Podívejte se, proč jsou pneumatické napájecí systémy lepší než hydraulické, pokud jde o rychlost, výkon a spolehlivost.
Oba systémy, hydraulický i pneumatický, jsou u
používány k pohonu strojů, s nimiž se setkáváme v každodenním životě, od brzd automobilů a stavebních zařízení až po výtahy a automatické dveře v příměstských vlacích a autobusech.
Hydraulické a pneumatické silové obvody mají řadu mechanických podobností, a dokonce sdílejí některé nedílné součásti včetně specifických čerpadel a sady ventilů, které usměrňují průtok a zajišťují řízení síly a rychlosti pohonů.
Přesto mohou koncoví uživatelé mnoha druhů strojů přemýšlet, který druh systému je pro jejich konkrétní aplikace nejlepší. Přečtěte si, jaké jsou hlavní rozdíly mezi hydraulickými a pneumatickými pohonnými systémy.
Jak hydraulické systémy fungují
Hydraulické systémy vyvíjejí tlak na kapalinu za účelem generování výkonu. Čerpadlo přenáší mechanickou energii do systému tak, že dopravuje kapalinu – obvykle hydraulický olej nebo syntetické mazivo – do zásobníku, kde se kapalina uskladní a odstraní se zbytkový materiál včetně vzduchu a dalších částic vlhkosti.
Poté se na jednu stranu zásobníku vyvíjí tlak, který vytlačuje kapalinu přes ventily pomocí elektrických, ručních, hydraulických, pneumatických nebo mechanických metod. Kapalina je tlačena proti aktuátoru, jako je hydraulický motor, válec nebo píst na opačné straně zásobníku. Energie se přenáší do aktuátoru a mění se z hydraulické energie na mechanickou, což nutí aktuátor k pohybu.
Vzhledem k tlaku působícímu přes kapalinu se aktuátor nemůže pohybovat v opačném směru, pokud není tlak uvolněn obsluhou systému. Pokud je aktuátorem píst, který se používá například ke zvedání hrotů vysokozdvižného vozíku, zůstanou hroty zvednuté, dokud se neuvolní hydraulický tlak.
Výhody a nevýhody hydraulických systémů
Protože hydraulický olej je stlačován pouze přibližně o 0,5 % na každých 1000 PSI, je považován za nepružný neboli nestlačitelný. Výhodou neschopnosti kapaliny zmenšovat svůj objem v závislosti na tlaku je, že působí jako účinnější médium pro přenos energie. Stlačením kapaliny ve ventilech se ztrácí jen málo energie, takže přenos hydraulické energie zpět na mechanickou energii v akčním členu je vysoce účinný.
Díky své nepružnosti a vysokému objemovému modulu nabízí hydraulický olej větší hustotu výkonu než média jako vzduch, což se projevuje vysokým výkonem při vysokých tlacích. Podle odborníků ze společnosti Mobile Hydraulics Tips může ve skutečnosti provoz hydraulického systému při tlaku 10 000 PSI způsobit menší škody na výkonu stroje než provoz podobného pneumatického systému při tlaku 300 PSI.
Hlavní nevýhoda mnoha hydraulických systémů souvisí s náročností dopravy neelastického oleje přes ventily a vodovodní systémy.
V porovnání se stlačeným vzduchem používaným v pneumatických systémech čelí hydraulický olej vysoké míře odporu a zvýšeným energetickým ztrátám při průtoku omezenými prostory. Pokud jsou tedy součásti hydraulického systému nesprávně namontovány nebo jejich velikost neodpovídá požadovanému průtoku, dochází při každé aplikaci k velkým ztrátám energie a nákladů.
Jak fungují pneumatické systémy
Pneumatické systémy fungují v podstatě stejně jako hydraulické systémy. Obecně vyžadují vzduchový kompresor, který nasává atmosférický vzduch přes sací ventil a přivádí vzduch do přijímací nádrže.
Na vzduch v přijímací nádrži je pak vyvíjen tlak. Plyny lze na rozdíl od kapalin stlačovat, takže lze snadno dosáhnout vysoké hustoty tlaku působením síly. Vzduch je stlačen a veden do sítě potrubí a ventilů, které usměrňují proud vzduchu směrem k pohonu. Aktuátor převede energii zpět na mechanickou energii, aby inicioval pohyb, stejně jako u hydraulického systému.
Proč pneumatické systémy porážejí hydraulické systémy
Přestože hydraulické systémy mohou zaručit menší energetické ztráty během provozu, obecně pneumatické systémy zajišťují nižší počáteční náklady, menší nároky na údržbu, větší odolnost a vyšší stupeň mechanické spolehlivosti, což z nich činí dlouhodobě nejvýhodnější variantu.
Stlačený vzduch má navíc jedinečnou výhodu rychlosti – na rozdíl od hydraulického oleje se při uvolnění vzduchu rozpíná velkou rychlostí a silou, což umožňuje mnohem vyšší rychlosti ovládání. Pneumatické systémy tak nabízejí rozšířené možnosti použití a jsou jasnou volbou pro aplikace vyžadující vysokou rychlost a přesnost.
Pneumatické systémy mohou účinně usnadnit většinu průmyslových aplikací vyžadujících pohyby, jako je upínání, polohování, lisování, zvedání, třídění a stohování – například ve výrobních, montážních a distribučních zařízeních. Další úpravy systému mohou zvýšit přesnost, s jakou pneumatický systém pracuje, a umožnit tak aplikace, které vyžadují označování, řezání, lisování nebo ražení.
Díky své odolnosti, vynikajícímu výkonu a schopnosti dodávat energii aktuátorům vysokou rychlostí zůstávají pneumatické systémy jednou z nejspolehlivějších voleb pro napájení všeho od příměstských tranzitních systémů a těžby zemního plynu až po agrotechnická zařízení, která mohou samostatně dojit krávu.