Hydrauliska och pneumatiska enheter finns runt omkring oss. De används för tillverkning, transport, markutrustning och vanliga fordon vi ser varje dag.
Vad är några exempel på hydrauliska och pneumatiska system?
Bromsarna på din bil drivs hydrauliskt; sopbilen som passerar ditt hus varje vecka använder hydraulkraft för att kompaktera skräp. Din mekaniker använder en hydraulisk hiss när du arbetar på undersidan av din bil.
Pneumatiska system är lika utbredda. Lastbilar och bussar använder luftmanövrerade bromsar. Spraymålare använder tryckluft för att sprida färg. Har du någonsin irriterats på morgonen av ljudet från en jackhammer? Det är en pneumatisk maskin som är hårt arbetad med tryckluft.
Vad är ett hydrauliskt system?
År 1647 utvecklade den franska matematikern Blaise Pascal en princip för fluidmekanik känd som Pascal's lag. Den anger att när trycket appliceras vid någon punkt i en trånga vätska, kommer trycket att öka lika vid varje punkt i behållaren. Så lutad som denna princip kan låta är det grunden för driften av ett hydrauliskt system.
Anta att du har en ihålig cylinder som har en kolv med en yta på 2 kvadrat tum och den får en ingångskraft på 100 pounds. Detta resulterar i ett tryck på 50 kilo per kvadrattum.
Detta tryck överförs av det hydrauliska transmissionssystemet till en annan cylinder, känd som ett ställdon, som har en kolv med en yta på 6 kvadratmeter. Vid 50 psi har denna cylinder nu en utgångskraft på 300 pund (50 psi X 6 kvadrat tum).
Hur tillämpas Pascal's Law på ett hydrauliskt system?
Pascal's Law ger hydrauliska system deras fördel. En minimal ingång till en liten enhet kan resultera i en större kraftuttag i ett större ställdon. Det är ett enkelt sätt att multiplicera utgångskraften som är tillräcklig för att hantera tunga arbetsbelastningar.
Eftersom hydraulsystem kan arbeta vid tryck upp till flera tusen psi, kan utgångskraften vid ställdonet vara enorm. Med denna högre kraftuttag har den mekaniska ställdon nu kraften att utföra tunga lyft-, skjut- och flyttningsuppgifter, till exempel jordflyttning.
Hur fungerar ett hydrauliskt system?
Ett hydraulsystem använder ett transmissionsnätverk för att bära en trycksatt vätska som driver hydrauliska ställdon. Den hydrauliska vätskan får sitt tryck från en pump som drivs av en drivmotor, t.ex. en elmotor eller en gas /dieselmotor. Den trycksatta oljan filtreras, mäts och skjuts ut genom överföringssystemet till ett ställdon för att utföra vissa åtgärder. Därefter återgår vätskan under lågt tryck till en reservoar där den rengörs och filtreras innan den återgår till pumpen.
Hydraulsystem används i tillverkning och produktionsanläggningar, såsom stål- och bilindustrin, för att driva alla typer av mekanisk utrustning. De används för att flytta, skjuta och lyfta material i industrier som gruvdrift, markbearbetning och konstruktion.
Vilka är de grundläggande komponenterna i ett hydrauliskt system?
Hydraulolja - Hydrauliska vätskor är icke-komprimerbara och har låga blixtpunkter.
En behållare - Behållaren håller vätskan i systemet. Den har utrymme för vätskeutvidgning, låter luft som fångas in i vätskan fly och hjälper vätskan att svalna. Vätska flödar från reservoaren till pumpen, som tvingar den ut genom ett rörnätverk och slutligen tillbaka till behållaren.
Filtreringsanordningar - Små metallpartiklar och annat främmande material finner vanligtvis vägen in i vätskan. Det hydrauliska systemet använder flera filter och sil för att ta bort dessa främmande partiklar. Vätskekontaminering är en av de vanligaste källorna till problem i ett hydrauliskt system.
En främre drivkraft - Elmotorer eller gasdrivna dieselmotorer används för att driva vätskepumpen.
En pump - Pumpen drar vätskan från behållaren och tvingar den genom en tryckreglerande ventil och ut överföringsnätet till ställdon.
Kontaktdon - Ett nätverk som består av rör, slangar och flexibla slangar transporterar vätskan till röret mekaniska ställdon.
Ventiler - Olika ventiler styr mängden vätskeflöde, dess tryck och riktning.
Ställdon - Ställdon är enheter som utför arbetsrörelser. De kan vara roterande, till exempel en hydraulmotor, eller linjär, som en cylinder.
Vilka är fördelarna med ett hydrauliskt system?
Ett hydrauliskt system har många fördelar jämfört med pneumatiska och andra typer av mekanisk drivning system eftersom det:
De vanligaste hydraulvätskorna är baserade på mineraloljor, polyalfaolefiner och fosfatestrar på grund av deras låga kompressibilitet. Vatten är inte lämpligt eftersom det kan frysa i kalla temperaturer och koka i miljöer med hög temperatur. Vatten kan också orsaka korrosion och rost.
Hydrauliska vätskor har fyra syften.
Några av egenskaperna och egenskaperna hos en hydraulvätska är följande:
Viskositet - Viskositet är det inre motstånd från en vätska mot att strömma. Det ökar när temperaturen stiger. En acceptabel hydraulvätska måste kunna ge en god tätning vid kolven, ventilerna och pumparna men inte vara så tjock att det hindrar vätskeflödet.
Vätskor med höga viskositeter kan leda till effektförlust och högre driftstemperaturer. En vätska som är för tunn kan orsaka för mycket slitage av rörliga delar.
Kemisk stabilitet - En hydraulvätska måste vara kemiskt stabil. Den måste motstå oxidation och vara stabil under svåra driftsförhållanden, såsom höga temperaturer. Att arbeta under långa perioder vid höga temperaturer kan förkorta vätskans livslängd.
Flampunkt - En flampunkt är temperaturen när en vätska förvandlas till en ånga i en tillräcklig volym för att antändas eller blixt i kontakt. med en låga. Hydrauliska vätskor behöver en hög blixtpunkt för att motstå förbränning och uppvisar en låg grad av förångning vid normala temperaturer.
Brandpunkt - Brandpunkt är temperaturen där en vätska förångas i en tillräcklig volym för att antändas när den utsätts för en låga och fortsätt att bränna. Liksom med blixtpunkten måste en acceptabel hydraulvätska ha en hög brandpunkt.
Vad är ett pneumatiskt system?
Pneumatiska system är som hydraulsystem, men de använder tryckluft istället för en vätska för att överföra kraft. De förlitar sig på en konstant källa för tryckluft för att kontrollera energi och aktivera rörelser.
Tillverkningsanläggningar använder tryckluft för att driva pneumatiska borrar och pressar och för att lyfta föremål och flytta material. Tillverkningsbutiker använder en pneumatisk maskin för att hålla oavslutade produkter för svetsning, hårdlödning och formning. Vad är komponenterna i ett pneumatiskt system?
Luftkompressor - Luftkompressorn drar luft från atmosfären, trycksätter den och lagrar tryckluften i en tank för frigöring till transmissionssystemet.
Prime driver - En primär drivrutin, till exempel en elmotor eller en gasdriven motor, ger kraften till en luftkompressor.
Styrenheter - Ventiler reglerar tryck och kontrollflöde och riktning.
Luftbehållare - En tank håller tryckluft för leverans till mekaniska enheter.
Ställdon - Detta är enheter som tar energin från tryckluft och omvandlar den till mekaniska rörelser.
Transmissionssystem - Ett nätverk av rör och slang transporterar tryckluften till ställdon.
Vilka är fördelarna med pneumatiska system?
Effektivitet - Tillförseln av luft är gratis och obegränsad. Tryckluft är lätt att förvara, transportera och kan släppas ut i miljön utan kostsamma behandlingar.
Enkel design - Konfigurationen och komponenterna i ett pneumatiskt system har en enkel design och är lätta att underhålla. De är mer hållbara och skadas inte lätt.
Förmågan att arbeta med högre hastigheter - Pneumatiska system kan driva ställdon vid snabbare cykler, till exempel i förpackningsproduktionslinjer. Linjära och svängande rörelser är lätta att justera med hjälp av en tryckreglerande ventil för att kontrollera flödeshastighet och tryck.
Renlighet - Ingen risk för läckande hydraulvätskor som förorenar miljön. Pneumatiska system är att föredra på arbetsplatser som behöver höga renhetsnivåer. Frånluftsanordningar rensar upp luften som släpps ut i atmosfären igen.
Mindre kostsamma - Pneumatiska komponenter är billigare och tryckluft är allmänt tillgängligt i tillverkningsområden. Underhållskostnaderna är lägre jämfört med hydraulsystem.
Säkrare att använda - Pneumatiska system är säkra att använda i brännbara miljöer utan risker för brand eller explosioner. Pneumatiska komponenter överhettas inte eller tänds när de överbelastas.
Kan fungera i svåra miljöer - Damm, höga temperaturer och frätande miljöer har mindre effekt på pneumatiska system jämfört med hydraulik.
Vad är nackdelarna av pneumatiska system?
Reducerad effekt - Pneumatiska system fungerar vanligtvis på mindre än 150 psi och ger mindre total kraft vid ställdon. Pneumatiska cylindrar är vanligtvis små och har inte kraften att hantera tunga laster.
Buller - Luftkompressorer genererar mer ljud, och tryckluft är bullrig när den släpps från ställdonna.
Grov rörelse - Eftersom luft är komprimerbar kan rörelsen hos pneumatiska ställdon vara grov, vilket minskar noggrannheten i systemets rörelser. Kolvhastigheterna är ojämna. Hydraulikrörelserna är jämnare.
Behöver förbehandling av luft - Innan användning behöver luft bearbetas för att ta bort vatten och dammpartiklar. Om detta inte görs kommer den ökade friktionen mellan styrenheterna och de rörliga komponenterna att slitas ut delen och kräver för tidigt reparation eller utbyte.
Hydrauliska system kontra pneumatiska system.
Hydrauliska ställdon är mer lämpade för drift som behöver hög kraft. De är robusta och kan producera krafter upp till 25 gånger större än en pneumatisk ställdon med samma storlek kolv. Hydraulsystem kan också använda upp till 4 000 psi. Pneumatiska ställdon är vanligtvis mindre än 150 psi.
Kompressibiliteten för luft- och tryckförluster minskar effektiviteten hos pneumatiska system. Kompressorn måste köras kontinuerligt för att upprätthålla tryck i ledningarna även när ställdonet inte rör sig. hydraulsystem kan hålla konstant tryck utan att pumpen är igång.
