birmotorBasit fiziksel terimlerle, enerjiyi bir otomobil, matbaa veya tüfek gibi bir tür makinenin parçalarını hareket ettirmeye dönüştüren herhangi bir şeydir. Motorların, dünyanın hemen ezeceği birçok günlük durumda bir şeyleri hareket ettirmesi gerekir. Çalışmakta olan her motor aynı anda sessizleşirse tanınmaz, biraz komik bir duruşa zaman.
Motorlar modern insan toplumunda her yerde mevcut olduğundan, Dünya mühendisleri yüzyıllar boyunca günün teknolojik standartlarına uygun bir dizi farklı tip ürettiler. Örneğin, insanlar 20. yüzyılın başlarından itibaren küresel ölçekte elektriği kullanmaya ve kullanmaya başlamadan önce, büyük tren motorları kömürün yanmasından çıkan buharla çalıştırıldı.
- Motorlar, motorların bir alt kümesidir, ancak tüm motorlar motor değildir.
Birçok motoraktüatörler, yani tork uygulaması yoluyla harekete neden olurlar. Uzun bir süre boyunca hidrolik aktüatörlerin sıvı tahrikli gücü günün standardıydı. Ancak 21. yüzyılda elektrikli aktüatörlerdeki gelişmeler, elektriğin bol ve kontrol edilmesi kolay olmasıyla birleştiğinde, bu tip elektrik motorları kazanç sağlıyor. Biri diğerinden açıkça üstün mü ve duruma bağlı mı?
Hidrolik Sistemlere Genel Bakış
Daha önce bir kriko kullandıysanız veya hidrolik frenli veya hidrolik direksiyonlu bir araç kullandıysanız, şaşırmış olabilirsiniz. bu fiziksel işlemlerde yer alan kütle miktarlarını görünüşte çok az hareketle kolayca hareket ettirebilirsiniz. çaba. (Öte yandan, gerçek zamanlı olarak bu tür fikirlerle uğraşamayacak kadar yol kenarında lastik değiştirme görevi sizi çok tüketmiş olabilir.)
Bu görevler ve diğer birçok yaygın görevler,hidrolik sistemler. Hidrolikdinamik akışkanların (hareket halindeki akışkanlar) mekanik özellikleri ve pratik kullanımları ile ilgilenen fizik dalıdır. Hidrolik sistemler gücü "yaratmaz", bunun yerine onu harici bir kaynaktan istenen bir forma dönüştürür.itici güç.
Hidrolik çalışma iki ana alandan oluşur.Hidrodinamiksıvıların kullanılmasıdıryüksek akıntı(dinamik "hareketli" anlamına gelir)ve alçak basınçiş yapmak. "Eski tarz" değirmenler, tahılı bu şekilde öğütmek için akan su akımındaki enerjiyi kullanır.Hidrostatikaksine, sıvıların kullanımıdır.yüksek basınç ve düşük akış(statik "ayakta durmak" anlamına gelir) iş yapmak için. Fizik dilindeki bu değiş tokuşun temeli nedir?
Kuvvet, İş ve Alan
Hidrolik motorların stratejik kullanımının altında yatan fizik, kuvvet çarpımı kavramında yatmaktadır. Bir sistemde yapılan net iş, uygulanan net kuvvet ile cismin hareket ettiği mesafenin çarpımıdır:
W_{net}=F_{net}d
Bu, fiziksel bir göreve ayrılan belirli bir iş miktarı için, bunu yapmak için gereken kuvvetin dönüşleri kullanılarak yapılabileceği gibi, kuvvet uygulamasında yer alan mesafeyi artırarak azaltılır. vida.
Bu ilke, doğrusaldan iki boyutlu durumlara ve ilişkiden
P=\frac{F}{A}
burada P = N/m cinsinden basınç2, F = Newton cinsinden kuvvet ve A = m cinsinden alan2. Kesit alanları A olan iki piston silindirine sahip P basıncının sabit tutulduğu bir hidrolik sistemde1 ve bir2, bu ilişkiye yol açar
\frac{F_1}{A_1}=\frac{F_2}{A_2}\text{ veya }F_1=\frac{A_1}{A_2}F_2
Bu, çıkış pistonu A olduğunda2 giriş pistonu A1'den daha büyükse, giriş kuvveti, çıkış kuvvetinden orantılı olarak daha az olacaktır. Bu, bir şeyi karşılıksız almakla tamamen aynı olmasa da, birçok çağdaş motor kurulumunda açık bir varlıktır.
Elektrik Motorunun Temelleri
Bir elektrik motoru, bir manyetik alanın hareket eden elektrik yüklerine veya akıma bir kuvvet uyguladığı gerçeğinden yararlanır. Dönen bir iletken tel bobini, bir elektromıknatısın kutupları arasına, manyetik alan, bobinin kendi ekseni etrafında dönmesine neden olan bir torku indükleyecek şekilde yerleştirilir. Bu dönen şaft, çeşitli türlerde iş yapmak için kullanılabilir ve genel olarak elektrik motorları, elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştürür.
Hidrolik Motorlar: Tartışma Türleri
Bir hidrolik motorun ana taşıyıcısı, sistemin borularındaki sıvıya (genellikle yağa) karşı iten bir pompadır. Bu sıvı sıkıştırılamaz ve sırayla her iki tarafında hidrolik sıvı bulunan bir silindirin içindeki bir pistona doğru iter.
Piston hareket eder ve "aşağı yönde" dönme hareketine dönüştürülür, bu sırada pistonun çıkış tarafındaki sıvı sürekli olarak bir hazneye geri gönderilir. Valflerin stratejik dağılımı ve zamanlaması ile sistemdeki basınç (motorun çıkışlarını etkilemek için değiştirilmesi gerekmedikçe) sabit tutulur.
Farklı durumlarda kullanılan hidrolik motor türleri arasında dıştan dişli motorlar, eksenel pistonlu motorlar ve radyal pistonlu motorlar bulunur. Hidrolik motorlar, bazı elektrik devrelerinde ve pompa-motor kombinasyonlarında da kullanılmaktadır.
Hidrolik vs. Elektrik Motoru: Artıları ve Eksileri
Hidrolik motora karşı hidrolik motor neden kullanılır? gaz motoru mu elektrik motoru mu? Her motor tipinin avantajları ve dezavantajları o kadar fazladır ki, kendi benzersiz senaryonuzdaki her değişkenin dikkate alınması gerekir.
Hidrolik Motorların Avantajları:
Hidrolik motorların ana avantajı, giriş kuvvetlerine göre son derece yüksek kuvvetler üretmek için kullanılabilmeleridir. Bu, manivelaların ve kasnakların geometrisinin benzer yararlar için "çalışılabileceği" sıradan (hidrolik olmayan) mekanikteki duruma benzer.
Hidrolik motorlar, motorun daha sıkı kontrolüne ve dolayısıyla harekette daha yüksek derecede doğruluk sağlayan sıkıştırılamaz sıvılar kullanarak çalışır. Ağır mobil ekipman (örneğin kamyonlar) için çok kullanışlıdırlar.
Hidrolik Motorların Dezavantajları:
Hidrolik motorlar genellikle en pahalı seçenektir. Tüm yağ tipik olarak devredeyken, çeşitli filtreleri, pompaları ve yağları ile tümü kontrol, değişiklik, temizlik ve değiştirme gerektirir. Sızıntılar güvenlik ve çevresel tehlikelere neden olabilir.
Elektrik Motorlarının Avantajları:
Çoğu hidrolik kurulum hızlı hareket etmez. Elektrik motorları çok daha hızlıdır (10 m/s'ye kadar). Hidrolikten farklı olarak programlanabilir hızlara ve durma konumlarına sahiptirler ve gerektiğinde yüksek konumlandırma doğruluğu sağlarlar. Elektronik sensörler, üstün hareket kontrolüne izin vererek, uygulanan hareket ve kuvvet hakkında hassas geri bildirim sağlayabilir.
Elektrik Motorlarının Dezavantajları:
Bu motorların kurulumu ve sorun gidermesi diğer motorlara kıyasla karmaşıktır. Çoğunlukla dezavantajları, çok daha fazla kuvvete ihtiyacınız varsa, hidrolik motorlardaki durumun aksine, önemli ölçüde daha büyük ve daha ağır bir motora ihtiyacınız olmasıdır.
Pnömatik Aktivatörler Üzerine Bir Not
Pnömatik vs. elektrikli aktüatörler veya hidrolik aktüatörler de bazı durumlarda ortaya çıkmaktadır. Pnömatik ve hidrolik aktüatörler arasındaki fark, hidrolik motorların sıvıları kullanması ve pnömatik aktüatörlerin gazları, tipik olarak sıradan havayı kullanmasıdır. (Referans olarak hem sıvılar hem de gazlar şu şekilde sınıflandırılır:sıvılar.)
Pnömatik aktivatörler, havanın esasen her yerde (veya en azından insanların rahatça çalıştığı her yerde) olması açısından avantajlıdır, bu nedenle bir ana hareket ettirici için gereken tek şey bir hava kompresörüdür. Öte yandan, bu motorlar, diğer motor türlerine kıyasla ısı nedeniyle nispeten büyük kayıplar nedeniyle çok verimsizdir.