstā temperatūrā var saīsināt šķidruma kalpošanas laiku.

Uzliesmošanas temperatūra - Uzliesmošanas temperatūra ir temperatūra, kad šķidrums pārvēršas par tvaiku pietiekamā tilpumā, lai uzliesmotu vai mirgot, saskaroties ar liesmu. Hidrauliskajiem šķidrumiem ir nepieciešams augsts uzliesmošanas punkts, lai izturētu pret sadegšanu un normālā temperatūrā iztvaiko.

Ugunsgrēka punkts - Ugunsgrēka temperatūra ir temperatūra, kurā šķidrums iztvaiko pietiekamā tilpumā, lai liesmas iedarbībā aizdegtos un turpinātu degt. Tāpat kā uzliesmošanas temperatūrā, arī pieņemamam hidrauliskajam šķidrumam jābūt ar augstu ugunsgrēka temperatūru.

Pneimatiskās sistēmas ir līdzīgas hidrauliskajām sistēmām, taču enerģijas pārvadei tās izmanto saspiestu gaisu, nevis šķidrumu. Viņi paļaujas uz pastāvīgu saspiesta gaisa avotu, lai kontrolētu enerģiju un iedarbinātu kustības ierīces.

Ražošanas rūpnīcas izmanto saspiestu gaisu, lai darbinātu pneimatiskās urbjmašīnas un preses, kā arī celtu priekšmetus un pārvietotu materiālus. Ražošanas veikali izmanto pneimatisko mašīnu, lai turētu nepabeigtus izstrādājumus metināšanas, cietlodēšanas un formēšanas darbiem.

Gaisa kompresors - Gaisa kompresors piesaista gaisu no atmosfēras, rada spiedienu un uzglabā saspiesto gaisu tvertnē, lai to izvadītu pārvades sistēmā.

Galvenais šoferis - Galvenais vadītājs, piemēram, elektromotors vai ar gāzi darbināms motors, nodrošina gaisa kompresora jaudu.

Vadības ierīces - vārsti regulē spiedienu un kontrolē plūsmu un virzienu.

Gaisa tvertne - Tvertne satur saspiestu gaisu piegādei uz mehāniskām ierīcēm.

Piedziņas - Tās ir ierīces, kas uzņem enerģiju no saspiesta gaisa un pārveido to mehāniskās kustībās.

Pārraides sistēma - cauruļu un cauruļu tīkls saspiestu gaisu transportē uz izpildmehānismiem.

Efektivitāte - Gaisa padeve ir brīva un neierobežota. Saspiestu gaisu ir viegli uzglabāt, transportēt, un to var izlaist vidē bez dārgām procedūrām.

Vienkāršs dizains - Pneimatiskās sistēmas konfigurācijai un komponentiem ir vienkāršs dizains, un tos ir viegli uzturēt. Tie ir izturīgāki un nav viegli sabojājami.

Spēja darboties ar lielāku ātrumu - Pneimatiskās sistēmas var darbināt izpildmehānismus ātrākos ciklos, piemēram, iepakojuma ražošanas līnijās. Lineāras un svārstīgas kustības ir viegli pielāgojamas, izmantojot spiediena regulēšanas vārstu, lai kontrolētu plūsmas ātrumu un spiedienu.

Tīrība - Nav risku noplūst hidrauliskos šķidrumus, kas piesārņo vidi. Pneimatiskās sistēmas dod priekšroku darba vietās, kur nepieciešama augsta līmeņa tīrība. Izplūdes gaisa ierīces attīra gaisu, kas atkal nonāk atmosfērā.

Lētāk - Pneimatiskie komponenti ir lētāki, un ražošanas apgabalos ir plaši pieejams saspiests gaiss. Uzturēšanas izmaksas ir zemākas, salīdzinot ar hidrauliskajām sistēmām.

Drošāk darboties - Pneimatiskās sistēmas ir droši lietojamas viegli uzliesmojošā vidē bez uguns vai sprādziena briesmām. Pneimatiskie komponenti nepārkarst un neaizdegas, ja tie ir pārslogoti.

Spēj darboties skarbās vidēs - Putekļi, augsta temperatūra un kodīga vide mazāk ietekmē pneimatiskās sistēmas, salīdzinot ar hidrauliku.

Samazināta jauda - Pneimatiskās sistēmas parasti darbojas zem 150 psi un nodrošina mazāku kopējo spēku uz izpildmehānismiem. Pneimatiskie cilindri parasti ir mazi, un tiem nav spēka izturēt lielas slodzes.

Trokšņains - Gaisa kompresori rada lielāku troksni, un saspiests gaiss ir trokšņains, kad to atbrīvo no izpildmehānismiem.

Rupja kustība - Tā kā gaiss ir saspiežams, pneimatisko izpildmehānismu kustība var būt raupja, kas samazina sistēmas kustību precizitāti. Virzuļa ātrumi ir nevienmērīgi. Hidraulikas kustības ir vienmērīgākas.

Nepieciešama gaisa iepriekšēja apstrāde - Pirms lietošanas gaiss ir jāpārstrādā, lai noņemtu ūdens un putekļu daļiņas. Ja tas nav izdarīts, palielināta berze starp vadības ierīcēm un kustīgajiem komponentiem nolietos daļu un prasīs priekšlaicīgu remontu vai nomaiņu.

Hidrauliskās piedziņas ir piemērotākas darbībām, kurām nepieciešams liels spēks. Tie ir izturīgi un spēj radīt pat 25 reizes lielākus spēkus nekā pneimatiskie izpildmehānismi ar tāda paša izmēra virzuli. Hidrauliskās sistēmas var darbināt arī līdz 4000 psi. Pneimatiskie izpildmehānismi parasti ir mazāki par 150 psi.

Gaisa un spiediena zudumu saspiežamība samazina pneimatisko sistēmu efektivitāti. Kompresoram jādarbojas nepārtraukti, lai uzturētu spiedienu līnijās, pat ja izpildmehānismi nekustās; hidrauliskās sistēmas var turēt pastāvīgu spiedienu, nedarbojoties sūknim.