Amotorv jednoduchom fyzickom zmysle je všetko, čo premieňa energiu na pohyb častí nejakého druhu stroja, či už je to automobil, tlačiarenský lis alebo puška. Od motorov sa vyžaduje, aby hýbali vecami v toľkých každodenných situáciách, ktoré by svet okamžite zomreli na nepoznanie, trochu komické zastavenie, keby každý prevádzkovaný motor stíchol súčasne čas.
Pretože motory sú v modernej ľudskej spoločnosti všadeprítomné, inžinieri Zeme v priebehu storočí vyrobili množstvo rôznych typov zodpovedajúcich technologickým štandardom tej doby. Napríklad predtým, ako ľudia boli schopní využívať a využívať elektrinu v globálnom meradle od začiatku 20. storočia, boli veľké motory vlakov poháňané parou zo spaľovania uhlia.
- Motory sú podmnožinou motorov, ale nie všetky motory sú motormi.
Mnoho motorov jeakčné členy, čo znamená, že indukujú pohyb pomocou krútiaceho momentu. Po dlhú dobu bol hydraulický pohon poháňaný kvapalinou denným štandardom. Ale s pokrokom v 21. storočí v elektrických akčných členoch, v kombinácii s bohatou a ľahko ovládateľnou elektrinou, majú elektrické motory tohto typu zisky. Je niekto jednoznačne nadradený tomu druhému a záleží to na situácii?
Prehľad hydraulických systémov
Ak ste niekedy používali podlahový zdvihák alebo ste riadili vozidlo, ktoré má posilňovač bŕzd alebo posilňovač riadenia, možno ste sa čudovali v ľahkosti, s akou môžete pohybovať množstvami masy zapojenými do týchto fyzických transakcií zdanlivo málo úsilie. (Výmena pneumatiky na ceste vás mohla príliš pohltiť, aby ste sa s takýmito nápadmi trápili v reálnom čase.)
Tieto úlohy a mnoho ďalších bežných úloh umožňuje použitiehydraulické systémy. Hydraulikaje odbor fyziky zaoberajúci sa mechanickými vlastnosťami a praktickým využitím dynamických tekutín (tekutín v pohybe). Hydraulické systémy „nevytvárajú“ energiu, ale ju naopak konvertujú do požadovanej formy z externého zdroja, ktorý sa nazýva ahýbateľ.
Štúdium hydrauliky sa skladá z dvoch hlavných oblastí.Hydrodynamikaje použitie tekutín privysoký prietok(dynamický znamená „pohyblivý“)a nízky tlakrobiť prácu. Mlyny „old-school“ využívajú energiu v prúdiacej vode na mletie obilia týmto spôsobom.Hydrostatika, na rozdiel od toho, je použitie tekutín privysoký tlak a nízky prietok(statický znamená „stojaci“) na vykonávanie práce. Aký je základ tohto kompromisu vo fyzikálnom jazyku?
Sila, práca a oblasť
Fyzika, ktorá je základom strategického využitia hydromotorov, spočíva v koncepcii množenia síl. Čistá práca vykonaná v systéme je súčinom použitej čistej sily a vzdialenosti, ktorou sa objekt sily pohybuje:
W_ {net} = F_ {net} d
To znamená, že na dané množstvo práce pridelenej fyzickej úlohe môže byť potrebná sila sa zmenšuje zväčšením vzdialenosti použitej pri pôsobení sily, čo sa dá urobiť pomocou otočení a skrutka.
Tento princíp siaha od lineárnych až po dvojrozmerné situácie a od vzťahu
P = \ frac {F} {A}
kde P = tlak v N / m2, F = sila v newtonoch a A = plocha v m2. V hydraulickom systéme, v ktorom je tlak P udržiavaný na konštantnej hodnote, ktorý má dva piestové valce s prierezovými plochami A1 a A2, vedie to k vzťahu
\ frac {F_1} {A_1} = \ frac {F_2} {A_2} \ text {alebo} F_1 = \ frac {A_1} {A_2} F_2
To znamená, že keď je výstupný piest A2 je väčší ako vstupný piest A1, bude vstupná sila proporcionálne menšia ako výstupná sila. Aj keď to nie je to isté ako dostať niečo za nič, je to zjavná výhoda v mnohých súčasných motorových zariadeniach.
Základy elektrického motora
Elektromotor využíva skutočnosť, že magnetické pole vyvíja silu na pohybujúce sa elektrické náboje alebo prúd. Rotujúca cievka vodivého drôtu je umiestnená medzi pólmi elektromagnetu takým spôsobom, že magnetické pole indukuje krútiaci moment, ktorý spôsobuje, že sa cievka otáča okolo svojej osi. Tento otočný hriadeľ sa dá použiť na rôzne práce a celkovo elektrické motory premieňajú elektrickú energiu na mechanickú.
Hydraulické motory: typy diskusií
Hlavným motorom hydraulického motora je čerpadlo, ktoré tlačí proti kvapaline (často oleju) v potrubiach systému. Táto kvapalina je nestlačiteľná a postupne tlačí proti piestu vo vnútri valca, ktorý má na obidvoch stranách hydraulickú kvapalinu.
Piest sa pohybuje a je „po prúde“ premenený na rotačný pohyb, zatiaľ čo tekutina na výstupnej strane piestu sa nepretržite vracia do zásobníka. Tlak je v systéme udržiavaný konštantný (pokiaľ nie je potrebné ho meniť, aby sa ovplyvnili výkony motora) strategickým rozložením a načasovaním ventilov.
Medzi typy hydromotorov nasadených v rôznych situáciách patria motory s externým prevodom, motory s axiálnymi piestami a motory s radiálnymi piestami. Hydraulické motory sa používajú aj v niektorých druhoch elektrických obvodov, ako aj v kombináciách čerpadlo-motor.
Hydraulické vs. Elektrický motor: klady a zápory
Prečo používať hydraulický motor vs. plynový motor alebo elektromotor? Výhody a nevýhody každého typu motora sú také početné, že je potrebné brať do úvahy každú premennú vo vašom jedinečnom scenári.
Výhody hydraulických motorov:
Hlavnou výhodou hydraulických motorov je, že sa dajú použiť na generovanie extrémne vysokých síl vo vzťahu k vstupným silám. Je to analogické so situáciou v bežnej (nehydraulickej) mechanike, keď sa dá geometria pák a remeníc „opracovať“ v podobnú výhodu.
Hydraulické motory pracujú s nestlačiteľnými kvapalinami, čo umožňuje prísnejšie riadenie motora a tým aj vyššiu mieru presnosti pohybu. Sú veľmi užitočné pre ťažké mobilné zariadenia (napr. Nákladné vozidlá).
Nevýhody hydraulických motorov:
Najpriaznivejšou možnosťou sú zvyčajne hydraulické motory. So všetkým typickým olejom, ktorý je zvyčajne v hre, je prevádzka neporiadna, pretože jeho rôzne filtre, čerpadlá a olej vyžadujú kontrolu, výmenu, čistenie a výmenu. Úniky môžu spôsobiť nebezpečenstvo pre životné prostredie.
Výhody elektrických motorov:
Väčšina hydraulických nastavení nie je rýchla. Elektromotory sú oveľa rýchlejšie (až 10 m / s). Na rozdiel od hydrauliky majú programovateľné rýchlosti a polohy zastavenia a v prípade potreby poskytujú vysokú presnosť polohovania. Elektronické snímače môžu poskytovať presnú spätnú väzbu o použitom pohybe a sile, čo umožňuje lepšie riadenie pohybu.
Nevýhody elektrických motorov:
Inštalácia a riešenie problémov s týmito motormi je v porovnaní s inými motormi komplikované. Ich nevýhodou je väčšinou to, že ak potrebujete oveľa viac sily, potrebujete podstatne väčší a ťažší motor, na rozdiel od hydromotorov.
Poznámka k pneumatickým aktivátorom
Otázka pneumatických vs. v niektorých situáciách sa objavia aj elektrické alebo hydraulické pohony. Rozdiel medzi pneumatickým a hydraulickým pohonom spočíva v tom, že hydromotory používajú kvapaliny, zatiaľ čo pneumatické pohony využívajú plyny, zvyčajne obyčajný vzduch. (Kvapaliny aj plyny sú pre porovnanie klasifikované akotekutín.)
Pneumatické aktivátory sú výhodné v tom, že vzduch je v podstate všade (alebo aspoň všade, kde ľudia pracujú pohodlne), takže pre hnací stroj je potrebný iba vzduchový kompresor. Na druhej strane sú tieto motory veľmi neefektívne kvôli pomerne veľkým stratám v dôsledku tepla v porovnaní s inými typmi motorov.
