อาเครื่องยนต์ในแง่กายภาพธรรมดาคือสิ่งที่เปลี่ยนพลังงานเป็นการเคลื่อนย้ายชิ้นส่วนของเครื่องจักรบางชนิด ไม่ว่าจะเป็นรถยนต์ แท่นพิมพ์ หรือปืนไรเฟิล ต้องใช้มอเตอร์ในการเคลื่อนย้ายสิ่งของในสถานการณ์ประจำวันมากมายจนโลกต้องสั่นสะเทือนทันที จนถึงการหยุดนิ่งที่ค่อนข้างตลกและไม่อาจจดจำได้หากมอเตอร์ทุกตัวที่ทำงานเงียบไปพร้อมกัน เวลา.
เนื่องจากมอเตอร์มีอยู่ทั่วไปในสังคมมนุษย์สมัยใหม่ วิศวกรของโลกตลอดหลายศตวรรษได้ผลิตมอเตอร์หลายประเภทที่สอดคล้องกับมาตรฐานทางเทคโนโลยีในปัจจุบัน ตัวอย่างเช่น ก่อนที่ผู้คนจะสามารถควบคุมและใช้ไฟฟ้าในระดับโลกได้ตั้งแต่ต้นศตวรรษที่ 20 เป็นต้นมา เครื่องยนต์ขนาดใหญ่ของรถไฟนั้นขับเคลื่อนด้วยไอน้ำจากการเผาไหม้ถ่านหิน
- มอเตอร์เป็นส่วนย่อยของเครื่องยนต์ แต่ไม่ใช่ทุกเครื่องยนต์ที่เป็นมอเตอร์
มีมอเตอร์หลายตัวตัวกระตุ้นซึ่งหมายความว่าพวกมันกระตุ้นการเคลื่อนไหวผ่านการใช้แรงบิด เป็นเวลานาน พลังขับเคลื่อนด้วยของเหลวของตัวกระตุ้นระบบไฮดรอลิกคือมาตรฐานของวัน แต่ด้วยความก้าวหน้าในศตวรรษที่ 21 ของแอคทูเอเตอร์ไฟฟ้า เมื่อรวมกับกระแสไฟฟ้าที่มีปริมาณมากและควบคุมได้ง่าย มอเตอร์ไฟฟ้าประเภทนี้ก็ทำกำไรได้ หนึ่งชัดเจนเหนือสิ่งอื่นใดและขึ้นอยู่กับสถานการณ์หรือไม่?
ภาพรวมของระบบไฮดรอลิก
หากคุณเคยใช้แม่แรงยกพื้นหรือขับรถที่มีระบบเบรกไฟฟ้าหรือพวงมาลัยพาวเวอร์ คุณอาจจะต้องแปลกใจ อย่างง่ายดายโดยที่คุณสามารถเคลื่อนย้ายปริมาณมวลที่เกี่ยวข้องกับการทำธุรกรรมทางกายภาพเหล่านี้ได้โดยดูเหมือนเพียงเล็กน้อย ความพยายาม (ในทางกลับกัน คุณอาจถูกใช้งานมากเกินไปโดยการเปลี่ยนยางริมถนนเพื่อรบกวนแนวคิดดังกล่าวในแบบเรียลไทม์)
งานเหล่านี้และงานทั่วไปอื่น ๆ อีกมากมายเกิดขึ้นได้โดยการใช้ระบบไฮดรอลิก. ไฮดรอลิคเป็นสาขาของฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้องกับคุณสมบัติทางกลและการใช้งานจริงของของไหลแบบไดนามิก (ของไหลในการเคลื่อนที่) ระบบไฮดรอลิกไม่ได้ "สร้าง" กำลัง แต่แปลงเป็นรูปแบบที่ต้องการจากแหล่งภายนอกที่เรียกว่า aผู้เสนอญัตติสำคัญ.
การศึกษาระบบไฮดรอลิกส์ประกอบด้วยสองส่วนหลักอุทกพลศาสตร์คือการใช้ของเหลวที่ไหลสูง(ไดนามิกหมายถึง "การเคลื่อนไหว")และความกดอากาศต่ำเพื่อทำงาน โรงสี "โรงเรียนเก่า" ใช้ประโยชน์จากกระแสน้ำไหลเพื่อบดเมล็ดพืชในลักษณะนี้อุทกสถิตตรงกันข้ามคือการใช้ของเหลวที่แรงดันสูงและการไหลต่ำ(คงที่หมายถึง "ยืน") เพื่อทำงาน อะไรคือพื้นฐานของการแลกเปลี่ยนในภาษาฟิสิกส์นี้?
แรง งานและพื้นที่
ฟิสิกส์ที่เป็นรากฐานของการใช้มอเตอร์ไฮดรอลิกเชิงกลยุทธ์นั้นอยู่ในแนวคิดของการคูณกำลัง งานตาข่ายที่ทำในระบบเป็นผลคูณของแรงสุทธิที่ใช้และระยะทางที่วัตถุของแรงเคลื่อนที่:
W_{net}=F_{net}d
ซึ่งหมายความว่าสำหรับปริมาณงานที่จัดสรรให้กับงานทางกายภาพ แรงที่จำเป็นในการทำสามารถเป็นได้ ลดลงโดยการเพิ่มระยะทางที่เกี่ยวข้องกับการใช้แรง ดังที่สามารถทำได้โดยใช้การหมุนของ a สกรู
หลักการนี้ขยายจากสถานการณ์เชิงเส้นเป็นสองมิติ และจากความสัมพันธ์
P=\frac{F}{A}
โดยที่ P = ความดันเป็น N/m2, F = แรงเป็นนิวตัน และ A = พื้นที่ในหน่วย m2. ในระบบไฮดรอลิกที่แรงดัน P คงที่ซึ่งมีกระบอกสูบลูกสูบสองตัวที่มีพื้นที่หน้าตัด A1 และ A2, สิ่งนี้นำไปสู่ความสัมพันธ์
\frac{F_1}{A_1}=\frac{F_2}{A_2}\text{ หรือ }F_1=\frac{A_1}{A_2}F_2
ซึ่งหมายความว่าเมื่อลูกสูบส่งออกA2 มีขนาดใหญ่กว่าลูกสูบอินพุต A1 แรงอินพุตจะน้อยกว่าแรงเอาต์พุตตามสัดส่วน แม้ว่าสิ่งนี้จะไม่เหมือนกับการได้อะไรมาเปล่า ๆ แต่ก็เป็นสินทรัพย์ที่ชัดเจนในการติดตั้งยานยนต์ร่วมสมัยจำนวนมาก
ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับมอเตอร์ไฟฟ้า
มอเตอร์ไฟฟ้าใช้ประโยชน์จากความจริงที่ว่าสนามแม่เหล็กออกแรงกระทำต่อประจุไฟฟ้าหรือกระแสที่กำลังเคลื่อนที่ ขดลวดนำไฟฟ้าหมุนได้วางอยู่ระหว่างขั้วของแม่เหล็กไฟฟ้าในลักษณะที่สนามแม่เหล็กเหนี่ยวนำให้เกิดแรงบิดที่ทำให้ขดลวดหมุนรอบแกนของมัน เพลาหมุนนี้สามารถใช้งานได้หลายประเภท และโดยรวมแล้ว มอเตอร์ไฟฟ้าแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล
มอเตอร์ไฮดรอลิก: ประเภทการสนทนา
ตัวขับเคลื่อนหลักของมอเตอร์ไฮดรอลิกคือปั๊มที่ดันของเหลว (มักเป็นน้ำมัน) ในท่อของระบบ ของเหลวนี้ไม่สามารถบีบอัดได้ และดันไปชนกับลูกสูบภายในกระบอกสูบที่มีน้ำมันไฮดรอลิกอยู่ทั้งสองด้าน
ลูกสูบเคลื่อนที่และเปลี่ยน "ปลายน้ำ" เป็นการเคลื่อนที่แบบหมุน ในขณะที่ของเหลวที่อยู่ด้านขาออกของลูกสูบจะถูกส่งไปยังอ่างเก็บน้ำอย่างต่อเนื่อง แรงดันคงที่ในระบบ (เว้นแต่จำเป็นต้องเปลี่ยนเพื่อให้ส่งผลต่อเอาท์พุตของมอเตอร์) โดยการกระจายเชิงกลยุทธ์และจังหวะเวลาของวาล์ว
ประเภทของมอเตอร์ไฮดรอลิกที่ใช้งานในสถานการณ์ต่างๆ ได้แก่ มอเตอร์เกียร์ภายนอก มอเตอร์ลูกสูบแนวแกน และมอเตอร์ลูกสูบแนวรัศมี มอเตอร์ไฮดรอลิกยังใช้ในวงจรไฟฟ้าบางประเภทรวมถึงมอเตอร์ปั๊มและมอเตอร์ร่วมด้วย
ไฮดรอลิกกับ มอเตอร์ไฟฟ้า: ข้อดีและข้อเสีย
ทำไมต้องใช้มอเตอร์ไฮดรอลิกกับ เครื่องยนต์แก๊สหรือมอเตอร์ไฟฟ้า? ข้อดีและข้อเสียของมอเตอร์แต่ละประเภทมีมากมายจนต้องพิจารณาทุกตัวแปรในสถานการณ์เฉพาะของคุณเอง
ข้อดีของมอเตอร์ไฮดรอลิก:
ข้อได้เปรียบหลักของมอเตอร์ไฮดรอลิกคือสามารถใช้สร้างกำลังที่สูงมากเมื่อเทียบกับแรงป้อนเข้า สิ่งนี้คล้ายคลึงกับสถานการณ์ในกลไกธรรมดา (ที่ไม่ใช่ไฮดรอลิก) ที่รูปทรงของคันโยกและรอกสามารถ "ทำงาน" ได้เพื่อประโยชน์ที่คล้ายคลึงกัน
มอเตอร์ไฮดรอลิกทำงานโดยใช้ของเหลวที่ไม่สามารถบีบอัดได้ ซึ่งช่วยให้ควบคุมมอเตอร์ได้แน่นขึ้น จึงมีระดับความแม่นยำในการเคลื่อนที่มากขึ้น มีประโยชน์มากสำหรับอุปกรณ์เคลื่อนที่ขนาดใหญ่ (เช่น รถบรรทุก)
ข้อเสียของมอเตอร์ไฮดรอลิก:
มอเตอร์ไฮดรอลิกมักเป็นตัวเลือกที่แพงที่สุด โดยปกติแล้วน้ำมันที่ใช้งานได้ปกติ น้ำมันจะทำงานได้ยุ่งเหยิง ด้วยตัวกรอง ปั๊ม และน้ำมันต่างๆ ที่ต้องมีการตรวจสอบ การเปลี่ยนแปลง การทำความสะอาด และการเปลี่ยน การรั่วไหลอาจก่อให้เกิดอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมและความปลอดภัย
ข้อดีของมอเตอร์ไฟฟ้า:
การตั้งค่าไฮดรอลิกส่วนใหญ่ไม่เคลื่อนที่เร็ว มอเตอร์ไฟฟ้าเร็วกว่ามาก (สูงถึง 10 ม./วินาที) มีความเร็วที่ตั้งโปรแกรมได้และตำแหน่งหยุด ซึ่งแตกต่างจากระบบไฮดรอลิกส์ และให้ตำแหน่งที่แม่นยำสูงเมื่อจำเป็น เซ็นเซอร์อิเล็กทรอนิกส์สามารถให้การตอบสนองที่แม่นยำเกี่ยวกับการเคลื่อนไหวและแรงที่ใช้ ทำให้ควบคุมการเคลื่อนไหวได้ดีเยี่ยม
ข้อเสียของมอเตอร์ไฟฟ้า:
มอเตอร์เหล่านี้ติดตั้งและแก้ไขปัญหาได้ยากเมื่อเทียบกับมอเตอร์อื่นๆ ข้อเสียส่วนใหญ่ของพวกเขาคือ หากคุณต้องการแรงมากกว่านี้ คุณต้องมีมอเตอร์ที่ใหญ่กว่าและหนักกว่ามาก ซึ่งแตกต่างจากกรณีในมอเตอร์ไฮดรอลิก
หมายเหตุเกี่ยวกับตัวกระตุ้นระบบนิวแมติก
คำถามของนิวเมติกเทียบกับ ตัวกระตุ้นไฟฟ้าหรือตัวกระตุ้นแบบไฮดรอลิกก็ปรากฏขึ้นในบางสถานการณ์เช่นกัน ความแตกต่างระหว่างตัวกระตุ้นแบบนิวแมติกและแบบไฮดรอลิกคือ มอเตอร์ไฮดรอลิกใช้ของเหลว ในขณะที่ตัวกระตุ้นแบบนิวแมติกใช้ก๊าซ ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะเป็นอากาศธรรมดา (ทั้งของเหลวและก๊าซ สำหรับการอ้างอิง จัดอยู่ในประเภทของเหลว.)
ตัวกระตุ้นแบบนิวแมติกมีประโยชน์ในอากาศโดยทั่วไป (หรืออย่างน้อยทุกที่ที่มนุษย์ทำงานได้อย่างสบาย) ดังนั้นเครื่องอัดอากาศจึงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับผู้เสนอญัตติสำคัญ ในทางกลับกัน มอเตอร์เหล่านี้ไม่มีประสิทธิภาพมากเนื่องจากมีการสูญเสียที่ค่อนข้างมากเนื่องจากความร้อนเมื่อเทียบกับมอเตอร์ประเภทอื่นๆ