Cyn ymlynu ar drosglwyddo egni trwy hylifau, rhaid i ni deall rhai o nodweddion y hylifau a sut mae grym yn cael ei drosglwyddo trwyddynt. Bydd hyn yn ein helpu i ddeall pam fod hydrolleg yn gweithio fel yr yw.

Cydrannau

Mae ffliwïd yn unrhyw substance nad oes ganddi siâp sefydlog. Mae ffliwïdau'n cynnwys hylifau a gaseuon.

Liquid

Mae hylif, fel gwasgair, yn cynnwys moleciwlau. Ond yn wahanol i gas, mae'r moleciwlau mewn hylif yn cael eu taro'n agos i'w gilydd — ond nid mor gryf nac y bydden nhw'n cael eu gloi mewn safleoedd sefydlog fel yn gwrthrych solid. Felly mae hylif yn llifo'n rhydd ac yn cymryd siâp ei chynhwysydd.

Ffigur 2-1: Mae moleciwlau'r hylif (gwaelod) wedi'u cydbwyso'n agos i'w gilydd ac yn symud yn barhaus, tra bod moleciwlau'r gas (brig) yn bell oddi wrth ei gilydd.

Yr egni cinetig moleciwlaidd

Mae'r moleciwlau o fewn hylif yn symud bob amser — hyd yn oed pan mae'r hylif yn edrych yn llwyr yn aros yn lle. Maen nhw'n parhau i glanio a glidio heibio'i gilydd. Gelwir y symudiad moleciwlaidd hwn yn yr egni mewnol yr hylif.

Mae hylifau'n cymryd siâp eu cynhwysydd

Oherwydd y llithriadau moleciwlaidd cyson hwn, mae hylif yn llifo ac yn llenwi unrhyw gynhwysydd sydd yn ei dal. A oes ganddo lawer o hylif neu dim ond ychydig, bydd yn cymryd ffurf y cynhwysydd bob amser. Mae'r gallu hwn yn gysylltiedig yn agos â viscosiad, sydd wedi'i ddrafod yn y pennodau nesaf.

Mae hylifau'n anodd i'w cywasgu

Oherwydd bod moleciwlau hylif yn cael eu pacio'n agos i'w gilydd, mae hylifau yn ymddwyn fel corff solid mewn un ffordd bwysig: maen nhw'n anodd i'w cywasgu — nid oes modd eu taro i fwrdd llai sylweddol.

Dyna pam mae dyfroddwyr yn mynd i'r dŵr â'u traed neu'u dwylo yn gyntaf (y 'mynd â chnife') yn hytrach na phlacio â'u pheithiau. Ni all y dŵr symud o'r ffordd yn digon cynt na phwyntiau cyffredinol pan fo'n cael ei daro gan arwyneb llorweddol mawr, ac mae'r effaith yn tebyg i daro corff solid. Mae'r traed neu'r dwylo yn rhannu'r dŵr â rhan fach o'r arwyneb, ac oherwydd y rhan fach hwn, mae gwerth y grym taro yn llawer llai.

Oherwydd bod hylif yn anodd i'w gywasgu ac yn cymryd ffurf unrhyw gynhwysydd, mae ganddo fantais real wrth drosglwyddo grym.

Trosglwyddo Grym

Gall y pedwar dull o drosglwyddo energi (mechanegol, trydanol, hydrolig, pneumaidd) drosglwyddo grym sefydlog (energi potensial) a grym cynhyrchol (energi cineirch) yn yr un modd. Pan gaiff grym sefydlog ei drosglwyddo trwy hylif, mae rhywbeth arbennig yn digwydd.

Grym a drosglwyddir trwy hylif

Amherthnasol i'r grym sy'n weithio ar gwrn, mae'r grym a chyflwynir i hylif cyfyngedig yn cael ei drosglwyddo trwy'r hylif fel pwysau — ac mae'r pwysau'n hafal yn pob pwynt o'r hylif.

Os byddem yn rhoi grym ar biston symudol sydd ar ben cynhwysydd llawn o hylif, mae'r grym rydym yn ei chyflwyno'n creu pwysau, ac mae'r pwysau hwn yn cael ei drosglwyddo'n hafal mewn pob cyfeiriad trwy'r hylif.

Nid oes matter sut gafodd y pwysau ei greu — gan biston, gan law, gan ddrudwriaeth, gan gŵn, gan aer cywasgedig, na chyfuniad o unrhyw un ohonynt — unwaith y bydd grym o fewn hylif cyfyngedig, mae'n trosi i bwysau ac yn cael ei drosglwyddo'n hafal trwy gydol y hylif.

Oherwydd bod hylif yn cymryd siâp unrhyw gynhwysydd, gall pwysau gael ei drosglwyddo pa mor amrywiol bynnag yw siâp y cynhwysydd.

Ffigur 2-4: Mae'r grym ar y pistyn yn dod yn bwysedd yn y lichyd. Mae'r bwysedd hwn yn rhedeg yn gyfartal mewn pob cyfeiriad — hyn yw'r allwedd i'r hydrolleg.

Y Deddf Pascal

Y nodwedd o leihau lichyd i drosglwyddo bwysedd yn gyfartal mewn pob cyfeiriad yw Cyfreithlon Pascal, a enwyd ar ôl ei ddarganfyddwr, Blaise Pascal.

Mae'r ffurf mathemategol o Gyfreithlon Pascal yr un fath â'r fformiwla bwysedd a gyflwynwyd yn Penod 1:

Gwirfoddolion pres

Mae mesurwr bwysedd yn mesur yr hwylusder sydd yn gweithio ar y lichyd yn y system. Y ddau fath mwyaf cyffredin yn systemau hydrolleg yw mesurwr twb Bourdon a mesurwr piston.

Mesurwr twb Bourdon

Mae mesurwr pibell Bourdon yn cynnwys wyneb ffracsiwn a bwyntiwr. Mae'r bwyntiwr yn cysylltu â phibell metel croesllydan, hyblyg a elwir yn bibell Bourdon. Mae gwerth pwysedd y system yn mynd i mewn i'r pipell trwy'r cilft. Fel arfer mae'r sgîn wedi marcio mewn psi, bar, neu Pa.

Sut mae'r pipell Bourdon yn gweithio

Wrth i werth pwysedd y system godi, mae'r gwahaniaeth rhwng arwynebedd o fewn a allwedd y pipell croesllydan yn ei wneud yn sythach. Mae'r symudiad hwn i fod yn sythach yn gyrru'r bwyntiwr ar draws y ffracsiwn i ddangos y pwysedd. Mae mesurwyr pibell Bourdon yn offer manwl lefel uchel â chywirdeb o 0.1% i 3.0% o'r sgîn llawn; defnyddir eu bod mewn profion labordy neu ble bynnag y mae cywirdeb mesur pwysedd yn hanfodol.

Mesurwr math piston

Mae mesurwr piston yn cynnwys piston, cychwynnau cydbwysedd, bwyntiwr a sgrin. Mae gweithredu'r system ar wyneb y piston, gan ei bwyso i fyny'r cychwynnau. Mae symudiad y piston yn yrru'r bwyntiwr ar draws y ddisg. Mae'r sgrin wedi'i chalibru mewn psi (bar). Mae mesurwyr piston yn hydriadol a rhaglemol — dewis cyffredin ar gyfer monitro'r system bob dydd.

Ffigur 2-6 Mesurwr piston: gweithredu'r system ar y piston yn ei bwyso i fyny cychwynnau.

Trosi Gwasanaeth i Gryfder Mechnegol

Mae trawsnewid pwysau drwy hylif caeth yn ddefnyddiol dim ond os yw modd trosi'r pwysau yn ôl i resymegol rhywle. Hwn yw swydd yr actuator (elfen weithredol) — mae'n derbyn pwysau hydrolig ac yn ei drosi i resymegol.

Mae silindr hydrolig yn un math o actuator.

Cylindrau hydraulig

Mae silindr hydrolig yn derbyn pwysau hydrolig ac yn ei drosi i resymegol llinellol (syth). Trwy gysylltiadau mecanegol addas, gall hefyd ei drosi i symudiad cylchrol.

Adeiladu silindr

Mae rhannau sylfaenol silindr yn cynnwys: y cilinder (tŵb), capiau terfyn, y pistyn, y rôd pistyn, a phortiadau mewnol/allanol. Mae un cap terfyn ar bob pen. Gall y pistyn symud o fewn y cilinder. Mae'r rôd yn cysylltu â'r pistyn. Gall y portiadau mewnol a allanol ar bob pen o'r cilinder ganiatáu i olew gweithio fynd i mewn ac allan.

Ffigur 2-8: Croesiad hydrolig o silindr. Mae'r olew yn mynd i mewn trwy un bort, yn rhoi pwysedd ar y pistyn, ac yn achosi i'r rôd estyn. Mae'r olew sy'n gadael y bort arall yn dychwelyd i'r tanc.

Sut mae silindr yn gweithio

Pan fydd y bort mewnol silindr wedi'i gysylltu â'r system, mae'r silindr yn dod yn ran o'r system. Mae'r pwysedd o bwynt A yn teithio trwy'r system i'r pistyn o fewn y silindr. Mae'r pwysedd hwn, wrth weithio ar arwynebedd y pistyn, yn cynhyrchu grym mecanegol yn bwynt B — yn ben y rôd.

Gosod pwysedd

Pan fo gweithredu pwysedd trwy hylif caead, mae rhagynnydd symudol yn cynhyrchu'r bwysedd. Mewn pob enghraifft hyd yn oed, mae'r rhagynnydd symudol yn biston. Mae rhannu'r grym â cherfan y piston yn rhoi'r bwysedd yn y system (P = F/A).

Lluosi Cryfder Mechnegol

Gall hidroleg ddiblu (dyblu) gŵyrdd mechanirol. Mae'r ffactor dyblu yn dibynnu ar arwynebedd y pistonsilindr hidrolegol (mewn² neu cm²). Oherwydd bod pwysedd yn cael ei drosglwyddo'n gyfartal trwy hylif caead, os yw pistonsilindr allbwn yn fwy na phistonsilindr mewnbynnau, yna mae gŵyrdd allbwn yn fwy na gŵyrdd mewnbynnau.

Enghraifft: Mae gŵyrdd o 5,000 lbs (22,200 N) yn gweithredu ar biston â cherfan o 10 in² (64.52 cm²), gan gynhyrchu pwysedd o:

Mae'r un pwysedd o 500 psi yn gweithredu ar biston allbwn o 15 in² (96.78 cm²):

Ffigur 2-9: Lluosi grym mecanegol. Mae'r un pwysedd yn gweithio ar y ddau biston, ond mae'r piston mwy nag yn cynhyrchu mwy o ryddid. F = P x A.

Cynyddydd Pwysedd

Gall cynyddydd pwysedd (a elwir hefyd yn 'booster') gynyddu pwysedd hydrolig. Mae'n defnyddio dau biston sydd wedi'u cysylltu gan un rhanell o fewn un cyfres â phorthladdoedd mewn, allan a thraws. Mae'r piston mawr yn teimlo pwysedd y system; mae'r grym a gynhyrchir gan ei gymryd i'r piston bychan, sydd yn cynhyrchu pwysedd allbwn uwch oherwydd ei arwynebedd llai.

Sut mae cynyddydd pwysedd yn gweithio

Mae'r piston mawr yn teimlo pwysedd y system ac yn trosglwyddo'r grym hwnny drwy'r rhanell i'r piston bychan. Oherwydd bod gan y piston bychan arwynebedd llai, mae pwysedd allbwn ar ben y piston bychan yn uchelach — mae pwysedd yn cael ei gyflymu.

Enghraifft: Mae grym o 5,000 lbs (22,200 N) yn weithio ar y pistyn mawr (arwynebedd: 15 in² / 96.78 cm²). Gwerth y pwysau = 333 psi (22.9 bar). Trwyddir y grym hwn i'r pistyn bach (arwynebedd: 0.76 cm²). Pwysau allbwn = 5,000 lbs / 0.76 cm² × (1/10,000) = 2,000 psi (137.9 bar). Gwerth y grym allbwn = 30,000 lbs (133,200 N).

Defnydd cyffredin ar gyfer cynyddu pwysau yw mewn ffyddiannau clampio.

Ffigur 2-11: Cynyddydd pwysau. Mae'r pistyn mawr yn trosglwyddo'i grym i'r pistyn bach, sydd â cherfyn llai o arwynebedd — gan gynhyrchu pwysau llawer uwch yn yr allbwn.

Troi Energi Hydrolig

Mae'r bwriad o ddefnyddio systemau hydrolig (neu unrhyw ddull arall o droi enerchi) mewn peiriannau yn gwneud gwaith defnyddiol. Er mwyn i silindr wneud gwaith, rhaid iddo gymhwyso grym ar y llwybr a'i symud trwy bellter — felly mae angen cydran ar y system sy'n gallu defnyddio enerchi i ddarparu llif parhaus o hylif.

Achubwr hydraulig

Pob dim rydym wedi edrych arno hyd yn oed sy'n creu pwysedd mewn hylif caeiedig yn defnyddio pistynau a silindrâu. Mae'r pistyn yn cyflwyno grym; mae'r silindr yn cau'r hylif. Gelwir y math hwn o ddyfeisiau yn cymedrogiad.

Gall cymedrogiad storio'r egni potensial o hylif dan bwysedd. Gall yr egni potensial a storir hwn gael ei drosi i egni gweithgar (llif a bwysedd).

Enghraifft: Mae cymedrogiad o 500 psi (34.5 bar) yn darparu pwysedd i bwyso llwyth. O'r 500 psi a storir, defnyddir 400 psi (27.6 bar) i groesiad resistas y llwyth, ac mae'r pwysedd sydd ar ôl yn trosi i llif i symud y llwyth.

Mae gan gymedrogiadau fath o gyfyngiad: os yw'r llwyth yn rhagorol mawr, gall fod yn annhebygol bod digon o bwysedd i groesiad ef, felly ni fydd unrhyw waith yn cael ei wneud. Hefyd, unwaith y bydd yr hylif a storir wedi'i ryddhau'n llawn, ni fydd rhagor o llif ar gael.

I gymhwyso digon o bwysedd i groesiad llwyth a parhau i ddarparu llif yn barhaus, mae angen dyfeisien gwahanol — y bomf hydrolig gwerthiant cadarnhaol.

Ffigur 2-12 Gweithrediad y cyflwynydd. Gall y pwysau a storwyd gyrru llwyth, ond unwaith y bydd y rhewllyd wedi dod i ben, bydd y llif yn sefyll — nid oes modd i'r cyflwynydd gynnal gwaith parhaus yn unigol.

Bomp Hidrolic Disgyniad-Cyson

Mae bomp disgyniad-cyson yn cynhyrchu llif parhaus o liwgid trwy symudiad mewnol ailadroddol neu cylchrol. Mae'n darparu both ynni cineiddol (llif) a phwysau ynni — y gwaith ynni sydd ei angen i wneud gwaith hidrolic parhaus.

Bomp piston symudiadol

Mae gan bomp piston symudiadol piston sydd wedi'i gysylltu â chynhwysydd (peiriannau neu fotorau trydanol) trwy grynch neu gam. Mae gan y mynydd a'r allwedd bob un gwerthiad gwirio math pêl. Pan fydd y piston yn cael ei thynnu allan, mae'r cyfaint mewnol yn ehangu, mae'r pêl mynydd yn agor ac mae'r liwgid yn llifo i mewn. Pan fydd y piston yn cael ei bwyso i mewn, mae'r cyfaint yn taro, mae'r pwysau yn codi, mae'r pêl mynydd yn cau, ac mae'r pêl allwedd yn agor — gan bwyso'r liwgid i mewn i'r system. Mae symudiad parhaus i'ch ôl a'i flaen yn cynhyrchu llif plygiadol; gall y pwysau fod yn unrhyw beth sydd ei angen gan y system.

Ffigur 2-13: Pompa piston symudol. Mae'r piston yn symud i mewn a allan, yn tynnu'r olew trwy'r gorchymyl mewn ac yn ei bhei trwy'r gorchymyl allan.

Pompa troelliadol â chyfaint penodol

Y pompa fwyaf cyffredin mewn systemau hydrolig diwydiannol yw'r pompa troelliadol â chyfaint penodol. Mae'n cynhyrchu llif sydd yn gymharol sefyll a phwysleidio, ac yn hawdd ei gyrraedd gan fotor trydanol neu beiriant. Mae pob tro o'r elfen rotaidd yn symud cyfaint penodol o liwid.

Adeiladwaith pompa troelliadol

Mae pompa troelliadol yn cynnwys caws a chyfanswm troelliadol. Mae'r caws yn cynnwys mewnllif a allwlf. Mae'r cyfanswm troelliadol yn cynhyrchu'r llif a'r pwysau. Mae'r enghraifft a ddangosir yn cynnwys rhotor a thremynau sydd yn gallu symud yn rhydd i mewn a allan o slotiau'r rhotor.

Sut mae bomg rhyddweithiol yn gweithio

Mae'r assembliad cylchol wedi'i osod yn anghanolog (allan o'r canol) o fewn y corff ac wedi'i gysylltu â'r symudwr cyntaf trwy'r shaft yrru — mae'r rotor yn cylchroli. Wrth i'r rotor droi, mae grym y canolfeddiad yn arwain y llafnau allan tuag at wal y corff, gan ffurfio camrâi a'u herin. Ar ochr y mynydd mae'r cyfaint o'r camrau'n cynyddu, ac mae'r hylif yn cael ei dynnu i mewn. Ar ochr y allwedd mae'r camrau'n tarawu, mae'r pwysau'n codi, ac mae'r hylif yn cael ei bwyso allan o'r system. Mae'r bomg yn cynhyrchu pwysau sydd â'r gwrthiant lleiaf yn y system yn unig — nid olygai hynny rhagor.

Ffigur 2-15: Bomg llafn cylchrol. Mae'r llafnau sydd yn herin yn erbyn wal y corff yn creu camrâi sydd yn ehangu (mynd i mewn) ac yn tarawu (allwedd) wrth i'r rotor droi.

Gwrthiant a Bwysau

Mewn system hydrolig, mae gwasanaeth a gwrthwynebiad yn gysylltiedig yn uniongyrchol. Mae'r bomg yn taro'r hylif i mewn i'r system; pennir lefel y wasanaeth gan lefel y gwrthwynebiad. Gwrthwynebiad uchel → wasanaeth uchel; gwrthwynebiad isel → wasanaeth isel. Mae'r gwrthwynebiad i llif yr hylif yn pennu faint o wasanaeth sydd yn cael ei gynhyrchu.

Gwrthwynebiad ar bomg

Mae bomg yn wynebu dau fath o wrthwynebiad: gwrthwynebiad llwyth a gwrthwynebiad llif. Os ydym yn anwybyddu gwrthwynebiad llif, y gwrthwynebiad unigol yw'r llwyth. Os oes angen 200 psi (13.8 bar) i groesi gwrthwynebiad y llwyth, mae'r bomg yn cynhyrchu 200 psi ac yn gyrru egni gweithredu hydrolig i mewn i'r weithredydd, sydd wedi'i symud y llwyth.

Mae gwrthwynebiad llif yn bodoli bob amser. Mae'n rhagor o egni o'r symudiad cyntaf a chynhyrchu wasanaeth uwch i'w groesi.

Ffigur 2-16 Gwrthwynebiad a wasanaeth. Mae wasanaeth y bomg yn codi i groesi unrhyw gyfanswm o wrthwynebiad â pha bynnag — gwrthwynebiad llwyth yn ogystal â gwrthwynebiad llif (ffrithiant).

Trosiad egni ychwanegol

Nid yw'r ychwanegolrwydd energetig a'i chyflwynir i'r hylif gan y bomp i ddiwallu gwrthiant llif yn cael ei drosi i unedau gweithio hydrolig defnyddiol ar y weithredwr — mae'n cael ei defnyddio gan ffrithiant llif. Nid yw'r enerchi hwn "a'i defnyddio" yn colli yn y syniad o gadwraeth; mae'n cael ei drosi i boer, sydd yn codi tymheredd y rhew. Mae'r poer hwn yn aneffeithlonrwydd y system.

Cyflymder a Llif

Mewn system hydrolig dinamig (sydd yn llifo), mae'r hylif yn symud drwy'r cynhelliannau ar gyflymder penodol (cyflymder). Mesurir cyflymder mewn ft/s (troedfeddi pob eiliad) neu m/s.

Y cyfaint o hylif sydd yn mynd heibio pwynt penodol pob uned amser yw'r cyfradd llif. Mewn systemau hydrolig, y uned a ddefnyddir fel arfer yw gpm (gallonau Unol Daleithiau pob munud) neu Lpm (litr per munud).

Mae cyflymder a chyfradd llif yn gysylltiedig: i lenwi cynhwysydd 5 gal (18.95 L) mewn un munud trwy gynhelliad mawr, mae'r hylif yn symud ar 10 ft/s (3.04 m/s). Trwy gynhelliad sydd yn hanner mor fawr, rhaid i'r hylif symud ar 20 ft/s (6.10 m/s) i ddarparu'r un 5 gpm. Mae cyfradd llif yr un fath; mae cyflymder yn wahanol.

Ffigur 2-17 Un cyfradd llif, cyflymderau gwahanol. Mewn pibell lai, rhaid i'r hylif symud yn gyntaer er mwyn trechu'r un cyfrol bob munud.

Mae trychiad yn cynhyrchu gwaith

Mae hylif sy'n llifo trwy phibellau hydrolig yn cynhyrchu gwaith oherwydd trychiad — yr hŷlach y mae'n llifo, yr hŷlach y mae gwaith yn cael ei gynhyrchu. Mewn ceisiadau diwylliannol, y cyflymder hylif a argymhellir o fewn y llinellau rhwng y pompa a'r weithredwr yw 15 troedfedd/s (4.572 m/s).

Mae crogau yn cynhyrchu gwaith

Pan mae hylif yn llifo mewn pibell syth a fydd yn cyrraedd croga, rhaid iddo newid cyfeiriad yn sydyn. Mae moleciwlau'r hylif yn taro'i gilydd ac yn taro wal y pibell — hyn hefyd yn cynhyrchu gwaith. Yn dibynnu ar faint y pibell, gall un crog 90° gynhyrchu mor lawr gwaith â chyfres o feet o bhibell syth.

Gwahaniaeth Gwasgedd

Y wahaniant pwysedd yw'r gwahaniaeth rhwng y pwysedd mewn unrhyw ddau bwynt yn y system. Mae gwahaniaeth pwysedd yn rhoi dau fath o wybodaeth:

1. Mae'n dangos bod ynni gweithio hydrolig (hylif dan bwysedd, sydd yn llifo) yn bodoli rhwng y ddau bwynt hynny.
2. Mae'n mesur faint o egni hydrolig sydd wedi ei drosi i boer rhwng y ddau bwynt hynny.

Enghraifft: Mae'r mesurwr pwysedd 1 yn darllen 200 psi (13.79 bar); mae'r mesurwr pwysedd 2 yn darllen 180 psi (12.41 bar). Mae'r gwahaniaeth = 20 psi (1.38 bar). Mae hyn yn golygu:

3. Mae'r hylif yn llifo o'r mesurwr 1 tuag at y mesurwr 2.
4. roedd 20 psi o egni hydrolig wedi ei drosi i boer gan frithiant llif rhwng y ddau fesurwr.

Ffigur 2-19: Gwahaniaeth pwysedd. Mae'r gostyngiad 20 psi ar draws y rhan hon o'r twll yn dangos bod llif yn bodoli ac yn mesur yr egni hydrolig a gollwyd i boer frithiant.

Cynllunio i Leihau'r Boer mewn Systemau Hydrolig

Mae trosi egni hydrolig i boer yn golygu bod y system yn trechu egni. I wella effeithlonrwydd, rhaid i gynhwyswyr ddewis viscositad y olew cywir, maint y twll yn gywir, a lleihau nifer y crogau a'r cyffredinoliadau. Mae pob un o'r rhain yn lleihau gwrthiant llif a felly'n lleihau'r egni a gollir fel boer.

Ffigur 2-20: Cynhyrchu boer mewn cylch real. Mae pob twll, cyffredinoliad, crogiad a chlefftwr yn cyfrannu at ostyngiad pwysedd a cholliad egni.