הבדלים בין מנועים הידראוליים למנועים חשמליים

במונחים פיזיים, מנוע חשמלי הוא משהו שממיר אנרגיה לתנועה כלשהי של חלק מכונה, בין אם זה מכונית, מדפסת.אם המנוע יפסיק להסתובב באותו רגע, העולם היה בלתי נתפס.

מנועים חשמליים נמצאים בכל מקום בחברה המודרנית, ומהנדסים ייצרו סוגים רבים ושונים של מנועים במשך מאות שנים.

מנועים רבים הם מפעילים, כלומר באמצעות הפעלת מומנט, הם יוצרים תנועה.במשך זמן רב, הכוח המניע ההידראולי של כוננים הידראוליים היה הסטנדרט של הזמן.עם זאת, סוג זה של מנוע הולך וגדל במאה ה-21 עם התקדמות הכוננים החשמליים, יחד עם העובדה שהכוח החשמלי הפך לשפע וקל לשליטה.מבין השניים, האם אחד טוב מהשני?או שזה תלוי במצב.

　　סקירה כללית של מערכות הידראוליות

אם אי פעם השתמשת בג'ק רצפה, או נהגת ברכב עם בלמים כוח או הגה כוח, אתה עשוי להיות מופתע שאתה יכול להזיז מספר כה גדול של חפצים מבלי לבזבז הרבה כוח.(מצד שני, ייתכן שהיית אכול מדי במשימה של החלפת צמיג בצד הדרך מכדי לשקול את המחשבות הללו).

משימות אלו ודומות לה מתאפשרות על ידי שימוש במערכות הידראוליות.מערכת הידראולית אינה יוצרת כוח, אלא ממירה אותו ממקור חיצוני לצורה הנדרשת.

לימודי הידראוליקה מקיפים שני תחומים עיקריים.הידראוליקה היא השימוש בנוזלים לביצוע עבודה בקצבי זרימה גבוהים ובלחצים נמוכים.טחנות "מיושנות" משתמשות באנרגיה שבזרימת המים כדי לטחון תבואה.לעומת זאת, ההידרוסטטיקה משתמשת בלחץ הגבוה ובנזילות הנמוכה של מים כדי לבצע עבודה.בשפת הפיזיקה, מה הבסיס לפשרה זו?

　כוח, עבודה ומרחב

הבסיס הפיזי לשימוש במנועים הידראוליים הוא הרעיון של כפל כוח.הערך הנקי במערכת הוא המכפלה של הכוח הנקי המופעל והמרחק שנע ללא דמות Wnet = (Fnet)(d).משמעות הדבר היא שעבור עומס העבודה המוקצה למשימה פיזית, ניתן להפחית את הכוח הנדרש לשימוש על ידי הגדלת המרחק בהפעלת הכוח, כמו סיבוב של בורג.

עיקרון זה משתרע באופן ליניארי לסצנות דו-ממדיות מהיחס p=F/A, כאשר p=לחץ ב-N/m2, F=כוח בניוטון ו-A=שטח ב-m2.במערכת הידראולית שבה הלחץ p נשמר קבוע, ישנם שני גלילי בוכנה עם שטחי חתך A1 ו-A2 המובילים לקשר זה.F1/A1 = F2/A2, או F1 = (A1/A2)F2.

משמעות הדבר היא שכאשר בוכנת הפלט A2 גדולה יותר מבוכנת הכניסה A1, כוח הכניסה יהיה קטן יחסית מכוח הפלט.

מנועים חשמליים מנצלים את העובדה ששדה מגנטי מפעיל לחץ על מטען או זרם נע.סליל תיל מסתובב ממוקם בין הקטבים של אלקטרומגנט כך שהשדה המגנטי יוצר מומנט שגורם לסליל להסתובב סביב צירו.הפיר הזה יכול לשמש להרבה דברים, ובקיצור, המנוע ממיר אנרגיה חשמלית לאנרגיה מכנית.

　　הידראוליקה לעומת מנועים חשמליים: יתרונות וחסרונות

למה להשתמש במנוע הידראולי, מנוע בעירה פנימית או מנוע חשמלי?היתרונות והחסרונות של כל סוג של מנוע הם כה רבים עד שכדאי לשקול אותם בכל תרחיש ייחודי.

　יתרונות של מנועים הידראוליים

היתרון העיקרי של מנועים הידראוליים הוא שניתן להשתמש בהם ליצירת כוחות גבוהים במיוחד.

מנועים הידראוליים משתמשים בנוזל בלתי דחוס, המאפשר שליטה הדוקה יותר במנוע ובכך דיוק רב יותר בתנועה.בין ציוד נייד כבד, הם שימושיים מאוד.

　חסרונות של מנועים הידראוליים

מנועים הידראוליים הם גם אופציה יקרה, כל השמן בשימוש, עושה את זה ממש גרוע, צריך לבדוק, להחליף, לנקות ולהחליף את המסננים, המשאבות והשמנים השונים.נשפך עלול ליצור סכנות בטיחותיות וסביבתיות.

　יתרונות המנוע

פתיחת המנוע ההידראולי אינה מהירה במיוחד, המנוע מהיר מאוד (עד 10m/s).יש להם מהירויות ומצבי עצירה ניתנים לתכנות, בניגוד למנועים הידראוליים, שיכולים לספק את המיקום המדויק הגבוה הנדרש.חיישנים אלקטרוניים מסוגלים לספק משוב מדויק על התנועה והכוח המופעל.

　חסרונות של מנועים

מנועים אלו מורכבים וקשים להתקנה בהשוואה למנועים אחרים, ונוטים ביותר לכשל בהשוואה למנועים אחרים.רובם, החיסרון הוא שצריך יותר כוח, צריך מנוע גדול וכבד יותר, בניגוד למנועים הידראוליים.

　מבוא לכוננים פניאומטיים

מפעילים פניאומטיים, אלקטרוניים או הידראוליים יכולים להיות בעייתיים בתרחישים מסוימים.ההבדל בין מפעילים פנאומטיים להידראוליים הוא שמנועים הידראוליים משתמשים בזרימת מים בעוד שמפעילים פנאומטיים משתמשים בגז, בדרך כלל גז רגיל.

כוננים פנאומטיים הם יתרון במקומות בהם יש אוויר בשפע, ולכן מדחס גז הוא חובה תחילה.מצד שני, מנועים אלו מאוד לא יעילים מכיוון שאיבוד החום גדול מאוד בהשוואה לסוגי מנועים אחרים.