I dispositivi idraulici e pneumatici ci circondano. Sono utilizzati nella produzione, trasporto, macchine movimento terra e veicoli comuni che vediamo ogni giorno.
Quali sono alcuni esempi di sistemi idraulici e pneumatici?
I freni della tua auto sono azionati idraulicamente; il camion della spazzatura che passa settimanalmente da casa tua utilizza l'energia idraulica per compattare i rifiuti. Il tuo meccanico usa un sollevatore idraulico quando lavora sul lato inferiore della tua auto.
I sistemi pneumatici sono altrettanto diffusi. I camion e gli autobus usano freni ad azionamento pneumatico. I pittori spray usano aria compressa per diffondere la vernice. Sei mai stato irritato al mattino dal suono di un martello pneumatico? È una macchina pneumatica al lavoro con aria compressa.
Cos'è un sistema idraulico?
Nel 1647, il matematico francese Blaise Pascal sviluppò un principio di meccanica dei fluidi noto come legge di Pascal. Indica che quando la pressione viene applicata in qualsiasi punto di un fluido confinato, la pressione aumenterà ugualmente in ogni punto del contenitore. Per quanto contorto possa sembrare questo principio, è la base per il funzionamento di un sistema idraulico.
Supponi di avere un cilindro cavo che ha un pistone con un'area di 2 pollici quadrati e riceve una forza di ingresso di 100 libbre. Ciò si traduce in una pressione di 50 libbre per pollice quadrato (100 libbre /2 pollici quadrati).
Questa pressione viene trasmessa dal sistema di trasmissione idraulica a un altro cilindro, noto come attuatore, che ha un pistone con un area di 6 pollici quadrati. A 50 psi, questo cilindro ora ha una forza di uscita di 300 libbre (50 psi X 6 pollici quadrati).
Come viene applicata la legge di Pascal a un sistema idraulico?
La legge di Pascal offre ai sistemi idraulici il loro vantaggio. Un input minimo per un dispositivo di piccole dimensioni può comportare una maggiore forza di uscita in un attuatore più grande. È un modo semplice di moltiplicare la forza di uscita sufficiente per gestire carichi di lavoro pesanti.
Poiché i sistemi idraulici possono funzionare a pressioni fino a diverse migliaia di psi, la forza di uscita sull'attuatore può essere enorme. Con questa maggiore forza in uscita, l'attuatore meccanico ora ha il potere di eseguire compiti di sollevamento, spinta e spostamento pesanti, come il movimento terra.
Come funziona un sistema idraulico?
Un sistema idraulico utilizza una rete di trasmissione trasportare un fluido pressurizzato che aziona attuatori idraulici. Il fluido idraulico ottiene la sua pressione da una pompa azionata da un motore primario, come un motore elettrico o un motore a gas /diesel. L'olio pressurizzato viene filtrato, misurato e spinto attraverso un sistema di trasmissione verso un attuatore per eseguire alcune azioni. Successivamente, il fluido ritorna a bassa pressione in un serbatoio in cui viene pulito e filtrato prima di tornare alla pompa.
I sistemi idraulici vengono utilizzati negli impianti di produzione e produzione, come l'industria siderurgica e automobilistica, per far funzionare tutti i tipi di attrezzature meccaniche. Sono utilizzati per spostare, spingere e sollevare materiali in settori come l'industria mineraria, il movimento terra e l'edilizia.
Quali sono i componenti di base di un sistema idraulico?
Olio idraulico - I fluidi idraulici non sono comprimibili e hanno bassi punti di infiammabilità.
Un serbatoio: il serbatoio contiene il fluido per il sistema. Ha spazio per l'espansione del fluido, lascia fuoriuscire l'aria nel liquido e aiuta il liquido a raffreddarsi. Il fluido fluisce dal serbatoio alla pompa, che lo espelle attraverso una rete di tubazioni e, infine, torna al serbatoio.
Dispositivi di filtraggio - Piccole particelle metalliche e altri corpi estranei di solito si fanno strada nel fluido. Il sistema idraulico utilizza diversi filtri e filtri per rimuovere queste particelle estranee. La contaminazione del fluido è una delle fonti più comuni di problemi in un sistema idraulico.
Un motore primo - I motori elettrici o diesel alimentati a gas sono utilizzati per azionare la pompa del fluido.
Una pompa - La pompa aspira il fluido dal serbatoio e lo forza attraverso una valvola di regolazione della pressione ed esce dalla rete di trasmissione agli attuatori.
Connettori - Una rete costituita da tubi, tubi e tubi flessibili trasporta il fluido al attuatori meccanici.
Valvole - Varie valvole controllano la quantità di flusso del fluido, la sua pressione e direzione.
Attuatori - Gli attuatori sono i dispositivi che eseguono movimenti di lavoro. Possono essere rotanti, come un motore idraulico o lineari, come un cilindro.
Quali sono i vantaggi di un sistema idraulico?
Un sistema idraulico presenta numerosi vantaggi rispetto ai tipi pneumatici e di altri tipi di trasmissione meccanica sistemi perché:
I fluidi idraulici più comuni si basano su oli minerali, polialfaolefine ed esteri fosfatici a causa della loro bassa compressibilità. L'acqua non è adatta perché può congelare a basse temperature e bollire in ambienti ad alta temperatura. L'acqua può anche causare corrosione e ruggine.
I fluidi idraulici hanno quattro scopi
Alcune delle proprietà e caratteristiche di un fluido idraulico sono le seguenti:
Viscosità - La viscosità è l'interno resistenza di un fluido al flusso. Aumenta all'aumentare della temperatura. Un fluido idraulico accettabile deve essere in grado di fornire una buona tenuta al pistone, alle valvole e alle pompe, ma non essere così spesso da impedire il flusso del liquido.
I fluidi con viscosità elevata possono causare perdite di potenza e temperature di esercizio più elevate. Un fluido troppo sottile può causare un'eccessiva usura di qualsiasi parte in movimento.
Stabilità chimica - Un fluido idraulico deve essere chimicamente stabile. Deve resistere all'ossidazione ed essere stabile in condizioni operative severe, come le alte temperature. Il funzionamento per lunghi periodi di tempo ad alte temperature può ridurre la vita utile del fluido.
Punto di infiammabilità - Un punto di infiammabilità è la temperatura quando un fluido si trasforma in vapore in un volume sufficiente per accendersi o lampeggiare a contatto ", 3, [[I fluidi idraulici necessitano di un elevato punto di infiammabilità per resistere alla combustione e presentano un basso grado di evaporazione a temperature normali.
Punto di incendio - Il punto di incendio è la temperatura in cui un fluido vaporizza in un volume sufficiente per accendersi quando esposto a una fiamma e continua a bruciare. Come per il punto di infiammabilità, un fluido idraulico accettabile deve avere un alto punto di infiammabilità.
Che cos'è un sistema pneumatico?
I sistemi pneumatici sono come i sistemi idraulici, ma usano aria compressa anziché un fluido per trasmettere energia. Si basano su una fonte costante di aria compressa per controllare l'energia e azionare i dispositivi di movimento.
Gli impianti di produzione utilizzano aria compressa per azionare trapani e presse pneumatiche e per sollevare oggetti e spostare materiali. Le officine utilizzano una macchina pneumatica per contenere prodotti non finiti per operazioni di saldatura, brasatura e formatura.
Quali sono i componenti di un sistema pneumatico?
Compressore d'aria - Il compressore d'aria aspira l'aria dall'atmosfera, la pressurizza e immagazzina l'aria compressa in un serbatoio per il rilascio al sistema di trasmissione.
Prime driver - Un driver principale, come un motore elettrico o un motore a gas, fornisce l'alimentazione a un compressore d'aria.
Dispositivi di controllo - Le valvole regolano la pressione e controllano il flusso e la direzione.
Serbatoio dell'aria: un serbatoio trattiene l'aria compressa per l'erogazione ai dispositivi meccanici.
Attuatori - Questi sono dispositivi che prendono l'energia dell'aria compressa e convertirla in movimenti meccanici.
Sistema di trasmissione - Una rete di tubi e tubature trasporta l'aria compressa agli attuatori.
Quali sono i vantaggi dei sistemi pneumatici?
Efficienza - La fornitura di aria è gratuita e illimitata. L'aria compressa è facile da immagazzinare, trasportare e può essere rilasciata nell'ambiente senza costosi trattamenti.
Design semplice: la configurazione e i componenti di un sistema pneumatico hanno un design semplice e sono facili da mantenere. Sono più durevoli e non si danneggiano facilmente.
Capacità di operare a velocità più elevate: i sistemi pneumatici possono azionare gli attuatori a cicli più rapidi, come nelle linee di produzione degli imballaggi. I movimenti lineari e oscillanti sono facili da regolare usando una valvola di regolazione della pressione per controllare la portata e la pressione.
Pulizia - Nessun rischio di perdite di fluidi idraulici che inquinano l'ambiente. I sistemi pneumatici sono preferiti nei luoghi di lavoro che richiedono elevati livelli di pulizia. I dispositivi di scarico dell'aria ripuliscono l'aria che viene rimessa in atmosfera.
Meno costoso: i componenti pneumatici sono meno costosi e l'aria compressa è ampiamente disponibile nelle aree di produzione. I costi di manutenzione sono inferiori rispetto ai sistemi idraulici.
Più sicuro da usare - I sistemi pneumatici sono sicuri da usare in ambienti infiammabili senza pericoli di incendi o esplosioni. I componenti pneumatici non si surriscaldano né si incendiano in caso di sovraccarico.
In grado di funzionare in ambienti difficili - Polvere, alte temperature e ambienti corrosivi hanno un effetto minore sui sistemi pneumatici rispetto all'idraulica. Quali sono gli svantaggi dei sistemi pneumatici?
Potenza ridotta: i sistemi pneumatici funzionano generalmente a meno di 150 psi e forniscono una forza totale inferiore agli attuatori. I cilindri pneumatici sono generalmente piccoli e non hanno il potere di gestire carichi pesanti.
Rumoroso: i compressori d'aria generano più rumore e l'aria compressa è rumorosa quando viene rilasciata dagli attuatori.
Ruvida movimento: poiché l'aria è comprimibile, il movimento degli attuatori pneumatici può essere approssimativo, il che riduce l'accuratezza dei movimenti del sistema. Le velocità del pistone sono irregolari. I movimenti idraulici sono più fluidi.
Richiede il pretrattamento dell'aria - Prima dell'uso, l'aria deve essere processata per rimuovere l'acqua e le particelle di polvere. In caso contrario, il maggiore attrito tra i dispositivi di controllo e i componenti mobili consumerà la parte e richiederà riparazioni o sostituzioni premature.
Sistemi idraulici contro sistemi pneumatici
Gli attuatori idraulici sono più adatti per le operazioni che ha bisogno di forza elevata. Sono robusti e possono produrre forze fino a 25 volte maggiori di un attuatore pneumatico con pistone delle stesse dimensioni. I sistemi idraulici possono anche funzionare fino a 4.000 psi. Gli attuatori pneumatici sono generalmente inferiori a 150 psi.
La compressibilità dell'aria e le perdite di carico riducono l'efficienza dei sistemi pneumatici. Il compressore deve funzionare continuamente per mantenere la pressione nelle linee anche quando gli attuatori non si muovono; i sistemi idraulici possono mantenere una pressione costante senza il funzionamento della pompa
