Tässä kerrotaan, miksi pneumaattiset voimajärjestelmät ovat nopeuden, suorituskyvyn ja luotettavuuden suhteen hydraulisia järjestelmiä parempia.
Kummatkin hydrauliset ja pneumaattiset järjestelmät toimivat koneiden käyttämiseen, joihin törmäämme jokapäiväisessä elämässämme, autojen jarruista ja rakennustyömaalaitteista hisseihin ja automaattisiin oviin lähiliikennejunissa ja busseissa.
Hydraulisilla ja pneumaattisilla virtapiireillä on monia mekaanisia yhtäläisyyksiä, ja niillä on jopa yhteisiä kiinteitä komponentteja, kuten tietyt pumput ja venttiilit, jotka ohjaavat virtausta ja säätävät toimilaitteiden voimaa ja nopeutta.
Siltikin monien erilaisten koneiden loppukäyttäjät saattavat miettiä, minkälainen järjestelmä on paras heidän erityissovelluksiinsa. Lue lisää oppiaksesi hydraulisten ja pneumaattisten voimajärjestelmien keskeiset erot.
Miten hydrauliset järjestelmät toimivat
Hydrauliset järjestelmät soveltavat painetta nesteeseen voiman tuottamiseksi. Pumppu siirtää mekaanista energiaa järjestelmään kuljettamalla nestettä – yleensä hydrauliöljyä tai synteettistä voiteluainetta – säiliöön, jossa neste varastoidaan ja jäännösmateriaali, mukaan lukien ilma ja muut kosteushiukkaset, poistetaan.
Sitten paine kohdistetaan säiliön toista puolta vasten pakottamalla neste venttiileiden läpi sähköisillä, manuaalisilla, hydraulisilla, pneumaattisilla tai mekaanisilla menetelmillä. Neste pakotetaan toimilaitetta, kuten hydraulimoottoria, sylinteriä tai mäntää vastaan säiliön vastakkaisella puolella. Energia siirretään toimilaitteeseen ja muutetaan hydraulisesta energiasta mekaaniseksi energiaksi, mikä pakottaa toimilaitteen liikkumaan.
Nesteen kautta kohdistuvan paineen vuoksi toimilaite ei pysty liikkumaan vastakkaiseen suuntaan, ellei järjestelmän käyttäjä vapauta painetta. Jos toimilaite on mäntä, jota käytetään esimerkiksi trukin piikkien nostamiseen, piikit pysyvät koholla, kunnes hydraulipaine vapautetaan.
Hydraulijärjestelmien edut ja haitat
Sen vuoksi, että hydrauliöljy puristuu vain noin 0,5 % jokaista 1000 PSI:n painetta kohden, sitä pidetään epäelastisena eli kokoonpuristumattomana. Etuna nesteen kyvyttömyydestä pienentää tilavuuttaan paineen vaikutuksesta on, että se toimii tehokkaampana väliaineena energian siirtämisessä. Venttiileissä nestettä puristettaessa menetetään vain vähän energiaa, joten hydraulistenergian siirtäminen takaisin mekaaniseksi energiaksi toimilaitteessa on erittäin tehokasta.
Johtuen kimmottomuudestaan ja suuresta tilavuuskertoimestaan hydrauliöljy tarjoaa suuremman tehotiheyden kuin väliaineet, kuten ilma, mikä johtaa suureen suorituskykyyn korkeissa paineissa. Mobile Hydraulics Tipsin asiantuntijoiden mukaan hydraulijärjestelmän käyttäminen 10 000 PSI:n paineella saattaa itse asiassa vahingoittaa koneen suorituskykyä vähemmän kuin vastaavan pneumaattisen järjestelmän käyttäminen 300 PSI:n paineella.
Monien hydrauliikkajärjestelmien suurin haittapuoli liittyy haasteeseen, joka liittyy epäelastisen öljyn kuljettamiseen venttiilien ja putkijärjestelmien läpi.
Vertailtuna pneumaattisissa järjestelmissä käytettävään paineilmaan hydrauliikkaöljy kohtaa suuren vastuksen ja suuret energiahäviöt virratessaan ahtaiden tilojen läpi. Jos hydraulijärjestelmän komponentit on asennettu väärin tai niiden koko ei vastaa haluttuja virtausnopeuksia, käyttäjille aiheutuu suuria energia- ja kustannushäviöitä jokaisessa sovelluksessa.
Miten pneumaattiset järjestelmät toimivat
Pneumaattiset järjestelmät toimivat pitkälti samalla tavalla kuin hydrauliset järjestelmät. Yleensä ne vaativat ilmakompressorin, joka imee ilmakehän ilmaa imuventtiilin kautta ja syöttää ilmaa vastaanottosäiliöön.
Vastaanottosäiliössä olevaan ilmaan kohdistetaan sitten painetta. Kaasuja, toisin kuin nesteitä, voidaan puristaa, jolloin suuri painetiheys on helposti saavutettavissa voiman avulla. Ilma puristetaan ja johdetaan putkien ja venttiilien verkostoon, joka ohjaa ilmavirran kohti toimilaitetta. Toimilaite siirtää energian takaisin mekaaniseksi energiaksi liikkeen käynnistämiseksi, kuten hydraulisessa järjestelmässä.
Miksi pneumaattiset järjestelmät päihittävät hydrauliset järjestelmät
Hydrauliset järjestelmät saattavat taata pienemmät energiahäviöt käytön aikana, mutta yleisesti ottaen pneumaattiset järjestelmät takaavat alhaisemmat alkukustannukset, pienemmät kunnossapitotarpeet, suuremman kestävyyden ja korkeamman mekaanisen luotettavuuden, mikä tekee niistä kustannustehokkaimman vaihtoehdon pitkällä aikavälillä.
Lisäksi paineilman ainutlaatuisena etuna on nopeus – toisin kuin hydrauliöljyn kohdalla, kun ilma vapautuu, se laajenee suurella nopeudella ja voimalla, mikä mahdollistaa paljon suuremmat toimintonopeudet. Näin ollen pneumaattiset järjestelmät tarjoavat laajemmat käyttömahdollisuudet ja ovat ilmeinen valinta sovelluksiin, joissa vaaditaan suurta nopeutta ja tarkkuutta.
Pneumaattiset järjestelmät voivat tehokkaasti helpottaa useimpia teollisen mittakaavan sovelluksia, joissa tarvitaan liikkeitä, kuten kiinnittämistä, paikannusta, puristamista, nostamista, lajittelua ja pinoamista – kuten esimerkiksi valmistus-, kokoonpano- ja jakelulaitoksissa. Järjestelmän lisämuutoksilla voidaan lisätä pneumaattisen järjestelmän toiminnan tarkkuutta, mikä mahdollistaa sovellukset, jotka edellyttävät merkitsemistä, leikkaamista, puristamista tai kohokuviointia.
Pneumaattiset järjestelmät ovat kestävyytensä, ylivoimaisen suorituskykynsä ja kykynsä syöttää energiaa toimilaitteisiin suurella nopeudella vuoksi edelleen luotettavimpia vaihtoehtoja kaikenlaisten laitteiden käyttövoimaksi lähiliikenteen järjestelmistä ja maakaasun louhinnasta aina agroteknologian laitteisiin, jotka voivat lypsää lehmän itsenäisesti.