Oto dlaczego pneumatyczne systemy zasilania są lepsze od hydraulicznych, jeśli chodzi o szybkość, wydajność i niezawodność.
Oba systemy hydrauliczne i pneumatyczne są u
używane do uruchamiania maszyn, które spotykamy w naszym codziennym życiu, od hamulców samochodowych i sprzętu budowlanego do wind i automatycznych drzwi w pociągach podmiejskich i autobusach.
Obwody hydrauliczne i pneumatyczne mają wiele mechanicznych podobieństw, a nawet dzielą niektóre integralne elementy, w tym określone pompy i zestaw zaworów, które kierują przepływem, zapewniając kontrolę siły i prędkości siłowników.
Jednak użytkownicy końcowi wielu rodzajów maszyn mogą się zastanawiać, który rodzaj systemu jest najlepszy dla ich konkretnych zastosowań. Przeczytaj dalej, aby poznać kluczowe różnice między hydraulicznymi i pneumatycznymi systemami zasilania.
Jak działają systemy hydrauliczne
Systemy hydrauliczne wywierają ciśnienie na płyn w celu wygenerowania mocy. Pompa przenosi energię mechaniczną do systemu poprzez transportowanie płynu – zwykle oleju hydraulicznego lub syntetycznego środka smarnego – do zbiornika, gdzie płyn jest przechowywany, a pozostałości materiału, w tym powietrze i inne cząsteczki wilgoci, są usuwane.
Następnie ciśnienie jest wywierane na jedną stronę zbiornika, wymuszając przepływ płynu przez zawory za pomocą metod elektrycznych, ręcznych, hydraulicznych, pneumatycznych lub mechanicznych. Płyn jest wymuszany na siłowniku, takim jak silnik hydrauliczny, cylinder lub tłok po przeciwnej stronie zbiornika. Energia jest przekazywana do siłownika i przekształcana z energii hydraulicznej w energię mechaniczną, zmuszając siłownik do ruchu.
Z powodu ciśnienia wywieranego przez ciecz siłownik nie jest w stanie poruszać się w przeciwnym kierunku, chyba że ciśnienie zostanie zwolnione przez operatora systemu. Jeśli siłownik jest tłokiem używanym, na przykład, do podnoszenia sworzni wózka widłowego, sworznie pozostaną podniesione, dopóki ciśnienie hydrauliczne nie zostanie zwolnione.
Zalety i wady systemów hydraulicznych
Ponieważ olej hydrauliczny jest ściskany tylko o około 0,5% na każde 1000 PSI, jest on uważany za nieelastyczny lub nieściśliwy. Zaletą niezdolności płynu do zmniejszania objętości w odpowiedzi na ciśnienie jest to, że działa on jako bardziej wydajny środek przenoszenia energii. Niewielka ilość energii jest tracona na ściskanie płynu w zaworach, więc transfer energii hydraulicznej z powrotem do energii mechanicznej w siłowniku jest bardzo wydajny.
Dzięki swojej nieelastyczności i wysokiemu modułowi sprężystości, olej hydrauliczny oferuje większą gęstość mocy niż media takie jak powietrze, co przekłada się na wysoką wydajność przy wysokich ciśnieniach. Według ekspertów z Mobile Hydraulics Tips, w rzeczywistości działanie systemu hydraulicznego pod ciśnieniem 10 000 PSI może spowodować mniej szkód w działaniu maszyny niż działanie podobnego systemu pneumatycznego pod ciśnieniem 300 PSI.
Główną wadą wielu systemów hydraulicznych jest wyzwanie, jakim jest transport nieelastycznego oleju przez zawory i systemy hydrauliczne.
W porównaniu ze sprężonym powietrzem używanym w systemach pneumatycznych, olej hydrauliczny napotyka na duże opory i podwyższone straty energii podczas przepływu przez ograniczone przestrzenie. W związku z tym, jeśli elementy w układzie hydraulicznym są niewłaściwie dopasowane lub nie są skorelowane wielkością z pożądanymi wartościami przepływu, operatorzy będą ponosić duże straty energii i kosztów w każdym zastosowaniu.
Jak działają układy pneumatyczne
Układy pneumatyczne działają w dużej mierze w ten sam sposób, co układy hydrauliczne. Ogólnie rzecz biorąc, wymagają one sprężarki powietrza, która zasysa powietrze atmosferyczne przez zawór wlotowy i doprowadza je do zbiornika zbiorczego.
Następnie do powietrza w zbiorniku zbiorczym przykładane jest ciśnienie. Gazy, w przeciwieństwie do cieczy, mogą być sprężane, co sprawia, że wysoka gęstość ciśnienia jest łatwo osiągalna poprzez wywieranie siły. Powietrze jest sprężane i przekazywane do sieci rur i zaworów, które kierują przepływ powietrza w stronę siłownika. Siłownik przenosi energię z powrotem na energię mechaniczną w celu zainicjowania ruchu, tak jak w przypadku układu hydraulicznego.
Dlaczego systemy pneumatyczne pokonują systemy hydrauliczne
Podczas gdy systemy hydrauliczne mogą gwarantować mniejsze straty energii podczas pracy, ogólnie rzecz biorąc, systemy pneumatyczne zapewniają niższy koszt początkowy, mniejsze wymagania konserwacyjne, większą trwałość i wyższy stopień niezawodności mechanicznej, co czyni je najbardziej opłacalną opcją w dłuższej perspektywie.
Co więcej, sprężone powietrze ma wyjątkową zaletę szybkości – w przeciwieństwie do oleju hydraulicznego, kiedy powietrze jest uwalniane, rozpręża się z dużą prędkością i siłą, umożliwiając znacznie większe prędkości uruchamiania. W związku z tym systemy pneumatyczne oferują rozszerzone możliwości zastosowań i są oczywistym wyborem dla aplikacji wymagających dużej prędkości i precyzji.
Systemy pneumatyczne mogą skutecznie ułatwić większość aplikacji na skalę przemysłową wymagających ruchów takich jak zaciskanie, pozycjonowanie, prasowanie, podnoszenie, sortowanie i układanie – takich jak te spotykane w zakładach produkcyjnych, montażowych i dystrybucyjnych. Dalsze modyfikacje systemu mogą zwiększyć precyzję, z jaką działa system pneumatyczny, umożliwiając zastosowania wymagające etykietowania, cięcia, zaciskania lub tłoczenia.
Dzięki swojej trwałości, doskonałej wydajności i możliwości dostarczania energii do siłowników z dużą prędkością, systemy pneumatyczne pozostają najbardziej niezawodnym wyborem do zasilania wszystkiego, od systemów transportu miejskiego i wydobycia gazu ziemnego po urządzenia agrotechniczne, które mogą autonomicznie doić krowy.