Definicija hidravličnih in pnevmatskih sistemov

Posodobljeno 8. februarja 2019

Avtor Jim Woodruff

Recenzirala: Michelle Seidel, univ. Dipl., Univ. Pravo, MBA

Hidravlične in pnevmatske naprave so povsod okoli nas. Uporabljajo se za proizvodnjo, prevoz, opremo za zemeljska dela in običajna vozila, ki jih vidimo vsak dan.

Zavore v vašem avtomobilu se upravljajo hidravlično; smetarsko vozilo, ki tedensko pelje mimo vaše hiše, s pomočjo hidravlike stisne smeti. Vaš mehanik uporablja hidravlično dvigalo, ko dela na spodnji strani vašega avtomobila.

Pnevmatski sistemi so enako razširjeni. Tovornjaki in avtobusi uporabljajo zračno zavore. Slikarji za brizganje uporabljajo stisnjen zrak za širjenje barve. Vas je kdaj zjutraj razdražil zvok kladiva? To je pnevmatski stroj, ki trdo dela s stisnjenim zrakom.

Leta 1647 je francoski matematik Blaise Pascal razvil načelo mehanike tekočin, znano kot Pascalov zakon. Navaja, da se bo pritisk na kateri koli točki zaprte tekočine enakomerno povečal na vsaki točki posode. Naj se to načelo sliši zapleteno, je osnova za delovanje hidravličnega sistema.

Recimo, da imate votel valj z batom s površino 2 kvadratnih centimetrov in ima vhodno silo 100 funtov. To povzroči tlak 50 funtov na kvadratni palec (100 funtov / 2 kvadratnih centimetrov).

Ta hidravlični prenosni sistem ta tlak prenese na drug valj, znan kot aktuator, ki ima bat s površino 6 kvadratnih centimetrov. Pri 50 psi ima ta valj izhodno silo 300 funtov (50 psi X 6 kvadratnih centimetrov).

Pascalov zakon daje prednost hidravličnim sistemom. Minimalni vhod v majhno napravo lahko povzroči večjo izhodno silo v večjem aktuatorju. To je preprost način pomnoževanja izhodne sile, ki zadostuje za obvladovanje velikih obremenitev.

Ker lahko hidravlični sistemi delujejo pri tlakih do nekaj tisoč psi, je izhodna sila na pogonu lahko velika. S tem večjim izhodom sile ima mehanski pogon zdaj možnost izvajanja težkih nalog dvigovanja, potiskanja in premikanja, kot so zemeljska dela.

Hidravlični sistem uporablja prenosno omrežje za prenos tekočine pod pritiskom, ki poganja hidravlične pogone. Tlak v hidravlični tekočini dobi črpalka, ki jo poganja glavni pogon, na primer električni motor ali plinski / dizelski motor. Olje pod pritiskom se filtrira, izmeri in potisne skozi prenosni sistem do pogona, da izvede nekaj dejanj. Nato se tekočina pod nizkim tlakom vrne v rezervoar, kjer se očisti in filtrira, preden se vrne v črpalko.

Hidravlični sistemi se uporabljajo v proizvodnih in proizvodnih obratih, kot sta jeklarska in avtomobilska industrija, za upravljanje vseh vrst mehanske opreme. Uporabljajo se za premikanje, potiskanje in dvigovanje materialov v panogah, kot so rudarstvo, zemeljska dela in gradbeništvo.

Hidravlično olje - Hidravlične tekočine niso stisljive in imajo nizke plamenišča.

Rezervoar - Rezervoar zadržuje tekočino za sistem. Ima prostor za širjenje tekočine, prepušča se zraku, ki se ujame v tekočino, in pomaga tekočini, da se ohladi. Tekočina teče iz rezervoarja do črpalke, ki jo iztisne skozi cevno omrežje in navsezadnje nazaj v rezervoar.

Naprave za filtriranje - Majhni kovinski delci in druge tujke se običajno znajdejo v tekočini. Hidravlični sistem uporablja več filtrov in cedil za odstranjevanje teh tujkov. Onesnaženje s tekočino je eden najpogostejših virov težav v hidravličnem sistemu.

Najboljši gibalec - Za pogon tekočinske črpalke se uporabljajo elektromotorji ali dizelski motorji na plinski pogon.

Črpalka - Črpalka črpa tekočino iz rezervoarja in jo skozi ventil za uravnavanje tlaka iztisne iz prenosnega omrežja do pogonov.

Konektorji - Mreža, sestavljena iz cevi, cevi in ​​gibkih cevi, prenaša tekočino do mehanskih pogonov.

Ventili - Različni ventili nadzorujejo količino pretoka tekočine, njen tlak in smer.

Pogoni - Pogoni so naprave, ki izvajajo delovne gibe. Lahko so vrtljivi, na primer hidravlični motor, ali linearni, kot jeklenka.

Hidravlični sistem ima številne prednosti pred pnevmatskimi in drugimi vrstami mehanskih pogonskih sistemov, ker:

• Uporablja majhne komponente za prenos velikih sil s konstantno izhodno močjo.
• Ima pogone, ki omogočajo natančno pozicioniranje.
• Se lahko zažene pod velikimi začetnimi obremenitvami.
• Omogoča enakomerno in gladko gibanje pri različnih obremenitvah, saj tekočine niso stisljive in je hitrost pretoka mogoče natančno nadzorovati z ventili.
• Zagotavlja konstantno moč pri zmernih hitrostih v primerjavi s pnevmatskimi sistemi.
• Je enostaven za nadzor in regulacijo s tlačnimi, smernimi in regulacijskimi ventili.
• Odvaja toploto enostavno in hitro.
• Dobro deluje v vročem okolju.

• Črpalke, ventili, prenosna omrežja in aktuatorji so dragi.
• Na delovnem mestu lahko onesnažijo s puščanjem, kar lahko povzroči nesreče ali požar.
• Niso primerni za kolesarjenje pri visokih hitrostih.
• Hidravlične tekočine so občutljive na umazanijo in jih je treba redno preizkušati.
• Prelomi visokotlačnih vodov lahko povzročijo poškodbe.
• Delovanje hidravličnih tekočin je funkcija temperaturnih sprememb, ki lahko povzročijo spremembe viskoznosti.

Najpogostejše hidravlične tekočine temeljijo na mineralnih oljih, polialfaolefinih in fosfatnih estrih zaradi njihove nizke stisljivosti. Voda ni primerna, ker lahko v hladnih temperaturah zmrzne in v visokih temperaturah zavre. Voda lahko povzroči tudi korozijo in rjo.

1. Prenesite moč in silo skozi vodniške vodnike na pogone za izvedbo delovnega gibanja.
2. Podmažite komponente, naprave, ventile in pogone v vezju.
3. Delujte kot hladilno sredstvo s prenašanjem toplote stran od vročih točk v sistemu.
4. Zatesnite zračnost med gibljivimi deli, da povečate učinkovitost in zmanjšate toploto zaradi prekomernih uhajanj.

Nekatere lastnosti in značilnosti hidravlične tekočine so naslednje:

Viskoznost - Viskoznost je notranja odpornost tekočine proti toku. Z naraščanjem temperature se poveča. Sprejemljiva hidravlična tekočina mora biti sposobna zagotoviti dobro tesnjenje bata, ventilov in črpalk, vendar ne sme biti tako gosta, da ovira pretok tekočine.

Tekočine z visoko viskoznostjo lahko povzročijo izgubo moči in višje delovne temperature. Pretanka tekočina lahko povzroči prekomerno obrabo gibljivih delov.

Kemijska stabilnost - Hidravlična tekočina mora biti kemično stabilna. Upreti se mora oksidaciji in biti stabilen v težkih pogojih delovanja, kot so visoke temperature. Dolgotrajno delovanje pri visokih temperaturah lahko skrajša življenjsko dobo tekočine.

Plamenišče - Plamenišče je temperatura, ko se tekočina spremeni v paro v zadostni količini, da se vžge ali utripa v stiku s plamenom. Hidravlične tekočine potrebujejo visoko plamenišče, da se uprejo zgorevanju in pri normalnih temperaturah kažejo nizko stopnjo izhlapevanja.

Požarna točka - Točka požara je temperatura, pri kateri tekočina izhlapi v zadostni količini, da se ob plamenu vname in še naprej gori. Tako kot pri plamenišču mora imeti sprejemljiva hidravlična tekočina visoko plamenišče.

Pnevmatski sistemi so podobni hidravličnim sistemom, vendar za prenos moči uporabljajo stisnjen zrak namesto tekočine. Za nadzor energije in aktiviranje naprav za gibanje se zanašajo na stalen vir stisnjenega zraka.

Proizvodni obrati uporabljajo stisnjen zrak za pogon pnevmatskih vrtalnikov in stiskalnic ter za dvigovanje predmetov in premikanje materialov. Izdelovalne delavnice uporabljajo pnevmatski stroj za shranjevanje nedokončanih izdelkov za varjenje, trdo spajkanje in oblikovanje.

Kompresor - Zračni kompresor črpa zrak iz ozračja, ga izvaja pod tlakom in stisnjen zrak shrani v rezervoar za sprostitev v prenosni sistem.

Glavni voznik - Vrhunski voznik, kot je električni motor ali motor na plin, zagotavlja moč zračnemu kompresorju.

Krmilne naprave - Ventili uravnavajo tlak in krmilijo pretok in smer.

Zračni rezervoar - Rezervoar zadržuje stisnjen zrak za dovajanje do mehanskih naprav.

Pogoni - Gre za naprave, ki jemljejo energijo iz stisnjenega zraka in jo pretvorijo v mehanske gibe.

Prenosni sistem - Mreža cevi in ​​stisnjenega zraka transportira do pogonov.

Učinkovitost - Dovod zraka je brezplačen in neomejen. Stisnjen zrak je enostavno shraniti, prevažati in ga je mogoče izpustiti v okolje brez dragih postopkov.

Preprosta oblika - Konfiguracija in sestavni deli pnevmatskega sistema so preproste zasnove in enostavni za vzdrževanje. So bolj trpežne in jih ni enostavno poškodovati.

Sposobnost delovanja pri višjih hitrostih - Pnevmatski sistemi lahko poganjajo pogone v hitrejših ciklih, na primer v proizvodnih linijah embalaže. Linearna in nihajna gibanja je enostavno prilagoditi z uporabo regulacijskega ventila za nadzor pretoka in tlaka.

Čistoča - Ni nevarnosti uhajanja hidravličnih tekočin, ki onesnažujejo okolje. Na delovnih mestih, ki potrebujejo visoko stopnjo čistoče, imajo prednost pnevmatski sistemi. Naprave za izpušni zrak čistijo zrak, ki se sprošča nazaj v ozračje.

Manj drago - Pnevmatski sestavni deli so cenejši, stisnjen zrak pa je široko dostopen na proizvodnih območjih. Stroški vzdrževanja so nižji v primerjavi s hidravličnimi sistemi.

Varnejše za uporabo - Pnevmatski sistemi so varni za uporabo v vnetljivih okoljih brez nevarnosti požara ali eksplozije. Pnevmatski sestavni deli se pri preobremenitvi ne pregrejejo in ne vnamejo.

Lahko deluje v težkih okoljih - Prah, visoke temperature in jedko okolje manj vplivajo na pnevmatike v primerjavi s hidravliko.

Zmanjšana moč - Pnevmatski sistemi običajno delujejo pri manj kot 150 psi in zagotavljajo manj skupne sile na pogone. Pnevmatski cilindri so običajno majhni in nimajo moči za prenašanje težkih obremenitev.

Hrupno - Zračni kompresorji ustvarjajo več hrupa in stisnjen zrak je hrup, ko se sprosti iz pogonov.

Grobo gibanje - Ker je zrak stisljiv, je gibanje pnevmatskih pogonov lahko grobo, kar zmanjša natančnost premikov sistema. Hitrosti bata so neenakomerne. Hidravlična gibanja so bolj gladka.

Potrebujete predhodno obdelavo zraka - Pred uporabo je treba zrak obdelati, da se odstranijo delci vode in prahu. Če tega ne storite, bo večje trenje med krmilnimi napravami in premičnimi komponentami obrabilo del in bo zahtevalo prezgodnje popravilo ali zamenjavo.

Hidravlični pogoni so primernejši za operacije, ki potrebujejo veliko silo. So robustni in lahko ustvarijo sile do 25-krat večje od pnevmatskega pogona z enako velikim batom. Hidravlični sistemi lahko delujejo tudi do 4.000 psi. Pnevmatski pogoni so običajno manjši od 150 psi.

Stisljivost izgub zraka in tlaka zmanjšuje učinkovitost pnevmatskih sistemov. Kompresor mora neprekinjeno delovati, da vzdržuje tlak v ceveh, tudi kadar se pogoni ne premikajo; hidravlični sistemi lahko zadržijo konstanten tlak, ne da bi črpalka delovala.