Il-atturaturi idrawliki (li jisemmu wkoll apparati ta’ output idrawliki) jibdlu l-enerġija idrawlika mill-bidu għall-enerġija mekkanika. Huma l-post fejn is-seħħ il-moviment u l-ħaġa li jinħadem b’mod vizzibbli — il-ewli ħaġa li kull inġinier li jiddisinja irrid ifikkar. Il-atturaturi idrawliki jinqasmu f’żewġ kategoriji bażiċi: linjari (ċilindri) u d-dwar (motores).

Ildu id-driptiċċa

Il-ċilindru idrawliku jibdel l-enerġija idrawlika f’moviment mekkaniku rettilinju jew linjari. Meta jinkonness mal-biża‘ li tista’ tibda tibda, jagħmel il-ħaġa.

Kostruzzjoni tas-silindru

Bħala introdott fil-kapitoli preċedenti, il-ċilindru idrawliku jikkonsisti prinċipalment minn barra, tnejn ta’ kapoċċi miżżduqin, pistuna, raba’ tal-pistuna, u porti ta’ ingress u ta’ eżitu. Kull it-tarf għandu port wieħed — waħda għall-ojl li jidħol, u l-oħra għall-ojl li jissir.

figura 6-1: Ċilindru idrawliku standard ta’ azzjoni b’soltu. L-ojl idħol mis-saħħa tax-xellug, li jwassal għall-estensjoni tar-raba’; l-ojl li jissir mis-saħħa tal-lemin jirretrah.

Forza tal-Output tal-Ċilindru

Matul il- ċilindru, l- enerġija idrawlika taġixxi fuq il- piston li qed jiċċaqlaq. Il-pressjoni prodotta minn dik l-enerġija idrawlika ma għandhiex taqbeż ir-reżistenza prodotta mit-tagħbija. Għal ċilindru ta' dimensjonijiet magħrufa, għandna bżonn nafu liema pressjoni ta' xogħol tipproduċi forza speċifika ta' ħruġ. Dan jista' jiġi ddeterminat (minbarra l-frizzjoni) bil-formula:

Meta tintuża din il-formula, jew l-erja u l-pressjoni jingħataw biex tinstab il-forza tal-ħruġ, jew l-erja u l-forza tal-ħruġ huma magħrufa biex jinstabu l-pressjoni. Fil-prattika, normalment nafu d-dijametru tal-forom taċ-ċilindru u għandna bżonn nikkalkulaw l-erja tal-piston iżda l-kalkolu tal-erja taċ-ċirku huwa sempliċi daqs il-kalkolu tal-erja ta' kwadru.

Erja taċ-ċirku

L-erja ta' ċirku hija daqs madwar 78.54% tal-erja ta' kwadru li l-ġenb tiegħu huwa daqs id-dijametru taċ-ċirku. Aktar preċiżament:

Formula oħra użata komunement:

Figura 6-2 Areal tal-cirku = D² × 0.7854. Din il-formula sempliċi tintuż b’mod kostanti fil-kalkuli tal-ċilindru idrauliku.

Kurża tal-silindru

Id-distanta li fuqha l-enerġija idraulika tagħmel ħażina ddetermina kemm il-ħażina tkun magħmula — din id-distanta hija l-istroke tal-ċilindru. Bħala mmexxija iktar ’il hawn, billi tintuż il-preżjoni idraulika biex tikkonċentra forza, dan jidher bħala li ma jkollux kust. F’xi situzzjonijiet speċifiċi — meta s-sistema tkun statika — forza żżelfa tista’ toħloq forza ħafna ikbar mingħajr ħsara apparenti. Iżda jekk din il-forza mikkonċentrata tikkawża wkoll ħruġ, xi ħaġa tiġi ħsura: id-distanta.

Volum tal-Ċilindru (Displazzament)

Kull ċilindru idrauliku għandu volum (displazzament) ugwali l-istroke tiegħu (in) imultiplikat bil-biża‘ tal-pistun (in²), li jipproduċi volum f’in³ (cm³).

(in³) = (in²) × (in) jew (cm³) = (cm²) × (cm)

Eżempju: Il-pistun ta’ fuq għandu jibda 2 in (5,08 cm) biex il-pistun tas-silindru ta’ isfel jibda 1 in (2,54 cm). It-tnejn il-pistuni jaħdmu l-istess ħaġa. Il-pistun ta’ fuq jispost 20 in³ (327,8 cm³) ta’ likwidu — u l-pistun tas-silindru ta’ isfel jispost bil-istess 20 in³ (327,8 cm³) ta’ likwidu.

Velocità tar-Rod tal-Pistun

Is-soltu tar-rod tal-pistun ta’ silindru idrauliku jiddependi mis-soltu b’sa li l-likwidu jemmlu l-kamra wara l-pistun. Formuli għall-velocità tar-rod tal-pistun:

Mutur idrawliku

Il-mutur idrauliku huwa attur li jikkonverti l-enerġija idraulika f’enerġija mekkanika rotazzjonali. Din l-enerġija rotazzjonali tintuża għall-ħajja permezz tas-silindru tad-drajv.

Kostruzzjoni tal-Mutur

It-tutti l-moturi idrauliċi jikkonsistu essenzjalment f’kaxxa b’porti ta’ ingress u ta’ eżitt, u f’assimblija rotazzjonali ikkonnettuta mas-silindru tad-drajv.

Kif ifunzjona mutur idrauliku

L-eżempju murija huwa motor idrauliku tat-tip tal-vanu. Il-biżuta li ddur ikun magħmula mir-rotur u l-vanijiet li jistgħu jinżlu u jissortu liberament mis-slotijiet tar-rotur. Il-biżuta li ddur hija imwaħħla b’mod eċċentriku ġewwa l-logħba; l-ispost tal-qawwa jiwża mal-ħajt. Meta l-ojlja ta’ pressjoni tidħol fil-kamra tal-ingress, l-enerġija idraulika tagħmel effett fuq il-wiċċ tal-vanu espost fil-kamra tal-ingress. Minħabba li l-erja tas-silġ ta’ fuq tal-vanu esposta għall-ojlja ta’ pressjoni hija ikbar, il-forza fuq ir-rotur hija mhux bbilanċjata — ir-rotur idur.

Kif l-ojlja tisir fil-kamra tal-użu b’volum li jinnaqs, tintuż.

Figura 6-6 Operazzjoni tal-mutur bil-vani. L-ojlju pressurizzat jaġixxi fuq il-wiċċijiet tal-vani. Minħabba li l-erja tas-silġ ta’ fuq esposta għall-pressjoni hija ikbar mill-erja tas-silġ ta’ isfel, il-forza nett tagħmel li r-rotur iddawwar.

Torqu

It-torq huwa forza rotazzjonali jew li tiddawwar. It-torq huwa forza li taġixxi b’distanza mis-sezzjoni ċentrali tat-taħt. Il-biżaħ tat-torq huwa lb.in. (jew Nm).

Formula tat-torq

It-torq jgħidna l-pożizzjoni tal-forza relativalment mal-linja ċentrali tat-taħt tal-mutur idrauliku. Il-formula tat-torq hija:

(lb.in.) = (lbs) x (in.) jew (Nm) = (N) x (m)

Eżempu mis-silura: Qawwa ta’ 50 lbs (222 N) tafu fuq kranka imwaħħla mal-aksu tal-mutur. Id-distanza bejn iċ-ċentru tal-aksu u l-qawwa hija 10 in. (0.254 m). Il-torq li jirriżulta fuq l-aksu huwa 500 in.lbs (56.5 Nm). Jekk it-tajjeb istess ta’ 50 lbs (222 N) jafu fuq kranka b’it-tul ta’ 15 in. (0.38 m), it-torq fuq l-aksu huwa 750 in.lbs (84.6 Nm). Bil-biża’ li l-qawwa tafu ħoloq mis-silura tal-aksu, it-torq ikun ikbar. Nota li t-torq ma jinvolvix ebda moviment.

Iżda l-wiżja imwaħħla mal-aksu tad-drajv tal-mutur toħloq torq bħal deskritt hawn fuq. Għall-mutur idrauliku, din hija r-resistenza — li trid tintilef bil-prezzjoni idraulika li tafu fuq l-assimblija roturja tal-mutur.

Formula tat-torq tal-mutur idrauliku

Velocità tal-Aksu tal-Mutur

Is-soltu tal-velocità tal-aksu tal-mutur idrauliku jiddependi minn kemm il-fluidu jingħatel malajr. Il-formula hija:

Il-potenza

F’kapitoli ħdejn il-bidu tgħallmna li l-potenza hija r-rata bil-liema l-ħaġa tagħmel xogħol, jiżda hp = ft.lbs/ħin, jew W = J/ħin.

Potenza mekkanika

Għarfu wkoll li l-ħaġa tal-ħaġa (hp) jew il-watt (W) hija l-unità tal-potenza. Jekk silindru idrauliku jew mutur idrauliku jissegwi ħaġa b’forza mekkanika ta’ 550 lbs (2,442 N) u jibdelha 1 ft (0,30 m) f’siega waħda, għamel użu ta’ 1 hp (746 W) ta’ potenza. Jekk l-istess xogħol (550 ft.lbs / 746 J) isir f’nofs siega, is-sħana tal-ħaġa tiddubbla u l-potenza hija 2 hp (1,490 W).

Quwwa ħidrolikka

Il-potenza mekkanika li jintilef mis-silindru jew il-mutur għall-biża' hija eżatt bħall-potenza idrawlika meħtieġa mis-silindru jew il-mutur. Għas-sistema idrawlika li tagħmel xogħol bir-rata ta’ 550 ft·lbs fis-sekonda (746 J), il-potenza idrawlika tagħmel 1 hp (746 W). Madankollu, fil-formula tal-potenza mekkanika, "ft (m)" u "lbs (N)" jinbidlu bil-termini idrawliki "psi (bar)" u "gpm (Lpm)". F’kalkuli tal-potenza idrawlika jintużaw fatturi ta’ konverżjoni biex jispreżu l-bidla bejn gpm, psi, ft, u lbs (jew Lpm, bar, m, N).

Kalkulu tal-potenza tas-sistema u tas-silindru

Biex tikkalkula l-potenza tas-silindru idrawliku jew tas-sistema idrawlika sħiħa:

Biex tikkalkula l-potenza tal-output tal-mutur idrawliku:

Atturaturi Oskillanti

Sada ħaddan il-motores idrauliki b’output rotatorju u l-baċċi idrauliki b’output lineari. Issa ħaddan tip ieħor ta’ atturatur li jipproduċi rotażjoni b’angolu limitat. Dan it-tip jissemma baċċa ossillanti jew motor ossillanti. Il-binja tagħmel kompatta, sempliċi u effiċjenti — tipproduċi torq għoli u teħtieġ biss spazju żżellet ta’ installazzjoni, b’installazzjoni faċli.

L-atturaturi ossillanti jintużaw għall-indiċizzjoni ta’ makkini tal-ħajja, operazzjonijiet ta’ ħażżan, il-lewżija jew ir-rotazzjoni ta’ oġġetti oħra, it-tqabbil, il-pożizzjonament, iż-żewġa tal-ħajja, iċ-ċontrolli nautiċi, l-ożżilazzjoni tal-valv, eċċ.

Tipi ta’ atturaturi ossillanti

Hemm ħafna tipi ta’ baċċi ossillanti. It-tajjeb sempliċi huwa mekkanizmu ossillanti li jiddependi minn baċċa idraulika lineari fejn l-biżaċċa tal-baċċa hija mmexxija b’pin, u r-rota tal-pistun tikkonnettja ma’ krank li jiddriwwa ass biex jirrota. Din il-baċċa ossillanti tista’ tintużaw bil-valv direzzjonali ta’ 4-modi, b’switċes ta’ limitu f’kull it-tarf tat-trażżetta.

Bħala koll il-biżuti mekkaniċi, dan l-attur ossillanti bbażat fuq ċilindru linjari għandu xi karatteristiċi bażiċi, inkluż li jista' jiġi magħmul minn parti standard li jistgħu jinkisbu ħalli, li jippermettu lil dixxinjażi li jkollhom ħeġġa ħajja u li jżidu l-bażi ta' kosti b'parti ta' rizerva li huma faċli li jinkisbu.

Madankoll, din it-tip ta' attur ossillanti għandu wkoll karatteristiċi indesirabbli: ir-rod tal-pistun huwa espost u jikkuntatta direttament mal-ambjent madwaru, speċjalment għalkemm il-mekkanizzmu tal-krank ġeneralment ma jkunx imseħħ, li joħloq riskji għall-iżda. Barra minn hekk, ish-shaft tad-driw ġeneralment jġib ħmilt lateral kbira, li tikkawża falliment ħanut, usura eċċessiva u ħabt.

Għal din is-soltu tip ta' attur ossillanti, il-ċilindru idrauliku trid tkun libera li tibda, għalhekk trid tużi konnessjonijiet ta' tubu fleksibbli, u matul il-ħaġa tal-ċilindru, il-torq tal-output m’huwiex kostanti.

Attur ossillanti mitkiss

Il-cilindru ossillanti inkluż huwa ħafna simili għall-mekkanizzmu ossillanti ibbażat fuq il-cilindru lineari ħut. Il-cilindru inkluż għandu kisja protettiva li tikkopri r-rod tal-pistun u l-biżża. Iż-żewġa tad-driww b’mod tipiku għandu apjoj addizzjonali biex jippreveni l-ħsara minn ħsara laterali severa. Dan it-tip jista’ jinkludi valvuli ta’ solenoid, switċijiet ta’ limitu jew switċijiet ta’ strowk. Ir-ranġ ta’ strowk b’mod normali jista’ jittajjar bejn madwar 85° sa 100°.

Cilindru ossillanti b’ritorn bil-molla

Tip ieħor huwa l-cilindru ossillanti b’ritorn bil-molla, li juża cilindru idrauliku b’molla ta’ ritorn biex jirreġressa ż-żewġa tad-driww fil-pożizzjoni oriġinali tagħmel. Il-cilindri ossillanti b’ritorn bil-molla jistgħu jipproduċu torqija sa 5,000 in.lbs (565 Nm).

Cilindru ossillanti bil-biżża u d-dentiera

It-ta' ħażżan li jibda b'mod aktar frekwenti huwa t-tip bil-biża' u l-pinion. Dan it-tip jista' jżomm il-ġurd tal-bieb ta' ħażżan kostanti f'kull direzzjoni matul ir-rotazzjoni sħiħa. F'dan il-konfigurazzjoni, il-prezzjoni idrawlika tagħmel effett fuq il-piston, li jipproppa l-biża' imwaħħla mal-piston, li bħala riżultat jisir il-pinion jidderet ish-shaft. Iż-żajjiet standard bil-biża' u l-pinion għandhom strobbs ta' rotazzjoni ta' 90°, 180°, 360° jew anke iktar kbir. Il-ġurd tal-bieb ta' ħażżan bil-biża' u l-pinion jistgħu jaslu sa 52,000,000 in.lbs (5,876,000 Nm).

Mottur ta' ħażżan bil-vane

Jew teżistu wkoll motturi ta' ħażżan bil-vane. Dan it-tip jista' jkun bil-vane waħda jew bil-vanes multipli. Mottur bil-vane waħda jista' jidderet 280°; mottur bil-vanes tnejn jista' jidderet 200°. Il-ġurd tal-bieb tal-mottur bil-vanes tnejn huwa ħames ħajja ta' dak tal-mottur bil-vane waħda. Dan it-tip ta' mottur ta' ħażżan jista' jaslu sa ġurd tal-bieb ta' sa 500,000 in.lbs (Nm).

Mottur ta' ħażżan bil-spline eliżoidali

Jeżistu tip ieħor ta’ motori osċillanti li jġeneraw il-moment ta’ torz b’mezz ta’ mekkaniżmu ta’ splin eliżoidali. It-tibdil fil-biża’ tas-splin u l-paċi jippermettu li r-rotazzjoni tivvarja f’firxa wiesga. Dan it-tip ta’ motori osċillanti għandu eżatt ħaġa waħda ta’ splin eliżoidali b’suffi ta’ pistuna internament ma’ splin fuq is-sħana — ir-rotazzjoni tas-suffi tal-pistuna hija limitata minn barra tal-gwida. Meta s-suffi tal-pistuna jimxi fit-tubu, jidriwwa s-sħana tas-splin biex idur. Ir-rotazzjonijiet standard huma 90°, 180°, 270°, u 360°, bil-momenti ta’ torz tal-output sa 1,000,000 in.lbs (13,000 Nm).

Motori osċillanti b’kateni u b’diski miftuħa

Il-motori osċillanti b’kateni u b’diski miftuħa jużaw il-pistuni, il-kateni, u d-diski miftuħa biex idrìwwu s-sħana. Dan l-atturur tipikament għandu pistuna waħda kbira (bħala apparat tad-drajv) biex jispeq il-katena, u pistuna iżżelqa biex jippreveni li l-ogħla titla’ mis-seħħ tat-talba tar-ritorn tal-katena. Il-momenti ta’ torz tal-output jistgħu laħqu madwar 23,000 in.lbs (2,599 Nm), u r-rotazzjoni tas-sħana tad-drajv tista’ laħaq ħames dawran sħaħ jew 1,800°.

Għall-iskelta tal-biżzerri osċillanti l-aktar xieraq għall-applikazzjoni speċifika, il-konformità tar-rotur, tas-soltu u tal-metodu ta’ operazzjoni huma kollha involuti. Se niddeskrivu l-iskelta attwali tal-mutur osċillanti f’kapitolu ieħor, u se ndiskutu iktar bħala li jiddefinixxu jekk irridu attwatur azzjoni singola jew doppja, jekk għandu jintużaw il-pożizzjonament bil-loop magħluq, jekk il-bufferring huwa meħtieġ, eċċ. Frekwenza ta’ operazzjoni jew perjodu ta’ ċiklu wkoll se jinkludu fil-istudju.

Riżumé tas-Soltu tal-Attwatur

Is-soltu linjari tar-rota tal-piston tal-biżzerri idrawliku jiddependi mis-soltu bil-liema li l-pump tiffranka s-silta fil-kamra tal-piston tal-biżzerri gpm (L/min). Is-soltu rotazzjonali tar-rota tad-drajv tal-mutur idrawliku jiddependi mir-rata tat-tajjeb gpm (L/min) li tintuża fil-mutur idrawliku.

Riżumé tal-forza tal-ħruġ tal-Attwatur

Il-forza tal-output ta' ċilindru tista' tintwettqa' f'psi (bar) — il-forza tal-output fuq l-isbaħ tal-motor tiddetermina b'pressjoni li taġmel effett fuq l-erja esposta tal-biżża roturja tal-motor. Il-potenza prodotta minn atturur hija funzjoni tas-soltu tal-atturur imultiplikata bil-forza tal-output tal-atturur.

Għall-ċilindri, il-forza tal-output tintwettqa' f'psi, u l-veloċità tar-rut tal-pistun f'gpm. Il-konstanti 0.000583 jiddeskrivi l-bidla bejn psi, gpm, u l-potenza. Għall-motores, il-forza tal-output tintwettqa' b'torq, u l-veloċità ta' operazzjoni tal-motor f'rpm. Il-konstanti 63,025 jiddeskrivi l-bidla bejn rpm, torq, u l-potenza.