Sisältö
- Yleiskatsaus hydrauliikkajärjestelmiin
- Voima, työ ja alue
- Sähkömoottorin perusteet
- Hydraulimoottorit: Keskustelutyypit
- Hydraulinen vs. sähkömoottori: Hyödyt ja haitat
- Huomautus pneumaattisista aktivaattoreista
moottori selkeästi fyysisesti mitä tahansa, joka muuntaa energian jonkinlaisen koneen osien siirtämiseen, oli se sitten autoa, puristinta tai kivääriä. Moottoreita vaaditaan siirtämään asioita niin monissa arjen tilanteissa, että maailma heikentyisi heti tuntemattomaan, hieman koomiseen pysähdykseen, jos jokainen käytössä oleva moottori vaienisi samanaikaisesti.
Koska moottorit ovat yleismaailmallisia nyky-ihmisyhteiskunnassa, Earthin insinöörit ovat vuosisatojen ajan tuottaneet useita erityyppisiä tyyppejä, jotka ovat verrannollisia nykypäivän teknisiin normeihin. Esimerkiksi, ennen kuin ihmiset pystyivät valjastamaan ja käyttämään sähköä maailmanlaajuisesti 1900-luvun alusta lähtien, junien suurille moottoreille annettiin höyryä polttamalla hiiltä.
Monet moottorit ovat toimilaitteet, eli ne indusoivat liikettä vääntömomentin avulla. Hydraulisten toimilaitteiden nestevetoinen teho oli pitkään päivän standardi. Mutta 21. vuosisadan edistyksessä sähkötoimilaitteissa yhdistettynä siihen, että sähköä on runsaasti ja helppo hallita, tämäntyyppiset sähkömoottorit tuottavat voittoa. Onko yksi selvästi parempi kuin toinen, ja riippuuko se tilanteesta?
Yleiskatsaus hydrauliikkajärjestelmiin
Jos olet joskus käyttänyt lattiatukia tai ajanyt ajoneuvoa, jossa on tehonjarrut tai ohjaustehostin, olet ehkä ihmetellyt helppoutta, jolla voit siirtää näihin fyysisiin liiketoimiin liittyviä massamääriä näennäisesti pienellä vaivalla. (Toisaalta, olet ehkä käyttänyt liian paljon tehtävää vaihtaa rengas tien varrella, jotta häiritsisit näitä ajatuksia reaaliajassa.)
Nämä ja monet muut yleiset tehtävät on mahdollista käyttämällä hydrauliset järjestelmät. Hydrauliikka on fysiikan haara, joka koskee dynaamisten nesteiden (liikkuvat nesteet) mekaanisia ominaisuuksia ja käytännön käyttöä. Hydraulijärjestelmät eivät "luo" virtaa, vaan muuntavat sen haluttuun muotoon ulkoisesta lähteestä, nimeltään a alkuunpanija.
Hydrauliikan tutkimus koostuu kahdesta pääalueesta. Hydrodynamiikka on nesteiden käyttö korkea virtaus (dynaaminen tarkoittaa "liikkuvaa") ja matala paine tehdä työtä. "Vanhan koulun" myllyt hyödyntävät virtaavan vesivirran energiaa jauhaa jauhaa tällä tavalla. hydrostatiikkasitä vastoin nesteiden käyttö on korkea paine ja alhainen virtaus (staattinen tarkoittaa "seisoo") työn suorittamiseksi. Mikä on tämän fysiikan kielen kompromissin perusta?
Voima, työ ja alue
Hydraulimoottoreiden strategisen käytön taustalla oleva fysiikka on voimamäärän käsite. Järjestelmässä tehty verkkotyö on käytetyn nettovoiman ja etäisyyden, jolla voiman kohde liikkuu, tulo: Wnetto = (Fnetto) (D). Tämä tarkoittaa, että tietylle määrälle työtä, joka on varattu fyysiselle tehtävälle, sen suorittamiseen tarvittavaa voimaa voidaan vähentää lisäämällä voimankäyttöön liittyvää etäisyyttä, kuten voidaan tehdä ruuvin kierroksilla.
Tämä periaate ulottuu lineaarisesta kaksiulotteisiin tilanteisiin ja suhteeseen P = F / A, missä P = paine N / m2, F = voima newtonissa ja A = pinta-ala metreinä2. Hydraulisessa järjestelmässä, jossa paine P pidetään vakiona, jossa on kaksi mäntäsylinteriä, joiden poikkileikkauspinta-ala on A1 ja A2, tämä johtaa suhteeseen
F1/ A1 = F2/ A2tai F1 = (A1/ A2) F2.
Tämä tarkoittaa, että kun mäntä A2 on suurempi kuin tulomäntä A1, syöttövoima on suhteellisesti pienempi kuin lähtövoima. Vaikka tämä ei ole aivan sama kuin saada jotain turhaan, se on selvä etu monissa nykyaikaisissa moottoriympäristöissä.
Sähkömoottorin perusteet
Sähkömoottori hyödyntää sitä tosiasiaa, että magneettikenttä kohdistaa voiman liikkuviin sähkövarauksiin tai virtaan. Pyörivä johtavan johtimen kela asetetaan sähkömagneetin napojen väliin siten, että magneettikenttä indusoi vääntömomentin, joka saa kelan pyörimään akselinsa ympäri. Tätä pyörivää akselia voidaan käyttää erityyppisten töiden tekemiseen, ja yleisesti ottaen sähkömoottorit muuntavat sähköenergian mekaaniseksi energiaksi.
Hydraulimoottorit: Keskustelutyypit
Hydraulimoottorin päämoottori on pumppu, joka työntää nestettä (usein öljyä) järjestelmän putkissa. Tämä neste on puristamaton ja työntyy puolestaan sylinterin sisällä olevaa mäntää vasten, jonka molemmilla puolilla on hydraulinestettä.
Mäntä liikkuu ja muuttuu "alavirtaan" pyörimisliikkeeksi, kun taas männän ulostulopuolella oleva neste palautetaan jatkuvasti säiliöön. Paine pidetään järjestelmässä vakiona (ellei sitä tarvitse muuttaa moottorin ulostuloihin vaikuttamiseksi) venttiilien strategisen jakautumisen ja ajoituksen avulla.
Eri tilanteissa käytettäviin hydraulimoottorityyppeihin kuuluvat ulkoiset vaihdemoottorit, aksiaalimäntämoottorit ja radiaalimäntämoottorit. Hydraulimoottoreita käytetään myös tietyntyyppisissä sähköpiireissä sekä pumpun ja moottorin yhdistelmissä.
Hydraulinen vs. sähkömoottori: Hyödyt ja haitat
Miksi käyttää hydraulimoottoria verrattuna kaasumoottoria tai sähkömoottoria? Kunkin moottorityypin etuja ja haittoja on niin paljon, että jokainen muuttuja omassa ainutlaatuisessa skenaariossa on otettava huomioon.
Hydraulimoottoreiden edut:
Hydraulimoottoreiden tärkein etu on, että niitä voidaan käyttää tuottamaan erittäin suuria voimia tulovoimiin nähden. Tämä on analoginen tavanomaisessa (ei-hydraulisessa) mekaniikassa, jossa vipujen ja hihnapyörien geometriaa voidaan "työstää" samanlaiseen hyötyyn.
Hydraulimoottorit käyttävät puristamattomia nesteitä, mikä mahdollistaa moottorin tiukemman hallinnan ja siten paremman liiketarkkuuden. Ne ovat erittäin hyödyllisiä raskaissa liikkuvissa laitteissa (esim. Kuorma-autoissa).
Hydraulimoottoreiden haitat:
Hydraulimoottorit ovat yleensä kallein vaihtoehto. Kaikkien öljyjen ollessa tyypillisesti leikissä, niiden toiminta on sotkuista, ja niiden kaikki suodattimet, pumput ja öljyt vaativat kaikki tarkastukset, vaihdot, puhdistamisen ja vaihtamisen. Vuodot voivat aiheuttaa turvallisuus- ja ympäristöriskejä.
Sähkömoottorien edut:
Useimmat hydrauliset asetukset eivät ole nopeita. Sähkömoottorit ovat paljon nopeampia (jopa 10 m / s). Niillä on ohjelmoitavat nopeudet ja pysäytysasennot, toisin kuin hydrauliikassa, ja ne tarjoavat korkean paikannustarkkuuden tarvittaessa. Elektroniset anturit voivat antaa tarkan palautteen käytetystä liikkeestä ja voimasta, mikä mahdollistaa erinomaisen liikkeenhallinnan.
Sähkömoottoreiden haitat:
Näiden moottorien asennus ja vianmääritys ovat monimutkaisia verrattuna muihin moottoreihin. Suurin osa niiden haittapuoli on, että jos tarvitset paljon enemmän voimaa, tarvitset huomattavasti suuremman ja raskaamman moottorin, toisin kuin hydraulikoneissa.
Huomautus pneumaattisista aktivaattoreista
Kysymys pneumaattisista tai sähköisistä toimilaitteista tai hydraulisista toimilaitteista nousee esiin myös joissain tilanteissa. Ero pneumaattisten ja hydraulisten toimilaitteiden välillä on se, että hydraulimoottorit käyttävät nesteitä, kun taas pneumaattiset toimilaitteet käyttävät kaasuja, tyypillisesti tavallista ilmaa. (Sekä nesteet että kaasut, luokitellaan vertailuna) nesteet.)
Pneumaattiset aktivaattorit ovat edullisia siinä mielessä, että ilmaa on olennaisesti kaikkialla (tai ainakin kaikkialla, missä ihmiset toimivat mukavasti), joten ilmakompressori on kaikki, mitä tarvitaan moottorille. Toisaalta, nämä moottorit ovat erittäin tehottomia johtuen suhteellisen suurista lämpöhäviöistä verrattuna muihin moottorityyppeihin.