Amotorsvienkāršā fiziskā izteiksmē ir jebkas, kas enerģiju pārveido par kaut kādas mašīnas daļu pārvietošanu, vai tas būtu automobilis, tipogrāfija vai šautene. No motoriem tiek prasīts pārvietot lietas tik daudzās ikdienas situācijās, ka pasaule nekavējoties sasmalcina līdz neatpazīstamai, nedaudz komiskai apstāšanās vietai, ja visi darbojošie motori klusētu vienlaicīgi laiks.
Tā kā mūsdienu cilvēku sabiedrībā motori ir visuresoši, Zemes inženieri gadsimtu gaitā ir ražojuši vairākus dažādus tipus, kas atbilst mūsdienu tehnoloģiskajiem standartiem. Piemēram, pirms cilvēki no 20. gadsimta sākuma varēja izmantot un izmantot elektroenerģiju pasaules mērogā, lielos vilcienu dzinējus darbināja tvaiki, kas radās, sadedzinot ogles.
- Motori ir dzinēju apakškopa, taču ne visi motori ir motori.
Daudzi motori irizpildmehānismi, kas nozīmē, ka tie izraisa kustību, izmantojot griezes momentu. Ilgu laiku hidraulisko izpildmehānismu piedziņa ar šķidrumu bija dienas standarts. Bet, pateicoties 21. gadsimta attīstībai elektriskajās piedziņās, apvienojumā ar to, ka elektrība ir daudz un viegli vadāma, šāda veida elektromotori gūst labumu. Vai viens ir acīmredzami pārāks par otru, un vai tas ir atkarīgs no situācijas?
Hidraulisko sistēmu pārskats
Ja esat kādreiz izmantojis grīdas domkratu vai vadījis transportlīdzekli, kuram ir spēka bremzes vai stūres pastiprinātājs, iespējams, esat brīnījies ar vieglumu, ar kuru jūs šķietami maz varat pārvietot šajos fiziskajos darījumos iesaistītās masas apjomus pūles. (No otras puses, iespējams, ka esat nomācis riepu ceļa malā, lai reāllaikā apniktu šādas idejas.)
Šie un daudzi citi kopīgie uzdevumi ir iespējami, izmantojothidrauliskās sistēmas. Hidraulikair fizikas nozare, kas nodarbojas ar dinamisko šķidrumu (šķidrumi kustībā) mehāniskajām īpašībām un praktisko izmantošanu. Hidrauliskās sistēmas nevis "rada" jaudu, bet gan pārveido to vēlamajā formā no ārēja avota, ko sauc par agalvenais virzītājs.
Hidraulikas izpēte sastāv no divām galvenajām jomām.Hidrodinamikair šķidrumu lietošanaliela plūsma(dinamisks nozīmē "pārvietošanās")un zems spiediensdarīt darbu. "Vecās skolas" dzirnavas izmanto enerģiju plūstošā ūdens strāvā, lai šādā veidā sasmalcinātu graudus.Hidrostatika, atšķirībā no tā, ir šķidrumu lietošanaaugsts spiediens un zema plūsma(statiski nozīmē "stāvēt"), lai veiktu darbu. Kāds ir šīs fizikas valodas kompromisa pamats?
Spēks, darbs un apgabals
Fizika, kas ir hidraulisko motoru stratēģiskās izmantošanas pamatā, ir spēka reizināšanas jēdziens. Sistēmā veiktais neto darbs ir pielietotā tīrā spēka un spēka objekta pārvietotā attāluma reizinājums:
W_ {net} = F_ {net} d
Tas nozīmē, ka par noteiktu fiziskajam uzdevumam atvēlētā darba apjomu tā izpildei nepieciešamais spēks var būt samazināts, palielinot attālumu, kas saistīts ar spēka pielietošanu, kā to var izdarīt, izmantojot a pagriezienus skrūve.
Šis princips sniedzas no lineārām līdz divdimensiju situācijām un no attiecībām
P = \ frac {F} {A}
kur P = spiediens N / m2, F = spēks ņūtonos un A = laukums m2. Hidrauliskajā sistēmā, kurā spiediens P tiek turēts nemainīgs un kam ir divi virzuļa cilindri ar šķērsgriezuma laukumiem A1 un A2, tas noved pie attiecībām
\ frac {F_1} {A_1} = \ frac {F_2} {A_2} \ text {vai} F_1 = \ frac {A_1} {A_2} F_2
Tas nozīmē, ka, izvadot virzuli A2 ir lielāks nekā ieejas virzulis A1, ieejas spēks būs proporcionāli mazāks par izejas spēku. Lai gan tas nav gluži tas pats, kas kaut ko dabūt par neko, tas ir nepārprotams ieguvums daudzos mūsdienu motora uzstādījumos.
Elektromotoru pamati
Elektromotors izmanto to, ka magnētiskais lauks iedarbojas uz kustīgu elektrisko lādiņu jeb strāvas spēku. Rotējoša vadu spole tiek novietota starp elektromagnēta poliem tā, ka magnētiskais lauks izraisa griezes momentu, kas liek spolei pagriezties ap savu asi. Šo rotējošo vārpstu var izmantot dažāda veida darbu veikšanai, un kopumā elektromotori pārveido elektrisko enerģiju mehāniskajā enerģijā.
Hidrauliskie motori: diskusiju veidi
Hidrauliskā motora galvenais virzītājspēks ir sūknis, kas spiež pret šķidrumu (bieži eļļu) sistēmas caurulēs. Šis šķidrums nav saspiežams, un tas savukārt nospiež pret virzuli cilindra iekšpusē, kura abās pusēs ir hidrauliskais šķidrums.
Virzulis pārvietojas un tiek pārveidots "lejup pa straumi" rotācijas kustībā, savukārt virzuļa izejas pusē esošais šķidrums tiek nepārtraukti atgriezts rezervuārā. Spiediens tiek uzturēts nemainīgs sistēmā (ja vien tas nav jāmaina, lai ietekmētu motora izvadi) ar stratēģisko vārstu sadalījumu un laiku.
Hidraulisko motoru veidi, kas izvietoti dažādās situācijās, ir ārējie zobratu motori, aksiālie virzuļmotori un radiālie virzuļmotori. Hidrauliskos motorus izmanto arī dažu veidu elektriskajās ķēdēs, kā arī sūkņa un motora kombinācijās.
Hidrauliskais vs. Elektromotors: plusi un mīnusi
Kāpēc izmantot hidraulisko motoru vs. gāzes motors vai elektromotors? Katra motora veida priekšrocības un trūkumi ir tik daudz, ka ir jāņem vērā katrs mainīgais jūsu unikālajā scenārijā.
Hidraulisko motoru priekšrocības:
Hidraulisko motoru galvenā priekšrocība ir tā, ka tos var izmantot, lai radītu ārkārtīgi lielus spēkus attiecībā pret ievades spēkiem. Tas ir līdzīgi situācijai parastajā (nehidrauliskajā) mehānikā, kur sviru un skriemeļu ģeometriju var "apstrādāt" ar līdzīgu labumu.
Hidrauliskie motori darbojas, izmantojot nesaspiežamus šķidrumus, kas ļauj stingrāk kontrolēt motoru un tādējādi lielāku kustības precizitāti. Tie ir ļoti noderīgi smagām pārvietojamām iekārtām (piemēram, kravas automašīnām).
Hidraulisko motoru trūkumi:
Hidrauliskie motori parasti ir visdārgākais variants. Ar visu eļļu, kas parasti spēlē, tās ir netīrs darboties, un to dažādajiem filtriem, sūkņiem un eļļai ir nepieciešamas pārbaudes, maiņas, tīrīšana un nomaiņa. Noplūdes var radīt draudus drošībai un videi.
Elektromotoru priekšrocības:
Lielākā daļa hidraulisko iekārtu nav ātri virzāmas. Elektromotori ir daudz ātrāki (līdz 10 m / s). Viņiem ir programmējami ātrumi un apstāšanās pozīcijas, atšķirībā no hidraulikas, un tie nodrošina augstu pozicionēšanas precizitāti, ja nepieciešams. Elektroniskie sensori var sniegt precīzu atgriezenisko saiti par pielietoto kustību un spēku, ļaujot izcili kontrolēt kustību.
Elektromotoru trūkumi:
Šos motorus ir sarežģīti uzstādīt un novērst problēmas, salīdzinot ar citiem motoriem. Pārsvarā to trūkums ir tas, ka, ja jums ir nepieciešams daudz lielāks spēks, jums ir nepieciešams ievērojami lielāks un smagāks motors, atšķirībā no gadījuma ar hidrauliskajiem motoriem.
Piezīme par pneimatiskajiem aktivatoriem
Jautājums par pneimatisko vs. dažās situācijās parādās arī elektriskās piedziņas vai hidrauliskās piedziņas. Atšķirība starp pneimatiskajiem un hidrauliskajiem piedziņām ir tāda, ka hidrauliskajos motoros tiek izmantoti šķidrumi, savukārt pneimatiskajos izpildmehānismos tiek izmantotas gāzes, parasti parasts gaiss. (Atsauces nolūkā gan šķidrumus, gan gāzes klasificē kāšķidrumi.)
Pneimatiskie aktivatori ir izdevīgi, jo gaiss būtībā ir visur (vai vismaz visur, kur cilvēki strādā ērti), tāpēc galvenajam virzītājam ir vajadzīgs tikai gaisa kompresors. No otras puses, šie motori ir ļoti neefektīvi, jo ir salīdzinoši lieli zaudējumi, ko rada siltums, salīdzinot ar citiem motoru veidiem.