Amotorv preprostem fizičnem smislu je vse, kar energijo pretvarja v premikanje delov neke vrste stroja, pa naj bo to avtomobil, tiskarski stroj ali puška. Motorji morajo premikati stvari v toliko vsakdanjih situacijah, da bi svet takoj zmlel do neprepoznavnega, nekoliko komičnega zatišja, če bi vsak motor v obratovanju hkrati utihnil čas.
Ker so motorji v sodobni človeški družbi vseprisotni, so zemeljski inženirji skozi stoletja ustvarili številne različne vrste, sorazmerne s sodobnimi tehnološkimi standardi. Na primer, preden so ljudje od začetka 20. stoletja naprej lahko izkoriščali in uporabljali elektriko v svetovnem merilu, so veliki motorji vlakov poganjali para iz zgorevanja premoga.
- Motorji so podskupina motorjev, vendar niso vsi motorji motorji.
Veliko motorjev jepogoni, kar pomeni, da povzročajo gibanje z uporabo navora. Dolgo časa je bila moč hidravličnih pogonov na tekoči pogon standard dneva. Toda z napredkom električnih pogonov v 21. stoletju v kombinaciji z veliko elektriko in enostavno krmiljenjem tovrstni elektromotorji vse bolj uspevajo. Ali je eden očitno boljši od drugega in ali je to odvisno od situacije?
Pregled hidravličnih sistemov
Če ste že kdaj uporabljali talno dvigalko ali vozili vozilo z motornimi zavorami ali servo volanom, ste se morda čudili z lahkoto, s katero lahko navidezno malo premikate količine mase, vključene v te fizične transakcije trud. (Po drugi strani pa bi vas naloga zamenjave pnevmatike ob cesti morda preveč razjezila, da bi se s takimi idejami ukvarjali sproti.)
Te in številne druge pogoste naloge omogoča uporabahidravlični sistemi. Hidravlikaje veja fizike, ki se ukvarja z mehanskimi lastnostmi in praktično uporabo dinamičnih tekočin (tekočine v gibanju). Hidravlični sistemi ne "ustvarjajo" moči, temveč jo pretvorijo v želeno obliko iz zunanjega vira, imenovanega apremier.
Študij hidravlike je sestavljen iz dveh glavnih področij.Hidrodinamikaje uporaba tekočin privisok pretok(dinamično pomeni "premikanje")in nizek tlakopraviti delo. "Old-school" mlini izkoriščajo energijo tekočega vodnega toka za mletje žita na ta način.Hidrostatikanasprotno pa uporaba tekočin privisok tlak in nizek pretok(statično pomeni "stoječ") za opravljanje dela. Kaj je osnova za ta kompromis v jeziku fizike?
Sila, delo in območje
Fizika, na kateri temelji strateška uporaba hidravličnih motorjev, je v konceptu množenja sile. Neto delo, opravljeno v sistemu, je zmnožek uporabljene neto sile in razdalje, ki jo premakne predmet sile:
W_ {net} = F_ {net} d
To pomeni, da je za določeno količino dela, ki je namenjeno fizični nalogi, lahko potrebna sila, ki jo je treba opraviti zmanjšano s povečanjem razdalje pri uporabi sile, kot je to mogoče storiti z uporabo zavojev a vijak.
To načelo se razteza od linearnih do dvodimenzionalnih situacij in od odnosa
P = \ frac {F} {A}
kjer je P = tlak v N / m2, F = sila v newtonih in A = površina v m2. V hidravličnem sistemu, v katerem je tlak P konstanten in ima dva batna cilindra s površinama prereza A1 in A2, to vodi v zvezo
\ frac {F_1} {A_1} = \ frac {F_2} {A_2} \ text {ali} F_1 = \ frac {A_1} {A_2} F_2
To pomeni, da ko izhodni bat A2 je večja od vhodnega bata A1, bo vhodna sila sorazmerno manjša od izhodne sile. Čeprav to ni povsem enako, kot da bi dobili nekaj zastonj, je v številnih sodobnih motornih postajah očitno prednost.
Osnove elektromotorja
Elektromotor uporablja dejstvo, da magnetno polje deluje na premikajoče se električne naboje ali tok. Vrtljiva tuljava prevodne žice je nameščena med polovi elektromagneta tako, da magnetno polje povzroči navor, zaradi katerega se tuljava vrti okoli svoje osi. Ta vrtljiva gred se lahko uporablja za različna dela, na splošno pa električni motorji pretvarjajo električno energijo v mehansko.
Hidravlični motorji: Vrste razprav
Glavni pogon hidravličnega motorja je črpalka, ki potiska tekočino (pogosto olje) v ceveh sistema. Ta tekočina je nestisljiva in potisne proti batu v valju, ki ima na obeh straneh hidravlično tekočino.
Bat se premika in pretvori "navzdol" v rotacijsko gibanje, medtem ko se tekočina na izhodni strani bata neprestano vrača v rezervoar. Tlak se v sistemu vzdržuje konstantno (razen če ga je treba spremeniti, da vpliva na izhodne lastnosti motorja) s strateško porazdelitvijo in časovnim razporedom ventilov.
Tipi hidravličnih motorjev, ki se uporabljajo v različnih situacijah, vključujejo zunanje motorje z zobniki, aksialne batne motorje in radialne batne motorje. Hidravlični motorji se uporabljajo tudi v nekaterih vrstah električnih tokokrogov, pa tudi v kombinacijah črpalke in motorja.
Hidravlično vs. Elektromotor: prednosti in slabosti
Zakaj uporabljati hidravlični motor vs. plinski motor ali elektromotor? Prednosti in slabosti vsakega tipa motorja so tako številne, da je treba upoštevati vsako spremenljivko v vašem posebnem scenariju.
Prednosti hidravličnih motorjev:
Glavna prednost hidravličnih motorjev je, da se z njimi lahko ustvarjajo izjemno visoke sile glede na vhodne sile. To je analogno položaju v običajni (nehidravlični) mehaniki, kjer je mogoče s podobnimi koristmi "obdelati" geometrijo ročic in jermenic.
Hidravlični motorji delujejo z nestisljivimi tekočinami, kar omogoča strožji nadzor nad motorjem in s tem večjo stopnjo natančnosti gibanja. Zelo so uporabni za težko mobilno opremo (npr. Tovornjake).
Slabosti hidravličnih motorjev:
Hidravlični motorji so običajno najcenejša možnost. Z vsemi olji, ki so običajno v igri, so neurejena, saj njihovi različni filtri, črpalke in olje zahtevajo preverjanje, menjavo, čiščenje in zamenjavo. Puščanje lahko ogrozi varnost in okolje.
Prednosti električnih motorjev:
Večina hidravličnih nastavitev ni hitra. Elektromotorji so veliko hitrejši (do 10 m / s). Za razliko od hidravlike imajo nastavljive hitrosti in zaustavitvene položaje in po potrebi zagotavljajo visoko natančnost pozicioniranja. Elektronski senzorji lahko zagotavljajo natančne povratne informacije o gibanju in uporabljeni sili, kar omogoča vrhunski nadzor gibanja.
Slabosti električnih motorjev:
Ti motorji so v primerjavi z drugimi motorji zapleteni za namestitev in odpravljanje težav. Njihova pomanjkljivost je predvsem ta, da če potrebujete veliko več sile, potrebujete bistveno večji in težji motor, za razliko od primera pri hidravličnih motorjih.
Opomba o pnevmatskih aktivatorjih
Vprašanje pnevmatike vs. v nekaterih primerih se pojavijo tudi električni ali hidravlični pogoni. Razlika med pnevmatskim in hidravličnim pogonom je v tem, da hidravlični motorji uporabljajo tekočine, medtem ko pnevmatski pogoni uporabljajo pline, običajno navaden zrak. (Tako tekočine kot plini so za referenco razvrščeni kottekočine.)
Pnevmatski aktivatorji so ugodni, ker je zrak v bistvu povsod (ali vsaj povsod, kjer ljudje udobno delajo), zato je zračni kompresor vse, kar je potrebno za premik. Po drugi strani pa so ti motorji zaradi sorazmerno velikih izgub zaradi toplote v primerjavi z drugimi tipi motorjev zelo neučinkoviti.