science >> Wetenschap >  >> Fysica

Definitie van hydraulische en pneumatische systemen

Hydraulische en pneumatische apparaten zijn overal om ons heen. Ze worden gebruikt in productie, transport, grondverzetmachines en gewone voertuigen die we elke dag zien.
Wat zijn enkele voorbeelden van hydraulische en pneumatische systemen?

De remmen van uw auto worden hydraulisch bediend; de vuilniswagen die wekelijks langs uw huis rijdt, gebruikt hydraulisch vermogen om afval te compacteren. Uw monteur gebruikt een hydraulische lift bij werkzaamheden aan de onderkant van uw auto.

Pneumatische systemen zijn even wijdverbreid. Vrachtwagens en bussen gebruiken luchtaangedreven remmen. Spuitschilders gebruiken perslucht om verf te verspreiden. Ooit geïrriteerd in de ochtend door het geluid van een jackhammer? Dat is een pneumatische machine die hard aan het werk is met perslucht.
Wat is een hydraulisch systeem?

In 1647 ontwikkelde de Franse wiskundige Blaise Pascal een principe van vloeistofmechanica dat bekend staat als de wet van Pascal. Hierin staat dat wanneer er op enig punt in een afgesloten vloeistof druk wordt uitgeoefend, de druk op elk punt in de container gelijkmatig zal toenemen. Hoe ingewikkeld dit principe ook klinkt, het is de basis voor de werking van een hydraulisch systeem.

Stel dat u een holle cilinder heeft met een zuiger met een oppervlakte van 2 vierkante inch en een invoerkracht van 100 pond. Dit resulteert in een druk van 50 pond per vierkante inch (100 pond /2 vierkante inch).

Deze druk wordt door het hydraulische transmissiesysteem doorgegeven aan een andere cilinder, bekend als een actuator, die een zuiger heeft met een gebied van 6 vierkante inch. Met 50 psi heeft deze cilinder nu een uitgaande kracht van 300 pond (50 psi X 6 vierkante inch).
Hoe wordt de wet van Pascal toegepast op een hydraulisch systeem?

De wet van Pascal geeft hydraulische systemen hun voordeel. Een minimale invoer voor een klein apparaat kan resulteren in een grotere krachtuitvoer in een grotere actuator. Het is een eenvoudige manier om de uitgaande kracht voldoende te vermenigvuldigen om zware werkbelastingen aan te kunnen.

Omdat hydraulische systemen kunnen werken bij een druk tot enkele duizenden psi, kan de uitvoerkracht op de actuator enorm zijn. Met deze hogere krachtoutput heeft de mechanische actuator nu de kracht om zware hef-, duw- en verplaatsingstaken uit te voeren, zoals grondverzet.
Hoe werkt een hydraulisch systeem?

Een hydraulisch systeem gebruikt een transmissienetwerk om een vloeistof onder druk te vervoeren die hydraulische aandrijvingen aandrijft. De hydraulische vloeistof krijgt zijn druk van een pomp aangedreven door een aandrijfmotor, zoals een elektromotor of een gas /dieselmotor. De olie onder druk wordt gefilterd, gemeten en door het transmissiesysteem naar een actuator geduwd om enige actie uit te voeren. Daarna keert de vloeistof onder lage druk terug naar een reservoir waar het wordt gereinigd en gefilterd voordat het terugkeert naar de pomp.

Hydraulische systemen worden gebruikt in productie- en productiebedrijven, zoals de staal- en auto-industrie, om alle soorten te bedienen van mechanische uitrusting. Ze worden gebruikt om materialen te verplaatsen, duwen en heffen in industrieën zoals mijnbouw, grondverzet en constructie.
Wat zijn de basiscomponenten van een hydraulisch systeem?

Hydraulische olie - Hydraulische vloeistoffen zijn niet samendrukbaar en hebben lage vlampunten.

Een reservoir - Het reservoir bevat de vloeistof voor het systeem. Het heeft ruimte voor vloeistofuitbreiding, laat lucht meegevoerd in de vloeistof ontsnappen en helpt de vloeistof af te koelen. Vloeistof stroomt van het reservoir naar de pomp, die het via een leidingnetwerk en uiteindelijk terug naar het reservoir duwt.

Filtreerapparaten - Kleine metaaldeeltjes en andere vreemde stoffen vinden meestal hun weg in de vloeistof. Het hydraulische systeem gebruikt verschillende filters en zeven om deze vreemde deeltjes te verwijderen. Vloeistofvervuiling is een van de meest voorkomende oorzaken van problemen in een hydraulisch systeem.

Een krachtbron - Elektrische motoren of dieselmotoren op gas worden gebruikt om de vloeistofpomp aan te drijven.

Een pomp - De pomp zuigt de vloeistof uit het reservoir en duwt deze door een drukregelklep en uit het transmissienetwerk naar de aandrijvingen.

Connectoren - Een netwerk bestaande uit buizen, slangen en flexibele slangen transporteert de vloeistof naar de mechanische aandrijvingen.

Kleppen - Verschillende kleppen regelen de hoeveelheid vloeistofstroming, de druk en richting.

Aandrijvingen - Aandrijvingen zijn de apparaten die werkbewegingen uitvoeren. Ze kunnen roterend zijn, zoals een hydraulische motor, of lineair, zoals een cilinder.
Wat zijn de voordelen van een hydraulisch systeem?

Een hydraulisch systeem heeft vele voordelen ten opzichte van pneumatische en andere soorten mechanische aandrijving systemen omdat het:

  • Gebruikt kleine componenten om grote krachten over te dragen met een consistent uitgangsvermogen.
  • Heeft actuatoren die in staat zijn om nauwkeurig te positioneren.
  • Kan starten omhoog onder zware initiële belastingen.
  • Produceert gelijkmatige en soepele bewegingen onder verschillende belastingen omdat de vloeistoffen niet samendrukbaar zijn en debieten nauwkeurig kunnen worden geregeld met kleppen.
  • Levert consistent vermogen bij gematigde snelheden vergeleken naar pneumatische systemen.
  • Is eenvoudig te regelen en te regelen met druk-, richtings- en stroomregelkleppen.
  • Dissipeert gemakkelijk en snel warmte.
  • Presteert goed in warme omgevingen.

    Wat zijn de nadelen van hydraulische systemen?

  • Pompen, kleppen, transmissienetwerken en actuato rs zijn duur.
  • Ze kunnen de werkplek vervuilen met lekken, wat ongelukken of brand kan veroorzaken.
  • Ze zijn niet geschikt om op hoge snelheden te fietsen.
  • Hydraulische vloeistoffen zijn gevoelig voor vuilvervuiling en moeten regelmatig worden getest.
  • Scheuren van hogedrukleidingen kunnen verwondingen veroorzaken.
  • De prestaties van hydraulische vloeistoffen zijn een functie van temperatuurveranderingen die veranderingen in viscositeit.

    Wat zijn de soorten hydraulische vloeistoffen?

    De meest voorkomende hydraulische vloeistoffen zijn gebaseerd op minerale oliën, polyalfaolefinen en fosfaatesters vanwege hun lage samendrukbaarheid. Water is niet geschikt omdat het kan bevriezen bij koude temperaturen en kan koken in omgevingen met hoge temperaturen. Water kan ook corrosie en roest veroorzaken.
    Hydraulische vloeistoffen hebben vier doelen

    1. Zend vermogen en kracht door geleiderleidingen naar actuatoren om een werkbeweging uit te voeren.
    2. Smeer de componenten, apparaten, kleppen en actuatoren in het circuit.
    3. Werk als een koelvloeistof door warmte af te voeren van alle hotspots in het systeem.
    4. Dichtingen tussen bewegende delen af om de efficiëntie te verhogen en de warmte te verminderen van overtollige lekkages.

      Wat zijn de eigenschappen van een hydraulische vloeistof?

      Sommige eigenschappen en kenmerken van een hydraulische vloeistof zijn als volgt:

      Viscositeit - Viscositeit is de interne weerstand van een vloeistof om te stromen. Het neemt toe naarmate de temperatuur stijgt. Een acceptabele hydraulische vloeistof moet een goede afdichting bij de zuiger, kleppen en pompen kunnen bieden, maar niet zo dik zijn dat deze de vloeistofstroom belemmert.

      Vloeistoffen met hoge viscositeiten kunnen leiden tot vermogensverlies en hogere bedrijfstemperaturen. Een te dunne vloeistof kan overmatige slijtage van bewegende delen veroorzaken.

      Chemische stabiliteit - Een hydraulische vloeistof moet chemisch stabiel zijn. Het moet bestand zijn tegen oxidatie en stabiel zijn onder zware bedrijfsomstandigheden, zoals hoge temperaturen. Langdurig werken bij hoge temperaturen kan de levensduur van de vloeistof verkorten.

      Vlampunt - Een vlampunt is de temperatuur wanneer een vloeistof in een voldoende groot volume verandert om te ontbranden of in contact te flitsen met een vlam. Hydraulische vloeistoffen hebben een hoog vlampunt nodig om weerstand te bieden aan verbranding en vertonen een lage verdampingsgraad bij normale temperaturen.

      Vuurpunt - Vuurpunt is de temperatuur waarbij een vloeistof verdampt in een voldoende volume om te ontbranden bij blootstelling aan een vlam en blijf branden. Net als bij het vlampunt, moet een acceptabele hydraulische vloeistof een hoog vuurpunt hebben.
      Wat is een pneumatisch systeem?

      pneumatische systemen zijn als hydraulische systemen, maar ze gebruiken perslucht in plaats van een vloeistof om over te brengen macht. Ze vertrouwen op een constante bron van perslucht om energie te regelen en bewegingstoestellen te bedienen.

      Productiebedrijven gebruiken perslucht om pneumatische boren en persen aan te drijven en om objecten op te tillen en materialen te verplaatsen. Fabricagebedrijven gebruiken een pneumatische machine om onafgewerkte producten te bewaren voor las-, soldeer- en vormbewerkingen.
      Wat zijn de componenten van een pneumatisch systeem?

      Luchtcompressor - De luchtcompressor trekt lucht uit de atmosfeer, zet deze onder druk en slaat de perslucht op in een tank voor afgifte aan het transmissiesysteem.

      Prime driver - Een prime driver, zoals een elektromotor of een gasmotor, levert de stroom aan een luchtcompressor. >

      Besturingsapparaten - Kleppen regelen de druk en regelen stroom en richting.

      Luchttank - Een tank bevat perslucht voor levering aan mechanische apparaten.

      Actuators - Dit zijn apparaten die de energie uit perslucht en zet deze om in mechanische bewegingen.

      Transmissiesysteem - Een netwerk van buizen en leidingen transporteert de perslucht naar actuatoren.
      Wat zijn de voordelen van pneumatische systemen?

      Efficiëntie - De toevoer van lucht is gratis en onbeperkt. Perslucht is gemakkelijk op te slaan, te transporteren en kan zonder kostbare behandelingen aan het milieu worden afgegeven.

      Eenvoudig ontwerp - De configuratie en componenten van een pneumatisch systeem hebben een eenvoudig ontwerp en zijn gemakkelijk te onderhouden. Ze zijn duurzamer en worden niet gemakkelijk beschadigd.

      De mogelijkheid om met hogere snelheden te werken - Pneumatische systemen kunnen actuatoren met snellere cycli bedienen, zoals in verpakkingsproductielijnen. Lineaire en oscillerende bewegingen zijn eenvoudig aan te passen met behulp van een drukregelklep om het debiet en de druk te regelen.

      Reinheid - Geen risico op lekkende hydraulische vloeistoffen die de omgeving vervuilen. Pneumatische systemen hebben de voorkeur op werkplekken die een hoge mate van netheid vereisen. Afvoerluchtapparatuur reinigt de lucht die vrijkomt in de atmosfeer.

      Minder duur - Pneumatische componenten zijn minder duur en perslucht is overal verkrijgbaar in productiegebieden. De onderhoudskosten zijn lager in vergelijking met hydraulische systemen.

      Veiliger te bedienen - Pneumatische systemen zijn veilig te gebruiken in ontvlambare omgevingen zonder gevaar voor brand of explosies. Pneumatische componenten raken niet oververhit of vlammen niet wanneer ze overbelast raken.

      Kunnen functioneren in ruwe omgevingen - Stof, hoge temperaturen en corrosieve omgevingen hebben minder effect op pneumatische systemen dan hydraulica.
      Wat zijn de nadelen van pneumatische systemen?

      Verminderd vermogen - Pneumatische systemen werken meestal op minder dan 150 psi en leveren minder totale kracht op actuators. Pneumatische cilinders zijn meestal klein en hebben niet het vermogen om zware lasten te verwerken.

      Lawaaierig - Luchtcompressoren genereren meer lawaai en perslucht is lawaaierig wanneer deze wordt vrijgegeven uit de actuatoren.

      Ruw beweging - Omdat lucht samendrukbaar is, kan de beweging van pneumatische aandrijvingen ruw zijn, wat de nauwkeurigheid van de bewegingen van het systeem vermindert. Zuigersnelheden zijn ongelijk. Hydraulische bewegingen zijn soepeler.

      Voorbehandeling van lucht nodig - Voor gebruik moet lucht worden verwerkt om water en stofdeeltjes te verwijderen. Als dit niet wordt gedaan, zal de verhoogde wrijving tussen de besturingsapparaten en bewegende componenten het onderdeel verslijten en voortijdige reparatie of vervanging vereisen.
      Hydraulische systemen versus pneumatische systemen

      Hydraulische actuatoren zijn geschikter voor bewerkingen die grote kracht nodig hebben. Ze zijn robuust en kunnen krachten produceren die tot 25 keer groter zijn dan een pneumatische actuator met dezelfde maat zuiger. Hydraulische systemen kunnen ook werken tot 4000 psi. Pneumatische aandrijvingen zijn meestal minder dan 150 psi.

      De samendrukbaarheid van lucht en drukverliezen verminderen de efficiëntie van pneumatische systemen. De compressor moet continu draaien om de druk in de leidingen te handhaven, zelfs wanneer de actuators niet bewegen; hydraulische systemen kunnen een constante druk houden zonder dat de pomp draait