Разница между пневматическими, гидравлическими и электрическими приводами

Линейные привода предназначены для приведения в движение частей машин и механизмов по линейному поступательному движению. Привода преобразуют электрическую, гидравлическую энергию или энергию сжатого газа в движение или силу. В этой статье представлен анализ линейных приводов, их преимуществ и недостатков.

Как работают линейные привода

Линейные электрические привода преобразуют электрическую энергию в механическую. В качестве двигателя в них используется либо вращающийся либо линейный электрический двигатель. Вращающийся электрический двигатель перемещает шток посредством механического преобразователя, например с помощью шарико-винтовой или ролико-винтовой пары.

Пневматические и гидравлические привода фактически являются механическими преобразователями и представляют собой своего рода вставку (пневматическую или гидравлическую) между двигателем и исполнительным органом.

Пневматические линейные привода имеют поршень внутри полого цилиндра. Давление от внешнего компрессора или ручного насоса перемещает поршень внутри цилиндра. При увеличении давления поршень перемещается по оси, создавая линейную силу. Поршень возвращается в свое начальное положение посредством пружины или сжатого газа подаваемого с другой стороны поршня.

Гидравлические линейные привода работают подобно пневматическим приводам, но практически несжимаемая жидкость подаваемая насосом лучше перемещает шток, чем сжатый воздух.

Преимущества

Электрические привода обладают высокой точностью позиционирования. Для примера точность может достигать 8 мкм с повторяемостью не хуже 1 мкм [1]. Настройки привода масштабируемы для любых целей и требующихся усилий.

Электрические привода могут быть быстро подключены к системе. Диагностическая информация доступна в режиме реального времени.

Обеспечивается полное управление параметрами движения. Могут включать энкодеры для контроля скорости, положения, момента и приложенных сил.

Электрические привода тише гидравлических и пневматических.

В связи с отсутствием жидкостей отсутствует риск загрязнения окружающей среды.

Недостатки

Начальная стоимость электрических приводов выше чем пневматических и гидравлических.

В отличие от пневматических приводов электрические привода (без дополнительных средств) не подходят для применения во взрывоопасных местах.

При продолжительной работе электродвигатель может перегреваться, увеличивая износ редуктора. Электродвигатель может также иметь большие размеры, что может привести к трудностям установки.

Сила электропривода, допустимые осевые нагрузки и скоростные параметры электропривода определяются выбранным электродвигателем. При изменении заданных параметров необходимо менять электродвигатель.

Линейный электропривод, включающий вращающийся электродвигатель и механический преобразователь

Преимущества

Простота и экономичность. Большинство пневматических алюминиевых приводов имеют максимальное давление до 1 МПа с рабочим диаметром цилиндра от 12,5 до 200 мм, что приблизительно соответствует силе в 133 – 33000 Н. Стальные пневматические привода обычно имеют максимальное давление до 1,7 МПа с рабочим диаметром цилиндра от 12,5 до 350 мм и создают силу от 220 до 171000 Н [1].

Пневматические привода позволяют точно управлять перемещением обеспечивая точность в пределах 2,5 мм и повторяемость в пределах 0,25 мм.

Пневматические привода могут применяться в районах с экстремальными температурами. Стандартный диапазон температур от -40 до 120 ˚C. В плане безопасности использование воздуха в пневматических приводах избавляет от необходимости использования опасных материалов. Данные привода удовлетворяют требованиям взрывозащищенности и безопасности, так как они не создают магнитного поля, в связи с отсутствием электродвигателя.

В последние годы в области пневматики достигнуты успехи в миниатюризации, материалах и интеграции с электроникой. Стоимость пневматических приводов низкая в сравнении с другими приводами. Пневматические привода имеют маленький вес, требуют минимального обслуживания и имеют надежные компоненты.

Недостатки

Потеря давления и сжимаемость воздуха делает пневматические привода менее эффективными, чем другие способы создания линейного перемещения. Ограничения компрессора и системы подачи значит, что работа на низком давлении приведет к маленьким силам и скоростям. Компрессор должен работать все время даже если привода ничего не перемещают.

Для действительно эффективной работы пневматические привода должны иметь определенные размеры для каждой задачи. Из-за этого они не могут использоваться для других задач. Точное управление и эффективность требуют распределители и вентили соответствующего размера для каждого случая, что увеличивает стоимость и сложность.

Несмотря на то, что воздух легко доступен, он может быть загрязнен маслом или смазкой, что приводит к простою и необходимости в обслуживание.

Цилиндр пневматического привода

Преимущества

Гидравлические привода подходят для задач требующих большие силы. Они могут создавать силу в 25 раз больше чем пневматические привода того же размера. Они работают при давлениях до 27 МПа.

Гидравлические двигатели имеют высокий показатель мощность на объем.

Гидравлические привода могут держать силу и момент постоянным без подачи насосом дополнительной жидкости или давления, так как жидкости в отличии от газа практически не сжимаются.

Гидравлические привода могут располагаться на значительном расстоянии от насосов и двигателей с минимальной потерей мощности.

Недостатки

Подобно пневматическим приводам потеря жидкости в гидравлических приводах приводит к меньшей эффективности. Помимо этого утечка жидкости приводит к загрязнениям и потенциальным повреждениям рядом расположенных компонентов.

Гидравлические привода требуют много сопровождающих компонентов, включающих резервуар для жидкости, двигатели, насосы, стравливающий клапан, теплообменник и др. В связи с чем такие привода сложно разместить.

Цилиндр гидравлического привода

GIDREX – Промышленная и мобильная гидравлика

В обычной жизни большинство людей пользуется электроинструментом, в редких случаях для решения бытовых задач применяется гидравлический и пневматический инструмент.  Гидравлика и пневматика в большинстве случаем применяется не в домохозяйствах, а на производстве либо в сфере оказания различных услуг.

В данной статье мы изучим различия между этими двумя видами оборудования, которые в своей работе используют энергию жидкости и газа.

Общее в пневматическом и гидравлическом оборудовании

В целом оба типа инструмента основаны на одном и том же принципе. Действие происходит в результате сжатия того или иного вещества: газа или жидкости. Общим в этих инструментах является и то, что пневматические и гидравлические линии очень гибкие и могут быть практически любой конфигурации. Также газ и жидкость могут поглощать удары, а следовательно боле устойчивы к поломкам и могут служить дольше чем оборудование жёстокой конфигурации.

Различия гидравлики и пневматики

Рассмотрим те области, в которых существует большая разница между пневматическим и гидравлическим оборудованием.

Сжатие – газ в отличие от жидкости сжимается. Это означает, что  пневматические агрегаты будут работать до тех пор, пока давление воздуха не упадёт до определенного уровня. В это же время для функционирования гидравлической системы необходимо, что бы гидронасос работал постоянно.

Среда – гидравлическое оборудование может применяться при работе под водой, а пневматика нет.

Смазка – гидравлическая жидкость, сама по себе является смазкой, а пневматическое оборудование следует смазывать отдельно.

Фильтрация – воздушные компрессоры могут захватить огромное количество частиц мусора и пыли при работе в загрязнённой среде. Гидравлическая жидкость, работающая в гидромотрах, насосах и прочем оборудовании специально создается с высоким коэффициентом чистоты. К тому же гидравлическая систем изначально является закрытой от попадания в неё мусора извне.

Температура – в тормозных системах самолётов и крупных транспортных средств чаще используют пневматические тормоза. Это связанно с тем, что жидкость может накапливать тепло, что в свою очередь приводит к созданию паровых пробок, для предотвращения которых следует применять охлаждение. По этому, тормозная жидкость нашла, широкое распространение в тормозах автомобилях так там нет большого количества рабочих компонентов.

Плавность – несжимаемый характер жидкости гидравлических систем обеспечивает плавность движения рабочих механизмов и облегчает контроль над ними.

Давление – в гидравлике и пневматике значительно разнятся показатели рабочего давления. В гидравлике это показатель может достигать 1000 фунтов на квадратный дюйм, а в пневматическом оборудовании он соответствует 90-125 фунтам на квадратный дюйм.

 

Надеемся, что предоставленная нами информация поможет вам лучше понимать ваше оборудование, знать его сильные и слабые стороны, а так же правильно выбирать сферу его использования.

 

Гидравлика и пневматика, темы лекций » СтудИзба

Общее количество тем в этом предмете: 17; всего лекций: 320.

Гидравлика — это прикладная наука о законах движения, равновесии жидкостей и способах приложения этих законов к решению инженерных задач.

Пневматика — это раздел физики, который изучает равновесие и движение газов, а также устройства и механизмы, использующие разность давления газа для своей работы. Технически пневматика близка к гидравлике.

Лекции по пневматике и гидравлике, представленные на сайте в онлайн версии, расскажут очень много об этих неразрывно связанных предметах. Их можно рассматривать по отдельности, когда происходит процесс изучения этих предметов, однако, когда речь заходит о реальном применении, то практически не бывает случаев, когда приходится рассчитывать данные темы по отдельности. Даже если представить какой-нибудь поршень, то там обязательно есть жидкости, которые зачастую поджигаются, то есть ещё и химическая реакция добавляется, в результате продукты горения являются газами, но не вся жидкость превратилась в пар и так далее.

В различных ВУЗах и институтах этот предмет часто называют “Механика жидкости и газа (МЖГ)“, по своей сути, можно считать, что гидравлика и пневматика являются синонимами этого предмета. Обратите внимание, что все темы лекций можно скачать в удобном для Вас формате: в PDF или DOC (DOCX). Первый открывается в Adobe Reader, а второй можно открыть в Microsoft Word, OpenOffice или других программах для редактирования текстовых документов.

Во время изучения данного раздела online-лекций стоит помнить о том, что именно гидравлика и пневматика обеспечивает движение огромного количества механизмов, о которых мы даже не задумываемся. Например, двери в метро, элероны самолёта, даже офисного типа поднимается и опускается с помощью пневматики или гидравлики. Кстати, зайдя в Интернет можно заметить странную особенность, что слово “пневматика” на много популярней, когда означает пневматический пистолет, а не науку, что весьма печально. Старайтесь изучать науку, а не оружие!

90000 Hydraulics and Pneumatics – 3rd Edition 90001 Skip to content 90002 90003 About Elsevier 90002 90005 About us 90006 90005 Elsevier Connect 90006 90005 Careers 90006 90011 90006 90013 Products & Solutions 90002 90005 R & D Solutions 90006 90005 Clinical Solutions 90006 90005 Research Platforms 90006 90005 Research Intelligence 90006 90005 Education 90006 90005 All Solutions 90006 90011 90006 90029 Services 90002 90005 Authors 90006 90005 Editors 90006 90005 90006 90011 90006 90011.