Дефиниција хидрауличких и пнеуматских система

Ажурирано 08. фебруара 2019

Аутор Јим Воодруфф

Рецензија: Мицхелле Сеидел, дипл.инг.арх., МБА

Хидраулични и пнеуматски уређаји су свуда око нас. Користе се у производњи, транспорту, опреми за земљане радове и уобичајеним возилима које виђамо свакодневно.

Кочнице у вашем возилу раде хидраулично; камион за смеће који пролази сваке недеље поред ваше куће користи хидрауличну снагу за компактисање смећа. Ваш механичар користи хидраулични лифт када радите на доњој страни вашег аутомобила.

Подједнако су раширени и пнеуматски системи. Камиони и аутобуси користе кочнице са ваздушним покретањем. Сликари у спреју користе компримовани ваздух за ширење боје. Да ли вас је икад иритирао звук крака? То је пнеуматска машина која напорно ради на компримованом ваздуху.

Француски математичар Блаисе Пасцал је 1647. године развио принцип механике флуида познат као Пасцалов закон. У њему се наводи да ће се притиском у било којој тачки затворене течности подједнако повећавати у свакој тачки контејнера. Колико год ово начело звучало замршено, то је основа за рад хидрауличког система.

Претпоставимо да имате шупљи цилиндар који има клип површине 2 квадратна инча и он прима улазну силу од 100 килограма. То резултира притиском од 50 фунти по квадратном инчу (100 фунти / 2 квадратна инча).

Овај притисак хидраулички преносни систем пребацује на други цилиндар, познат као погон, који има клип површине 6 квадратних инча. На 50 пси, овај цилиндар сада има излазну силу од 50 фунти (50 пси Кс 6 квадратних инча).

Паскалов закон даје хидрауличким системима предност. Минималан улаз у мали уређај може резултирати већим излазом силе у већем актуатору. То је једноставан начин множења излазне силе довољне да поднесе велика оптерећења.

Будући да хидраулични системи могу да раде под притиском до неколико хиљада пси, излазна сила на актуатору може бити огромна. Са овом већом излазном силом, механички погон сада има снагу да изводи тешке задатке дизања, гурања и померања, као што су земљана дела.

Хидраулични систем користи преносну мрежу за пренос флуида под притиском који покреће хидрауличке актуаторе. Притисак хидрауличне течности добија помоћу пумпе коју покреће главни покретач, попут електричног мотора или бензинског / дизел мотора. Уље под притиском се филтрира, мери и истискује кроз систем преноса до актуатора да би се извршило неко деловање. После тога, течност се враћа под ниским притиском у резервоар где се очисти и филтрира пре повратка у пумпу.

Хидраулични системи се користе у производним и производним погонима, попут челичне и аутомобилске индустрије, за погон свих врста механичке опреме. Користе се за премештање, гурање и дизање материјала у индустријама попут рударства, земљаних радова и грађевине.

Хидраулично уље - Хидрауличне течности нису сабијене и имају ниске тачке паљења.

Резервоар - Резервоар задржава течност за систем. Има простора за ширење течности, пропушта ваздух заробљен у течности и помаже течности да се охлади. Течност тече из резервоара до пумпе која је избацује кроз цевну мрежу и на крају назад у резервоар.

Уређаји за филтрирање - Мале честице метала и друге стране материје обично пронађу свој пут у течности. Хидраулични систем користи неколико филтера и цедила за уклањање ових страних честица. Загађење течношћу је један од најчешћих извора проблема у хидрауличком систему.

Врхунски покретач - Електромотори или дизел мотори на бензински погон користе се за погон пумпе за флуид.

Пумпа - Пумпа извлачи течност из резервоара и присиљава је кроз вентил за регулацију притиска и из преносне мреже до актуатора.

Конектори - Мрежа која се састоји од цеви, цеви и флексибилних црева преноси течност до механичких актуатора.

Вентили - Разни вентили контролишу количину протока течности, њен притисак и смер.

Актуатори - Покретачи су уређаји који изводе радне покрете. Могу бити ротациони, као што је хидраулични мотор, или линеарни, попут цилиндра.

Хидраулични систем има бројне предности у односу на пнеуматски и друге врсте механичких погонских система јер:

• Користи мале компоненте за пренос великих сила уз константну излазну снагу.
• Има актуаторе који су способни за прецизно позиционирање.
• Може да се покрене под великим почетним оптерећењима.
• Омогућава равномерно и глатко кретање под различитим оптерећењима, јер течности нису компресибилне, а протоци се могу прецизно контролисати помоћу вентила.
• Пружа константну снагу при умереним брзинама у поређењу са пнеуматским системима.
• Лако се контролише и регулише помоћу вентила за контролу притиска, усмеравања и протока.
• Лако и брзо одводи топлоту.
• Добро се понаша у врућим окружењима.

• Пумпе, вентили, преносне мреже и актуатори су скупи.
• Они могу загађивати радно место цурењем, што може проузроковати несреће или пожар.
• Нису погодни за бициклизам при великим брзинама.
• Хидрауличне течности су осетљиве на загађење прљавштином и морају се редовно тестирати.
• Пукнуће водова високог притиска могу проузроковати повреде.
• Перформансе хидрауличних течности су функција промена температуре, што може проузроковати промене вискозности.

Најчешће хидрауличне течности су засноване на минералним уљима, полиалфаолефинима и естрима фосфата због њихове ниске компресибилности. Вода није погодна јер се може смрзавати на хладним температурама и кључати у окружењу са високим температурама. Вода такође може проузроковати корозију и рђање.

1. Пренесите снагу и силу кроз проводничке водове на актуаторе за извођење радног покрета.
2. Подмажите компоненте, уређаје, вентиле и актуаторе у колу.
3. Делујте као расхладно средство преносећи топлоту са било којих жаришта у систему.
4. Заптивајте зазоре између покретних делова да бисте повећали ефикасност и смањили топлоту од вишка цурења.

Неке од својстава и карактеристика хидрауличне течности су следеће:

Вискозност - Вискозност је унутрашњи отпор течности да тече. Повећава се како температура расте. Прихватљива хидраулична течност мора бити у стању да обезбеди добро заптивање клипа, вентила и пумпи, али не сме бити толико густа да омета проток течности.

Течности са високим вискозитетима могу довести до губитка снаге и виших радних температура. Претанка течност може проузроковати прекомерно хабање покретних делова.

Хемијска стабилност - Хидраулична течност мора бити хемијски стабилна. Мора да се одупре оксидацији и буде стабилан у тешким радним условима, као што су високе температуре. Дуготрајни рад на високим температурама може скратити животни век течности.

Температура паљења - Тачка паљења је температура када се течност претвори у пару у довољној запремини да се запали или трепери у контакту са пламеном. Хидрауличним течностима је потребна висока тачка паљења да би се одупрле сагоревању и показале низак степен испаравања при нормалним температурама.

Ватрена тачка - Тачка пожара је температура на којој течност испарава у довољној запремини да се запали када је изложена пламену и настави да гори. Као и код тачке паљења, прихватљива хидраулична течност мора имати високу тачку пожара.

Пнеуматски системи су попут хидрауличних система, али за пренос снаге користе компримовани ваздух уместо течности. Ослањају се на стални извор компримованог ваздуха за контролу енергије и покретање уређаја за кретање.

Производни погони користе компримовани ваздух за погон пнеуматских бушилица и пресе и за подизање предмета и премештање материјала. Фабрика за производњу користе пнеуматску машину за држање недовршених производа за заваривање, лемљење и обликовање.

Компресор за ваздух - Ваздушни компресор извлачи ваздух из атмосфере, врши притисак и складишти компримовани ваздух у резервоар за испуштање у преносни систем.

Главни возач - Врхунски покретач, као што је електрични мотор или мотор на гас, даје снагу ваздушном компресору.

Контролни уређаји - Вентили регулишу притисак и контролишу проток и смер.

Ваздушна боца - У резервоару се налази компримовани ваздух за испоруку механичким уређајима.

Актуатори - То су уређаји који узимају енергију из компримованог ваздуха и претварају је у механичке покрете.

Преносни систем - Мрежа цеви и цеви транспортује компримовани ваздух до актуатора.

Ефикасност - Довод ваздуха је бесплатан и неограничен. Компримовани ваздух је једноставан за складиштење, транспорт и може се испустити у животну средину без скупих третмана.

Једноставан дизајн - Конфигурација и компоненте пнеуматског система имају једноставан дизајн и лаки су за одржавање. Они су издржљивији и нису лако оштећени.

Способност рада на већим брзинама - Пнеуматски системи могу да покрећу актуаторе у бржим циклусима, као што су производне линије за паковање. Линеарна и осцилаторна кретања лако се подешавају помоћу вентила за регулацију притиска за контролу протока и притиска.

Чистоћа - Нема ризика од цурења хидрауличних течности које загађују животну средину. Пнеуматски системи су пожељнији на радним местима којима је потребан висок ниво чистоће. Уређаји за одводни ваздух чисте ваздух који се испушта назад у атмосферу.

Мање скупо - Пнеуматске компоненте су јефтиније, а компримовани ваздух је широко доступан у производним областима. Трошкови одржавања су нижи у поређењу са хидрауличким системима.

Безбедније за рад - Пнеуматски системи су сигурни за употребу у запаљивим срединама без опасности од пожара или експлозије. Пнеуматске компоненте се не прегријавају и не запаљују када су преоптерећене.

Способан да функционише у тешким условима - Прашина, високе температуре и корозивно окружење имају мање утицаја на пнеуматске системе у поређењу са хидрауликом.

Смањена снага - Пнеуматски системи обично раде са мање од 150 пси и пружају мању укупну силу на актуаторима. Пнеуматски цилиндри су обично мали и немају снагу да поднесу велика оптерећења.

Бучно - Ваздушни компресори генеришу више буке, а компримовани ваздух је бучан када се ослободи из актуатора.

Грубо кретање - Будући да је ваздух компресиван, кретање пнеуматских актуатора може бити грубо, што смањује тачност кретања система. Брзине клипа су неуједначене. Покрети хидраулике су глаткији.

Потребна је претходна обрада ваздуха - Пре употребе, ваздуху је потребна обрада ради уклањања честица воде и прашине. Ако се то не уради, повећано трење између управљачких уређаја и покретних компоненти истрошиће део и захтеваће превремену поправку или замену.

Хидраулични актуатори су погоднији за операције којима је потребна велика сила. Они су робусни и могу произвести снаге до 25 пута веће од пнеуматског актуатора са клипом исте величине. Хидраулични системи такође могу радити до 4.000 пси. Пнеуматски актуатори су обично мањи од 150 пси.

Компресибилност губитака ваздуха и притиска смањује ефикасност пнеуматских система. Компресор мора непрекидно радити да би одржавао притисак у водовима чак и када се актуатори не померају; хидраулични системи могу да држе константан притисак без рада пумпе.