Με τι κινούνται τα υδραυλικά συστήματα; Ένας απλός οδηγός για την υδραυλική ενέργεια

Τα υδραυλικά συστήματα τροφοδοτούνται από ένα υδραυλική αντλία που κινεί ρευστό υπό πίεση, κυρίως λάδι, σε ένα κλειστό σύστημα. Πώς νομίζετε ότι ένας μικρός μοχλός σε ένα περονοφόρο ανυψωτικό μπορεί να ανυψώσει ένα αυτοκίνητο; Όλα έχουν να κάνουν με τη δύναμη των ρευστών υπό πίεση. Εκεί έρχεται η υδραυλική. Έχει να κάνει με έναν θεμελιώδη νόμο της φυσικής, τον νόμο του Pascal, και με ορισμένα βασικά υδραυλικά εξαρτήματα. Σε ένα σύστημα υδραυλικής αντλίας, μια αντλία παρέχει την πίεση που κινεί το λάδι. Αλλά τι κινεί το υδραυλικό σύστημα; Εξαρτάται από την αντλία και το ίδιο το λάδι.

Από τι τροφοδοτούνται τα υδραυλικά συστήματα?

Η βασική πηγή ενέργειας πίσω από τα υδραυλικά συστήματα

Από τι κινούνται τα υδραυλικά συστήματα; Μπορεί να αναρωτιέστε τι κάνει τα υδραυλικά να λειτουργούν όταν βλέπετε έναν εκσκαφέα να σηκώνει τόνους χώματος. Ξεκινά με μια κύρια μηχανή. Μια κύρια μηχανή είναι ένας ηλεκτροκινητήρας ή ένας κινητήρας βενζίνης. Αυτός ο κινητήρας μετατρέπει ένα μηχανική πηγή ενέργειαςΗ αντλία ωθεί το λάδι μέσα από το σύστημα. Το λάδι μεταφέρει ενέργεια από το ένα μέρος στο άλλο. Σκεφτείτε την αντλία ως την καρδιά του μηχανήματος. Το λάδι είναι σαν το αίμα που ρέει μέσα από σωλήνες.

Η πραγματική δουλειά ξεκινά όταν το λάδι φτάσει σε έναν ενεργοποιητή. Ένας ενεργοποιητής μπορεί να είναι ένας κύλινδρος ή ένας κινητήρας. Το λάδι πιέζει ένα έμβολο μέσα στον κύλινδρο. Αυτή η κίνηση δημιουργεί μηχανική δύναμη. Τι κάνει λοιπόν τα υδραυλικά να λειτουργούν στην πράξη; Έχετε μια αλυσίδα μεταφοράς ενέργειας. Ο κύριος κινητήρας περιστρέφει το υδραυλική αντλία. ο υδραυλικό έμβολο μετατρέπει τη μηχανική ενέργεια σε ροή ρευστού. Όταν το ρευστό χτυπήσει αντίσταση, δημιουργεί πίεση. Αυτή η πίεση κάνει την βαριά ανύψωση που βλέπετε στα εργοτάξια.

Γιατί χρησιμοποιείται συνήθως το υδραυλικό λάδι

Μπορεί να αναρωτιέστε γιατί οι κατασκευαστές επιλέγουν λάδι αντί για νερό ή αέρα. Το λάδι παρέχει πολλά πλεονεκτήματα κατά την κατασκευή ενός υδραυλικού συστήματος. Πρώτον, το λάδι δεν διαβρώνει τα μέταλλα. Το νερό μπορεί να προκαλέσει διάβρωση σε σωλήνες και κυλίνδρους. Δεύτερον, το λάδι λιπαίνει τα κινούμενα μέρη, μειώνοντας τη φθορά και παρατείνοντας τη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού. Τέλος, το λάδι δεν μπορεί να συμπιεστεί εύκολα, σε αντίθεση με το νερό και τον αέρα, που θα σπαταλούσαν ενέργεια. 

Τι κινεί τα υδραυλικά συστήματα; Η ​​σταθερότητα της θερμοκρασίας είναι ένας άλλος σημαντικός παράγοντας στην επιλογή λαδιού. Το λάδι είναι αρκετά σταθερό σε διαφορετικές θερμοκρασίες, δηλαδή δεν εξατμίζεται σε υψηλές θερμοκρασίες ούτε παγώνει σε χαμηλές. Αυτή η αξιοπιστία καθιστά το λάδι ένα κοινό υδραυλικό υγρό για μεγάλα μηχανήματα. Τα περισσότερα σύγχρονα υδραυλικά υγρά περιέχουν πρόσθετα. Τα πρόσθετα παρέχουν αντιαφριστική, αντισκωριακή και προστασία στεγανοποίησης.

Πώς ένα υδραυλικό σύστημα παράγει ενέργεια;

Ο ρόλος του Υδραυλική αντλία

Αυτό το εξάρτημα ξεκινά την ενεργειακή αλυσίδα. Λαμβάνει δύναμη περιστροφής από έναν περιστρεφόμενο άξονα και τη μετατρέπει σε υδραυλική ενέργεια. Αυτή η αλλαγή συμβαίνει όταν το εξάρτημα μετακινεί υγρό από μια δεξαμενή στους σωλήνες. Το εξάρτημα δημιουργεί κίνηση στο λάδι που ονομάζεται ροή. Η πίεση εμφανίζεται μόνο όταν η κίνηση συναντά αντίσταση. Σκεφτείτε έναν εύκαμπτο σωλήνα κήπου με νερό που ρέει ελεύθερα από ένα ανοιχτό ακροφύσιο.

Από τι τροφοδοτούνται τα υδραυλικά συστήματα; Τοποθετήστε τον αντίχειρά σας πάνω από το άνοιγμα για να δημιουργήσετε αντίσταση. Αυτή η αντίσταση δημιουργεί δύναμη πίσω από τον αντίχειρά σας. Η ίδια ιδέα λειτουργεί και μέσα σε ένα υδραυλικό κύκλωμα. Το εξάρτημα ωθεί υδραυλικό λάδι μέσω σωλήνων και βαλβίδων σε έναν υδραυλικό κύλινδρο που συγκρατεί ένα φορτίο. Το φορτίο σπρώχνει προς τα πίσω το εξάρτημα. Αυτή η αντίσταση μετατρέπει την κίνηση σε χρησιμοποιήσιμη υδραυλική δύναμη που αυξάνεται με το φορτίο. Αυτή η δύναμη κινεί το φορτίο. Χωρίς αυτό το εξάρτημα, δεν έχετε κίνηση ή ισχύ. Αυτό το εξάρτημα κάνει τα πάντα να λειτουργούν.

Τι Δυναμώνει το Υδραυλική αντλία?

Απαιτείται μια κύρια κινητήρια μηχανή για την κίνηση του υπό συζήτηση εξαρτήματος. Η κύρια κινητήρια μηχανή είναι τοποθετημένη στον άξονα του εξαρτήματος και παρέχει την περιστροφική δύναμη για την κίνησή του. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν δύο τύποι κύριας κινητήριας μηχανής. Ο πρώτος είναι ένας ηλεκτροκινητήρας που λειτουργεί με ηλεκτρικό ρεύμα από το δίκτυο ή με μπαταρίες. Τέτοιες κύριες κινήσεις χρησιμοποιούνται σε σταθερά μηχανήματα. 

Είναι φιλικά προς το περιβάλλον και αρκετά αθόρυβα κατά τη λειτουργία. Ο δεύτερος είναι ένας κινητήρας εσωτερικής καύσης που χρησιμοποιεί είτε ντίζελ είτε βενζίνη. Χρησιμοποιούνται σε κινητά μηχανήματα όπως εκσκαφείς και τρακτέρ. Αυτοί οι κινητήρες παρέχουν υψηλή ροπή σε χαμηλότερες ταχύτητες, γεγονός που βοηθά την αντλία να αναπτύξει γρήγορα υδραυλική ισχύ. Τι κινεί το υδραυλικό σύστημα; Εξαρτάται από τις απαιτήσεις.

Ποια είναι τα κύρια εξαρτήματα ενός υδραυλικού συστήματος;

Υδραυλικό υγρό

Το υδραυλικό υγρό λειτουργεί σαν την κινητήρια δύναμη κάθε υδραυλικού κυκλώματος. Σκεφτείτε το ως τον φορέα που μεταφέρει την ισχύ από το ένα εξάρτημα στο άλλο. Αυτό το ειδικό λάδι ταξιδεύει μέσα από εύκαμπτους σωλήνες και μεταλλικές γραμμές, στέλνοντας ενέργεια όπου τη χρειάζεται το μηχάνημα. Χωρίς αυτό το υγρό, το υδραυλικό σας σύστημα δεν θα μπορούσε να στείλει δύναμη από το μηχανική πηγή ενέργειας προς τα λειτουργικά μέρη.

Τι κινεί μια υδραυλική αντλία; Πρέπει να ξέρετε γιατί αυτό το υγρό είναι τόσο σημαντικό. Το υγρό λιπαίνει τα κινούμενα μέρη στο εσωτερικό. υδραυλικές αντλίες και υδραυλικούς κυλίνδρους. Επίσης, απομακρύνει τη θερμότητα από σημεία όπου τα εξαρτήματα τρίβονται μεταξύ τους. Τα περισσότερα υδραυλικά υγρά περιέχουν πρόσθετα που αποτρέπουν τον αφρισμό και προστατεύουν από τη σκουριά. Αυτά τα πρόσθετα διατηρούν το σύστημα σε ομαλή λειτουργία ακόμη και υπό βαριά φορτία. Όταν επιλέγετε το σωστό υγρό για τον εξοπλισμό σας, βοηθάτε κάθε μέρος του κυκλώματος να διαρκέσει περισσότερο.

Υδραυλική αντλία

Από τι τροφοδοτείται μια υδραυλική αντλία; υδραυλική αντλία είναι η καρδιά του υδραυλικού συστήματος. Αυτό το μέρος δημιουργεί ροή μετακινώντας το υγρό από τη δεξαμενή στους σωλήνες. Θα δείτε πολλά είδη υδραυλικών αντλιών, όπως αντλίες με γρανάζια, πτερύγια και έμβολα. Κάθε τύπος ταιριάζει σε διαφορετικές ανάγκες πίεσης και ρυθμούς ροής. Η αντλία μετατρέπει τη μηχανική ενέργεια από έναν περιστρεφόμενο άξονα σε υδραυλική ενέργεια που κινεί το ρευστό.

Η αντλία δεν δημιουργεί πίεση από μόνη της. Η πίεση εμφανίζεται μόνο όταν το υγρό χτυπήσει αντίσταση. Φανταστείτε να σπρώχνετε νερό μέσα από έναν στενό σωλήνα. αντλία υγρού απλώς μετακινεί το υγρό και το φορτίο δημιουργεί την πίεση που μετράτε. Μια βαλβίδα εκτόνωσης προστατεύει το σύστημα από υπερβολική πίεση. Αυτή η βαλβίδα ανοίγει όταν η πίεση υπερβαίνει τα ασφαλή όρια, επιτρέποντας στο υγρό να επιστρέψει στη δεξαμενή. Χρειάζεστε επίσης βαλβίδες ελέγχου για να κατευθύνετε τη ροή εκεί που θέλετε. 

Ποιες μορφές ενέργειας μπορούν να τροφοδοτήσουν υδραυλικά συστήματα;

Ηλεκτροκίνητα υδραυλικά συστήματα

Ηλεκτροκινητήρες χρησιμεύουν ως η κύρια πηγή ενέργειας για ένα υδραυλικό σύστημα. Μπορείτε να συνδέσετε τον κινητήρα σε μια πρίζα ή να τον συνδέσετε με μπαταρίες. Από τι τροφοδοτούνται τα υδραυλικά συστήματα; Ο κινητήρας περιστρέφει το υδραυλική αντλία άξονα. Αυτή η ενέργεια μετακινεί το ρευστό μέσω του υδραυλικού κυκλώματος. Αυτή η ρύθμιση λειτουργεί καλά για εργοστασιακά μηχανήματα όπως πρέσες και μηχανές χύτευσης με έγχυση. Οι ηλεκτροκινητήρες λειτουργούν αθόρυβα και δεν εκπέμπουν καυσαέρια. 

Μπορείτε να ελέγχετε την ταχύτητά τους με μια μονάδα μεταβλητής συχνότητας. Αυτή η ρύθμιση σάς επιτρέπει να αλλάζετε τη ροή και την πίεση χωρίς πολύπλοκες βαλβίδες. Ο ηλεκτροκίνητος υδραυλικός εξοπλισμός απαιτεί λιγότερη συντήρηση από τον εξοπλισμό που λειτουργεί με κινητήρα. Δεν χρειάζεται να αλλάζετε το λάδι του κινητήρα ή να ελέγχετε τη στάθμη καυσίμου. Συχνά βλέπετε αυτά τα συστήματα σε εργοστάσια παραγωγής, αποθήκες και γραμμές συναρμολόγησης. Ο ηλεκτροκινητήρας αντιδρά γρήγορα στα σήματα ελέγχου. 

Υδραυλικά συστήματα με κινητήρα

Οι κινητήρες εσωτερικής καύσης τροφοδοτούν τα περισσότερα κινητά υδραυλικά μηχανήματα. Αυτές οι μηχανές βρίσκονται σε εκσκαφείς, μπουλντόζες και τρακτέρ. Οι κινητήρες ντίζελ είναι συνηθισμένοι επειδή παρέχουν υψηλή ροπή σε χαμηλές στροφές. Αυτή η ροπή βοηθά στην γρήγορη ανάπτυξη υδραυλικής πίεσης. Ο κινητήρας συνδέεται με το μηχανικός κύκλωμα πηγής ισχύος μέσω ενός συνδέσμου ή κιβωτίου ταχυτήτων.

 Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτά τα μηχανήματα οπουδήποτε έχετε καύσιμο. Δεν χρειάζονται καλώδιο τροφοδοσίας ή φορτιστή μπαταρίας. Αυτή η ελευθερία τα καθιστά ιδανικά για εργοτάξια και αγροκτήματα. Το καύσιμο ντίζελ δίνει στον κινητήρα υψηλή ενεργειακή πυκνότητα. Μπορείτε να εργάζεστε πολλές ώρες χωρίς ανεφοδιασμό. Οι βενζινοκινητήρες λειτουργούν επίσης, αλλά προσφέρουν λιγότερη ροπή για το ίδιο μέγεθος. Το μειονέκτημα είναι ο θόρυβος και οι εκπομπές ρύπων. Οι μονάδες που κινούνται με κινητήρα απαιτούν επίσης περισσότερη συντήρηση. 

Πώς η υδραυλική πίεση δημιουργεί δύναμη;

Κατανόηση του νόμου του Πασκάλ

Μπορεί να αναρωτηθείτε πώς λίγο λάδι μπορεί να κινήσει μια τεράστια χαλύβδινη δοκό. Ένας Γάλλος επιστήμονας ονόματι Blaise Pascal βρήκε την απάντηση τον 1600ο αιώνα. Έμαθε ότι όταν ασκείτε πίεση σε ένα παγιδευμένο υγρό, η πίεση μεταδίδεται εξίσου προς όλες τις κατευθύνσεις. Αυτή η ιδέα ονομάζεται νόμος του Pascal. Ο νόμος λειτουργεί επειδή τα υγρά δεν μπορούν να συμπιεστούν σε μικρότερους όγκους. Σε αντίθεση με τον αέρα, ο οποίος μπορεί να συμπιεστεί, τα υγρά διατηρούν τον όγκο τους. Έτσι, όταν πιέζετε το ένα άκρο ενός παγιδευμένου υγρού, αυτή η ώθηση μεταφέρεται αμέσως σε κάθε άλλο μέρος του δοχείου.

Τι κινεί τους υδραυλικούς κυλίνδρους; Σκεφτείτε να πιέζετε ένα γεμάτο μπουκάλι νερού. Η συμπίεση που νιώθετε στη μία πλευρά φαίνεται και από όλες τις πλευρές ταυτόχρονα. Ένα υδραυλικό σύστημα χρησιμοποιεί την ίδια ιδέα, χρησιμοποιώντας λάδι σε ανθεκτικούς σωλήνες και κυλίνδρους. Όταν το υδραυλική αντλία ωθεί το υγρό σε έναν μικρό χώρο, η πίεση συσσωρεύεται ομοιόμορφα μέσα από αυτόν. Κάθε τετραγωνική ίντσα του τοίχου του χώρου δέχεται την ίδια ώθηση. Αυτή η ομοιόμορφη κατανομή επιτρέπει σε ένα μηχάνημα να ασκεί δύναμη γύρω από γωνίες και μέσα από στενούς σωλήνες χωρίς να χάνει ισχύ.

Πώς η πίεση βοηθά τα υδραυλικά μηχανήματα να ανυψώνουν βαριά φορτία

Η πραγματική ισχύς προέρχεται από την αλλαγή του μεγέθους των επιφανειών στις οποίες ασκείται η πίεση. Η πίεση είναι η δύναμη διαιρούμενη με την επιφάνεια. Όταν ασκείτε 100 λίβρες δύναμης σε ένα έμβολο 1 τετραγωνικής ίντσας, λαμβάνετε 100 psi πίεσης. Στη συνέχεια, μεταφέρετε αυτήν την πίεση στον δεύτερο κύλινδρο που είναι εξοπλισμένος με ένα έμβολο 10 τετραγωνικών ιντσών. Κάθε τετραγωνική ίντσα θα λαμβάνει 100 λίβρες δύναμης. Το μεγάλο έμβολο θα δέχεται 1,000 λίβρες δύναμης. Έτσι, ένα άτομο πολλαπλασίασε τη δύναμή του δεκαπλάσια χωρίς να ξοδέψει επιπλέον ενέργεια.

Τι κρύβεται πίσω από την αντοχή των υδραυλικών μηχανημάτων; Έτσι ακριβώς ένας μοχλός σε ένα περονοφόρο ανυψωτικό ανυψώνει ένα αυτοκίνητο με λιγότερη προσπάθεια. A αντλία υγρού Παρέχει τη ροή που ωθεί το λάδι στον μεγάλο κύλινδρο. Μια βαλβίδα ελέγχου παρέχει το λάδι στον σωστό θάλαμο. Μια βαλβίδα ελέγχου ροής διαχειρίζεται την ταχύτητα του λαδιού για να παρέχει αργή ή γρήγορη ανύψωση. Μια βαλβίδα εκτόνωσης εμποδίζει το υδραυλικό σύστημα να φτάσει σε υψηλή πίεση.

Πού χρησιμοποιούνται συνήθως τα υδραυλικά;

Υδραυλική σε εξοπλισμό κατασκευών

Υδραυλικά συστήματα χρησιμοποιούνται σε όλα τα κατασκευαστικά έργα. Ο βαρύς εξοπλισμός, όπως οι εκσκαφείς, οι μπουλντόζες και οι γερανοί, χρησιμοποιεί υδραυλικό σύστημα για την ανύψωση και μεταφορά φορτίων. A μηχανική πηγή ενέργειας μεταφέρει το λάδι μέσω σωλήνων στον κύλινδρο. Η βαλβίδα ελέγχου οδηγεί το λάδι στο απαιτούμενο μέρος του εξοπλισμού. Ο χειριστής ελέγχει την ταχύτητα και την κατεύθυνση της διαδικασίας. Η πίεση στον κύλινδρο, που δημιουργείται από το λάδι, παράγει μια τεράστια δύναμη που μπορεί να σηκώσει αρκετούς τόνους χώματος.

Ποιο είδος ενέργειας χρησιμοποιείται από την υδραυλική; Θεωρήστε το υδραυλική αντλία εκσκαφέας, για παράδειγμα. Οι κύλινδροι μπορούν να ανυψώσουν το βραχίονα, τον βραχίονα και τον κάδο. Ο χειριστής χρησιμοποιεί χειριστήρια για να χειριστεί τις βαλβίδες και να εισάγει λάδι στους κυλίνδρους. Το λάδι ωθεί το έμβολο και τον βραχίονα. Το βραχίονα ανεβαίνει και κατεβαίνει. Ο βραχίονας τραβάει μέσα και έξω. Ο κάδος σκάβει το υλικό.

Υδραυλικά σε αυτοκίνητα και οχήματα

Το αυτοκίνητό σας έχει επίσης υδραυλικό έμβολο συστήματα στο σύστημα πέδησης. Κάθε φορά που σταματάτε το αυτοκίνητο με το πεντάλ φρένου, ενεργοποιείται το υδραυλικό σύστημα πέδησης. Πατώντας τα φρένα, το λάδι διοχετεύεται στις δαγκάνες, όπου ασκεί δύναμη στα τακάκια των φρένων. Η δύναμη ωθεί τα τακάκια των φρένων προς τους δίσκους, τους σφίγγει και δημιουργεί τριβή που επιβραδύνει τους τροχούς.

Το υδραυλικό τιμόνι είναι επίσης ένα υδραυλικό σύστημα που κάνει το τιμόνι πιο εύκολο στο στρίψιμο. Όταν στρίβετε το τιμόνι, παρέχει υποβοήθηση για να κάνετε το στρίψιμο πιο εύκολο. Ορισμένα αυτοκίνητα χρησιμοποιούν επίσης υδραυλική ανάρτηση για να παρέχουν ένα άνετο ύψος οδήγησης.

Συμπέρασμα

Τώρα ξέρετε τι μπορεί να λειτουργήσει χρησιμοποιώντας υδραυλική ισχύ. Ο κινητήρας κινεί την αντλία. υδραυλική αντλία οδηγεί λάδι στις βαλβίδες. Ένας ενεργοποιητής χρησιμοποιεί αυτήν την ενέργεια για να μετακινήσει το φορτίο. Έτσι λειτουργούν όλα τα υδραυλικά συστήματα. Ο νόμος του Pascal είναι η πραγματική μαγεία. Εφαρμόζετε δύναμη σε ένα παγιδευμένο ρευστό και αυτή η πίεση κατανέμεται ομοιόμορφα. 

Αυτή η βασική αρχή της φυσικής επιτρέπει σε μικρές εισροές να παράγουν τεράστιες εκροές. Βλέπετε αυτήν την ισχύ καθημερινά σε εκσκαφείς που σκάβουν θεμέλια και σε φρένα αεροπλάνων που σταματούν βαριά αεροσκάφη. Την επόμενη φορά που θα παρακολουθήσετε μια μηχανή να σηκώνει κάτι τεράστιο, θυμηθείτε την απλή αλήθεια. Παρακολουθείτε το πεπιεσμένο πετρέλαιο να κάνει τη δουλειά. Αυτή η απλή ιδέα τροφοδοτεί τον σύγχρονο κόσμο γύρω σας.

Συχνές Ερωτήσεις

Πόση πίεση επιτυγχάνεται με βιομηχανική υδραυλική;

Το τυπικό εύρος πίεσης λειτουργίας για ένα βιομηχανικό υδραυλικό σύστημα είναι 1,000 έως 5,000 λίβρες ανά τετραγωνική ίντσα. Σε εξαιρετικές περιπτώσεις, ορισμένα υδραυλικά συστήματα μπορούν να φτάσουν πιέσεις 10,000 λίβρες ανά τετραγωνική ίντσα ή και περισσότερο. Ο σχεδιασμός της αντλίας και οι δυνατότητες του σωλήνα και του κυλίνδρου καθορίζουν την τιμή.

Τι συμβαίνει με μια διαρροή σε ένα υδραυλικό σύστημα;

Μια διαρροή μειώνει την πίεση του συστήματος. Ο ενεργοποιητής χάνει ισχύ και ενδέχεται να σταματήσει να λειτουργεί εντελώς. Χάνετε επίσης το υγρό που παρέχει λίπανση.

Πόσο συχνά χρειάζεται να αλλάζετε το υδραυλικό υγρό;

Οι περισσότεροι κατασκευαστές συνιστούν την αλλαγή του υγρού κάθε 1,000 ή 2,000 ώρες λειτουργίας. Επίσης, ελέγχετε τακτικά το υγρό για να αποτρέψετε τη μόλυνση. Η βρωμιά και τα σωματίδια νερού μπορούν να φθαρούν τα εξαρτήματα της αντλίας.

Μπορείτε να αντικαταστήσετε το υδραυλικό λάδι με νερό;

Ναι, ορισμένα συστήματα μπορούν να χρησιμοποιούν νερό ως ρευστό, αλλά μπορεί να προκαλέσει προβλήματα. Το νερό προκαλεί σκουριά στα μεταλλικά μέρη, έχει κακές λιπαντικές ιδιότητες και παγώνει σε χαμηλές θερμοκρασίες.