Z fizycznego punktu widzenia silnik elektryczny to coś, co przekształca energię w poruszającą się część maszyny, czy to samochodu, czy drukarki.Gdyby silnik przestał się obracać w tym samym momencie, świat byłby niewyobrażalny.
Silniki elektryczne są wszechobecne we współczesnym społeczeństwie, a inżynierowie na przestrzeni wieków wyprodukowali wiele różnych typów silników.
Wiele silników to siłowniki, co oznacza, że poprzez przyłożenie momentu obrotowego powodują ruch.Przez długi czas standardem była hydrauliczna siła napędowa napędów hydraulicznych.Jednak w XXI wieku liczba tego typu silników rośnie wraz z rozwojem napędów elektrycznych, w połączeniu z faktem, że energia elektryczna stała się dostępna i łatwa do kontrolowania.Czy z tych dwóch jeden jest lepszy od drugiego?Albo to zależy od sytuacji.
Przegląd układów hydraulicznych
Jeśli kiedykolwiek korzystałeś z podnośnika podłogowego lub prowadziłeś pojazd ze wspomaganiem hamulców lub wspomaganiem kierownicy, możesz być zaskoczony, że możesz przenosić tak dużą liczbę obiektów bez użycia dużej siły.(Z drugiej strony mogłeś być zbyt pochłonięty zadaniem zmiany opony na poboczu drogi, aby wziąć pod uwagę te myśli.)
Te i podobne zadania możliwe są dzięki zastosowaniu układów hydraulicznych.Układ hydrauliczny nie wytwarza mocy, lecz przekształca ją ze źródła zewnętrznego w wymaganą formę.
Badanie hydrauliki obejmuje dwa główne obszary.Hydraulika polega na wykorzystaniu płynów do wykonywania pracy przy dużych prędkościach przepływu i niskim ciśnieniu.„Staromodne” młyny wykorzystują energię przepływu wody do mielenia ziarna.Natomiast hydrostatyka wykorzystuje do pracy wysokie ciśnienie i niską płynność wody.W języku fizyki, jaka jest podstawa tego kompromisu?
Moc, praca i przestrzeń
Podstawą fizyczną zastosowania silników hydraulicznych jest koncepcja zwielokrotnienia siły.Wartość netto w układzie jest iloczynem przyłożonej siły netto i odległości przebytej o żadną figurę Wnet = (Fnet)(d).Oznacza to, że w przypadku obciążenia pracą przypisanego do zadania fizycznego siłę wymaganą do użycia można zmniejszyć poprzez zwiększenie odległości przyłożenia siły, np. przy obrocie śruby.
Zasada ta rozciąga się liniowo na sceny dwuwymiarowe z zależności p=F/A, gdzie p=ciśnienie w N/m2, F=siła w Newtonach i A=powierzchnia w m2.W układzie hydraulicznym, w którym utrzymywane jest stałe ciśnienie p, istnieją dwa tłoczki-cylindry o polach przekrojów A1 i A2, które prowadzą do tej zależności.F1/A1 = F2/A2 lub F1 = (A1/A2)F2.
Oznacza to, że gdy tłok wyjściowy A2 jest większy niż tłok wejściowy A1, siła wejściowa będzie proporcjonalnie mniejsza niż siła wyjściowa.
Silniki elektryczne wykorzystują fakt, że pole magnetyczne wywiera nacisk na poruszający się ładunek lub prąd.Obracająca się cewka z drutu jest umieszczona pomiędzy biegunami elektromagnesu, tak że pole magnetyczne wytwarza moment obrotowy, który powoduje obrót cewki wokół własnej osi.Wał ten może być używany do wielu celów, w skrócie, silnik przekształca energię elektryczną w energię mechaniczną.
Hydraulika a silniki elektryczne: zalety i wady
Dlaczego warto zastosować silnik hydrauliczny, silnik spalinowy lub silnik elektryczny?Zalety i wady każdego typu silnika są tak liczne, że warto je rozważyć w każdym unikalnym scenariuszu.
Zalety silników hydraulicznych
Główną zaletą silników hydraulicznych jest to, że można za ich pomocą generować niezwykle duże siły.
Silniki hydrauliczne wykorzystują nieściśliwy płyn, co pozwala na ściślejszą kontrolę silnika, a co za tym idzie większą precyzję ruchu.Wśród ciężkiego sprzętu mobilnego są one bardzo przydatne.
Wady silników hydraulicznych
Silniki hydrauliczne są również kosztowną opcją, zużywa się cały olej, co robi naprawdę źle, należy sprawdzać, wymieniać, czyścić i wymieniać różne filtry, pompy i oleje.Wycieki mogą stwarzać zagrożenie dla bezpieczeństwa i środowiska.
Zalety silnika
Otwieranie silnika hydraulicznego nie jest zbyt szybkie, silnik jest bardzo szybki (do 10m/s).Mają programowalne prędkości i pozycje zatrzymania, w przeciwieństwie do silników hydraulicznych, które mogą zapewnić wymaganą wysoką precyzję pozycjonowania.Czujniki elektroniczne są w stanie zapewnić precyzyjne informacje zwrotne na temat ruchu i przyłożonej siły.
Wady silników
Silniki te są złożone i trudne w montażu w porównaniu z innymi silnikami, a także są niezwykle podatne na awarie w porównaniu z innymi silnikami.Wadą większości z nich jest to, że potrzeba większej siły, potrzebny jest większy i cięższy silnik, w przeciwieństwie do silników hydraulicznych.
Wprowadzenie do napędów pneumatycznych
Siłowniki pneumatyczne, elektroniczne lub hydrauliczne mogą w niektórych sytuacjach stwarzać problemy.Różnica między siłownikami pneumatycznymi i hydraulicznymi polega na tym, że silniki hydrauliczne wykorzystują przepływ wody, podczas gdy siłowniki pneumatyczne wykorzystują gaz, zwykle zwykły gaz.
Napędy pneumatyczne sprawdzają się tam, gdzie jest dużo powietrza, dlatego też sprężarka gazu jest koniecznością.Z drugiej strony silniki te są bardzo nieefektywne, ponieważ straty ciepła są bardzo duże w porównaniu do innych typów silników.
Czas publikacji: 13 lutego 2023 r