Haben Sie sich schon einmal gefragt, wie Maschinen unsichtbare Kräfte in kraftvolle Bewegungen umwandeln? In diesem Blogbeitrag erkunden wir die faszinierende Welt der pneumatischen und hydraulischen Antriebe. Sie erfahren, wie diese Systeme Luft und Flüssigkeit nutzen, um verschiedene Maschinen anzutreiben, lernen ihre Komponenten kennen und entdecken ihre einzigartigen Vorteile und Herausforderungen. Bereiten Sie sich darauf vor, von der Mechanik hinter der Alltagstechnologie fasziniert zu sein!
Bei der pneumatischen Kraftübertragung handelt es sich um die Übertragung von Kraft durch Gasdruck oder Flüssigkeit durch komprimiertes Gas als Arbeitsmedium.
Bei der Kraftübertragung wird komprimiertes Gas durch Rohre und Steuerventile zum pneumatischen Antrieb geleitet, der den Druck des komprimierten Gases in mechanische Energie umwandelt.
Das Informationsübertragungssystem verwendet pneumatische Logikelemente oder Düsenelemente zur Durchführung von logischen Operationen, die auch als pneumatisches Steuerungssystem bezeichnet werden.
Merkmale der pneumatischen Übertragung
Mit einem niedrigen Arbeitsdruck von durchschnittlich 0,3 bis 0,8 MPa haben pneumatische Systeme eine niedrige Gasviskosität und weisen nur minimale Verluste in Rohrleitungen auf, was sie für die Gasversorgung und den Transport über mittlere Entfernungen vorteilhaft macht. Diese Systeme sind außerdem sicher in der Anwendung, da keine Explosions- oder Stoßgefahr besteht und sie über einen Überlastungsschutz verfügen. Es ist jedoch zu beachten, dass pneumatische Systeme eine Druckluftversorgung benötigen.
Zusammensetzung der pneumatischen Übertragung
Die pneumatische Übertragung umfasst eine Luftquelle, einen pneumatischen Antrieb, ein pneumatisches Steuerventil und pneumatisches Zubehör.
Luftquellen werden in der Regel durch Kompressoren versorgt.
Der pneumatische Antrieb wandelt den Druck des komprimierten Gases in mechanische Energie um, um Arbeitsteile wie Zylinder und Pneumatikmotoren anzutreiben.
Das pneumatische Steuerventil regelt die Richtung, den Druck und den Durchfluss der Luft und wird in Wegeventile, Druckregelventile und Stromregelventile eingeteilt.
Zum pneumatischen Zubehör gehören unter anderem Luftreiniger, Luftöler, Schalldämpfer und Rohrverbindungen.
Aerodynamische Sensoren werden auch zur Erfassung und Übertragung von Informationen in pneumatischen Übertragungssystemen eingesetzt.
Vorteile der pneumatischen Übertragung
Bei der pneumatischen Übertragung wird Luft als Medium verwendet, eine unerschöpfliche und leicht zugängliche Quelle, die nach dem Gebrauch direkt abgeleitet werden kann, ohne die Umwelt zu belasten. Außerdem ist die Rohrleitung nicht komplex, da keine Rücklaufleitung erforderlich ist.
Luft hat eine niedrige Viskosität und eine geringe Strömungsenergie, wodurch sie sich für die zentrale Gasversorgung und den Transport über große Entfernungen eignet.
Die pneumatische Übertragung ist sicher und zuverlässig, erfordert keinen Brand- oder Explosionsschutz und kann in Umgebungen mit hohen Temperaturen, Strahlung, Feuchtigkeit, Staub und anderen Bedingungen eingesetzt werden.
Die pneumatische Übertragung ist schnell, und die Struktur der pneumatischen Komponenten ist einfach, so dass sie leicht zu verarbeiten und zu warten sind und eine lange Lebensdauer haben. Die Rohrleitung ist nicht verstopfungsanfällig, und das Medium hat keine Probleme mit metamorphem Austausch.
Nachteile der pneumatischen Übertragung
Die hohe Kompressibilität von Luft kann sich negativ auf die dynamische Stabilität von Pneumatiksystemen auswirken, was zu einer erheblichen Beeinträchtigung der Arbeitsgeschwindigkeit aufgrund von Laständerungen führt.
Der niedrige Druck pneumatischer Systeme macht es schwierig, große Leistungen und Drehmomente zu erzeugen.
Die Übertragung von Flugsignalen ist langsamer als die von elektronischen und lichtschnellen Systemen, so dass sie für schnelle und komplexe Übertragungssysteme ungeeignet ist.
Pneumatische Systeme erzeugen starke Abgasgeräusche.
Bei der hydraulischen Kraftübertragung handelt es sich um die Übertragung von Energie und Steuerung mit Hilfe einer Flüssigkeit als Arbeitsmedium.
Das Grundprinzip der hydraulischen Übertragung
Hydraulikpumpen wandeln mechanische Energie in Flüssigkeitsdruckenergie um, die dann über Änderungen des Flüssigkeitsdrucks übertragen wird. Zur Übertragung der Energie auf hydraulische Stellglieder werden verschiedene Steuerventile und -leitungen verwendet, wie z. B. Hydraulikzylinder oder Motoren, die den Flüssigkeitsdruck in mechanische Energie umwandeln, um den Arbeitsmechanismus anzutreiben, was geradlinige Hin- und Herbewegungen und Drehbewegungen ermöglicht.
Die verwendete Flüssigkeit wird als Arbeitsmedium bezeichnet, und für diesen Zweck wird in der Regel Mineralöl verwendet.
Die Funktion der hydraulischen Kraftübertragung ähnelt der von Übertragungselementen in der mechanischen Kraftübertragung, wie Riemen, Ketten und Zahnrädern.
Hydraulisches Übertragungssystem
Das Hydrauliksystem besteht aus einer Hydraulikpumpe, einem hydraulischen Steuerventil, hydraulischen Stellgliedern (wie Hydraulikzylindern und -motoren) und hydraulischen Hilfsteilen (u. a. Rohrleitungen und Druckspeicher).
Maschinen für Abkantpressen sind ein Beispiel für ein System, das eine hydraulische Übertragung nutzt.
Komponenten des hydraulischen Übertragungssystems
Das hydraulische System besteht aus mehreren Komponenten, darunter Leistungskomponenten (z. B. die Hydraulikpumpe), Aktuatoren (z. B. Hydraulikzylinder und -motoren), Steuerelemente, Hilfskomponenten (z. B. Kraftstofftanks, Ölfilter, Leitungen und Verbindungen, Kühler, Manometer) und das Arbeitsmedium (d. h. das Hydrauliköl).
Leistungskomponenten, wie z. B. die Hydraulikpumpe, wandeln mechanische Energie in kinetische Energie der Flüssigkeit (Druck und Durchfluss) um und versorgen das Hydrauliksystem mit Drucköl, das als Kraftquelle des Systems dient.
Aktuatoren, wie z. B. Hydraulikzylinder oder Hydraulikmotoren, wandeln hydraulische Energie in mechanische Energie um und sind isotherm. Hydraulikzylinder treiben Mechanismen an, um eine lineare Hin- und Herbewegung auszuführen, während Hydraulikmotoren eine Drehbewegung ausführen.
Steuerelemente, die sich auf verschiedene Komponenten beziehen, werden verwendet, um den Druck, den Durchfluss und die Richtung der Flüssigkeit im Hydrauliksystem zu steuern und zu regulieren und so sicherzustellen, dass die Aktuatoren gemäß den erforderlichen Spezifikationen arbeiten.
Hilfskomponenten schaffen die notwendigen Voraussetzungen für den ordnungsgemäßen Betrieb des Systems und erleichtern die Überwachung und Steuerung.
Das Arbeitsmedium ist die Übertragungsflüssigkeit, in der Regel Hydrauliköl. Das Hydrauliksystem nutzt dieses Arbeitsmedium, das auch die beweglichen Teile der Hydraulikkomponenten schmiert.
Das Funktionsprinzip des hydraulischen Übertragungssystems
Hier ist ein Beispiel für einen einfachen Schleifer.
Der Motor treibt die Hydraulikpumpe an, die Öl aus dem Tank ansaugt und die mechanische Energie des Motors in Flüssigkeitsdruckenergie umwandelt.
Das Hydraulikmedium gelangt durch das Drosselventil und das Umschaltventil in den linken Hohlraum des Hydraulikzylinders und drückt den Kolben, um die rechte Seite des Tisches zu bewegen. Das Hydraulikmedium wird dann aus dem rechten Hohlraum des Hydraulikzylinders abgelassen und fließt zurück in den Tank.
Nach dem Passieren des Umschaltventils gelangt das Hydraulikmedium in den rechten Hohlraum des Hydraulikzylinders, wodurch sich der Kolben nach links bewegt und den Tisch nach hinten schiebt.
Die Bewegungsgeschwindigkeit des Hydraulikzylinders kann durch Änderung der Drosselöffnung eingestellt werden.
Der Druck des Hydrauliksystems kann über das Überströmventil eingestellt werden.
Beim Zeichnen einer Schema des HydrauliksystemsZur Vereinfachung werden Symbole zur Darstellung hydraulischer Komponenten verwendet. Diese Symbole werden als Funktionssymbole bezeichnet.
Grundschaltung
Ein typisches hydraulisches Übertragungssystem besteht aus verschiedenen hydraulischen Komponenten, die zusammenarbeiten, um bestimmte Funktionen zu erfüllen.
Jedes hydraulische Übertragungssystem besteht aus mehreren Grundkreisen, die jeweils spezifische Steuerfunktionen haben. Durch die Kombination dieser Grundkreise können die Bewegungsrichtung, der Arbeitsdruck und die Bewegungsgeschwindigkeit des Antriebs gesteuert werden.
Je nach Regelungsfunktion wird der Grundschaltkreis in drei Typen unterteilt: den Druckregelkreis, den Geschwindigkeitsregelkreis und den Richtungsregelkreis.
① Der Druckregelkreis
Das Druckregelventil wird zur Steuerung des gesamten Systems oder eines Druckkreises im Nahbereich eingesetzt.
Je nach Funktion kann der Druckregelkreis in vier Kreise unterteilt werden: Druckeinstellung, Druckänderung, Druckentlastung und Druckstabilisierung.
② Drehzahlregelkreis
Dieser Regelkreis steuert die Durchflussmenge des Stellantriebs, indem er den Durchfluss des Hydraulikmediums regelt. Die Funktion des Drehzahlregelkreises ist in zwei Teile unterteilt: den Drehzahlregelkreis und den Synchronisationskreis.
③ Richtungsregelkreis
Dieser Kreislauf steuert die Flussrichtung des Hydraulikmediums. Das Wegeventil steuert die Bewegungsrichtung eines einzelnen Aktuators, so dass er sich sowohl in positiver als auch in negativer Richtung bewegen oder anhalten kann, was als Kommutatorschaltung bezeichnet wird.
Wenn das Betätigungselement zum Stillstand kommt, wird der Kreislauf, der eine externe Leckage aufgrund von Belastung oder anderen externen Faktoren verhindert, als Verriegelungsschleife bezeichnet.
Bei der hydraulischen Kraftübertragung wird die Energie durch die kinetische Energie einer Flüssigkeit übertragen, wobei eine Flüssigkeit als Arbeitsmedium verwendet wird.
Das Laufrad wandelt die Drehzahl und das Drehmoment eines Motors (z. B. eines Verbrennungsmotors, eines Motors, einer Turbine usw.) um und treibt die Arbeitsteile der Maschine über die Ausgangswelle.
Die Flüssigkeit und das Laufrad stehen in der Antriebswelle, der Abtriebswelle und dem Gehäuse miteinander in Wechselwirkung und bewirken eine Änderung des Impulses zur Energieübertragung.
Die hydraulische Übertragung unterscheidet sich in Prinzip, Aufbau und Leistung erheblich von der hydraulischen Übertragung auf Flüssigkeitsdruckbasis.
Die An- und Abtriebswelle des hydraulischen Antriebs sind nur über eine Flüssigkeit mit dem Arbeitsmedium verbunden, und der nicht direkte Kontakt zwischen den Komponenten führt zu einer nicht starren Übertragung.
Merkmale des hydraulischen Antriebs
Automatische Anpassungsfähigkeit
Der hydraulische Drehmomentwandler kann sein Ausgangsdrehmoment bei Änderungen der externen Lasten automatisch erhöhen oder verringern, und die Drehzahl kann entsprechend erhöht oder verringert werden, wodurch eine stufenlose Drehzahlregelung innerhalb eines großen Bereichs erreicht wird.
Schwingungsisolierung
Da das Arbeitsmedium zwischen den Laufrädern flüssig ist, ist ihre Verbindung nicht starr, was es ermöglicht, Stöße und Vibrationen des Motors und der externen Last zu absorbieren. Dies gewährleistet ein stabiles Anfahren, Beschleunigen und einen gleichmäßigen Betrieb und verlängert die Lebensdauer der Teile.
Durchdringungsleistung
Wenn die Pumpendrehzahl konstant ist und sich die Last ändert, ändert sich die Antriebswelle (d. h. das Pumpenrad oder die Motorwelle).
Verschiedene Arten von Hydraulikelementen können verwendet werden, um die Anforderungen des Motors für verschiedene Arbeitsmaschinen zu erfüllen und die mechanische Leistung und die Wirtschaftlichkeit zu verbessern.
Das Grundprinzip des hydraulischen Antriebs
Die ursprüngliche Energiequelle (z. B. ein Verbrennungsmotor, ein Motor usw.) treibt das Pumpenrad zur Drehung an, wodurch die Geschwindigkeit und der Druck der Arbeitsflüssigkeit erhöht und mechanische Energie in kinetische Energie der Flüssigkeit umgewandelt wird.
Die Arbeitsflüssigkeit, die nun über kinetische Energie verfügt, trifft auf die Turbine und gibt Energie an die Turbine ab, so dass sie sich dreht und den Ausgang antreibt, wodurch letztendlich Energie übertragen wird.
Die hydraulische Kraftübertragung nutzt die kinetische Energie von Flüssigkeiten zur Energieübertragung und umfasst in der Regel hydraulische Kupplungen, hydraulische Drehmomentwandler und hydraulische mechanische Komponenten.
① Hydraulischer Kuppler
Eine hydraulische Kupplung ist eine mechanische Vorrichtung, die dazu dient, eine Kraftquelle (in der Regel einen Motor) mit einer Arbeitsmaschine zu verbinden, um eine Drehbewegung zu erzeugen.
Hydraulische Kupplungen werden nicht nur in Automatikgetrieben von Kraftfahrzeugen eingesetzt, sondern sind auch in der Schifffahrt und der Schwerindustrie weit verbreitet.
② Drehmomentwandler
Ein hydraulischer Drehmomentwandler ist ein hydraulisches Element, das aus einem Pumpenrad, einer Turbine und einem Leitrad besteht. Er wird zwischen Motor und Getriebe eingebaut und verwendet Hydrauliköl als Arbeitsmedium, um das Drehmoment zu übertragen und umzuwandeln, die Geschwindigkeit anzupassen und die Abschaltfunktion zu gewährleisten.
Anwendung des hydraulischen Antriebs
Der Einsatz der hydraulischen Kraftübertragung in modernen Maschinen begann Anfang des 20. Jahrhunderts, und zwar in erster Linie als Schiffsantrieb und als Übertragungsmechanismus zwischen den Propellern, um das Problem der begrenzten Geschwindigkeit aufgrund der hohen Leistung und der Hochgeschwindigkeitsdampf- oder -gasturbinen zu lösen, die unter "Kavitation" leiden.
Heutzutage wird die hydraulische Kraftübertragung häufig in Kraftfahrzeugen, Traktoren, Baumaschinen, Eisenbahnlokomotiven, gepanzerten Fahrzeugen, Ölfahrzeugen und anderen Fahrzeugen eingesetzt. Bohren Maschinen, Hebe- und Transportmaschinen, Ventilatoren, Pumpen und andere Geräte.
Als Gründer von MachineMFG habe ich mehr als ein Jahrzehnt meiner Karriere der metallverarbeitenden Industrie gewidmet. Meine umfangreiche Erfahrung hat es mir ermöglicht, ein Experte auf den Gebieten der Blechverarbeitung, der maschinellen Bearbeitung, des Maschinenbaus und der Werkzeugmaschinen für Metalle zu werden. Ich denke, lese und schreibe ständig über diese Themen und bin stets bestrebt, in meinem Bereich an vorderster Front zu bleiben. Lassen Sie mein Wissen und meine Erfahrung zu einem Gewinn für Ihr Unternehmen werden.
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