Här får du veta varför pneumatiska kraftsystem är överlägsna hydrauliska system när det gäller snabbhet, prestanda och tillförlitlighet.
Både hydrauliska och pneumatiska system används för att driva maskiner som vi möter i vår vardag, från bilbromsar och byggutrustning till hissar och automatiska dörrar på pendeltåg och bussar.
Hydrauliska och pneumatiska kraftkretsar har ett antal mekaniska likheter och delar till och med vissa integrerade komponenter, inklusive specifika pumpar och en uppsättning ventiler som styr flödet, vilket ger kraft- och hastighetsreglering av manöverdonet.
Sedan dess kan slutanvändare av många typer av maskiner undra vilken typ av system som är bäst för deras specifika tillämpningar. Läs vidare för att lära dig de viktigaste skillnaderna mellan hydrauliska och pneumatiska kraftsystem.
Hur hydrauliska system fungerar
Hydrauliska system applicerar tryck på vätska för att generera kraft. En pump förflyttar mekanisk energi till systemet genom att transportera vätska – vanligtvis en hydraulolja eller ett syntetiskt smörjmedel – till en reservoar, där vätskan lagras och restmaterial, inklusive luft och andra fuktpartiklar, avlägsnas.
Därefter utövas tryck mot en sida av reservoaren, vilket tvingar vätskan genom ventiler med hjälp av elektriska, manuella, hydrauliska, pneumatiska eller mekaniska metoder. Vätskan pressas mot en manöverdon, t.ex. en hydraulisk motor, cylinder eller kolv på den motsatta sidan av reservoaren. Energi överförs till manöverdonet och omvandlas från hydraulisk energi till mekanisk energi, vilket tvingar manöverdonet att röra sig.
På grund av det tryck som utövas genom vätskan kan manöverdonet inte röra sig i motsatt riktning om inte trycket släpps av en systemoperatör. Om manöverdonet är en kolv som till exempel används för att höja en gaffeltrucks tänder kommer tänderna att förbli upphöjda tills det hydrauliska trycket släpps.
Fördelar och nackdelar med hydrauliska system
Då hydraulolja endast komprimeras med cirka 0,5 % för varje 1000 PSI anses den vara icke-elastisk, eller icke-komprimerbar. Fördelen med en vätskas oförmåga att minska i volym som svar på tryck är att den fungerar som ett effektivare medium för överföring av energi. Lite energi går förlorad vid komprimering av vätskan i ventiler, så överföringen av hydraulisk energi tillbaka till mekanisk energi i manöverdonet är mycket effektiv.
På grund av dess oelasticitet och höga bulkmodul erbjuder hydraulolja större effekttäthet än medier som luft, vilket innebär hög prestanda vid höga tryck. Enligt experter på Mobile Hydraulics Tips kan faktiskt drift av ett hydraulsystem vid 10 000 PSI göra mindre skada på maskinens prestanda än drift av ett liknande pneumatiskt system vid 300 PSI.
Den stora nackdelen med många hydraulsystem har att göra med utmaningen att transportera oelastisk olja genom ventiler och rörsystem.
I jämförelse med den tryckluft som används i pneumatiska system möter hydrauloljan ett högt motstånd och förhöjda energiförluster när den flödar genom begränsade utrymmen. Om komponenterna i ett hydraulsystem är felaktigt monterade eller inte korrelerar i storlek med önskade flödeshastigheter kommer operatörerna att drabbas av stora energi- och kostnadsförluster i varje tillämpning.
Hur pneumatiska system fungerar
Pneumatiska system fungerar i stort sett på samma sätt som hydrauliska system. I allmänhet kräver de en luftkompressor, som drar in atmosfärisk luft genom en insugningsventil och matar in luften i en mottagartank.
Därefter appliceras tryck på luften i mottagartanken. Gaser kan till skillnad från vätskor komprimeras, vilket gör att hög trycktäthet lätt kan uppnås med hjälp av kraftutövning. Luften komprimeras och leds in i ett nätverk av rör och ventiler som styr luftflödet mot en manöverdon. Ställdonet överför energin tillbaka till mekanisk energi för att initiera rörelsen, precis som med ett hydrauliskt system.
Varför pneumatiska system slår hydrauliska system
Varför hydrauliska system kan garantera färre energiförluster under drift, men i allmänhet säkerställer pneumatiska system en lägre initialkostnad, färre krav på underhåll, större hållbarhet och högre grad av mekanisk tillförlitlighet, vilket gör dem till det mest kostnadseffektiva alternativet i det långa loppet.
Den unika fördelen med tryckluft är dessutom hastigheten – till skillnad från hydraulolja expanderar luften när den släpps ut med hög hastighet och kraft, vilket möjliggör mycket högre aktiveringshastigheter. Pneumatiska system erbjuder därför utökade användningsmöjligheter och är det självklara valet för tillämpningar som kräver hög hastighet och precision.
Pneumatiska system kan effektivt underlätta de flesta tillämpningar i industriell skala som kräver rörelser som fastspänning, positionering, pressning, lyftning, sortering och stapling – såsom de som förekommer i tillverknings-, monterings- och distributionsanläggningar. Ytterligare systemändringar kan öka precisionen med vilken ett pneumatiskt system fungerar, vilket möjliggör tillämpningar som kräver märkning, skärning, pressning eller prägling.
På grund av deras hållbarhet, överlägsna prestanda och förmåga att leverera energi till manöverdon med hög hastighet förblir pneumatiska system bland de mest tillförlitliga valen för att driva allt från pendeltågstransportsystem och naturgasutvinning till agrotekniska anordningar som kan mjölka en ko självständigt.