Выбор между гидравлическими и пневматическими системами - двумя наиболее распространенными технологиями жидкостной энергии - требует согласования их основных возможностей с конкретными потребностями вашего приложения: выходной силой, точностью, скоростью, условиями окружающей среды и затратами на жизненный цикл.Обе системы преобразуют энергию жидкости (жидкость для гидравлики, сжатый воздух для пневматики) в механическое движение, но их фундаментальные различия в рабочей среде, обработке давления и конструкции делают их более подходящими для различных промышленных задач.Плохой выбор (т. е.,Использование пневматики для тяжелой подъемки или гидравлики для высокоскоростной автоматизации) может привести к неэффективности, частым простоям или преждевременной отказу.Это руководство дает техническое сравнение гидравлических и пневматических систем, разбив их принципы работы, ключевые различия и критические критерии выбора, чтобы помочь вам принять обоснованное решение.
Основные принципы работы: гидравлика против пневматики
Прежде чем оценить различия, крайне важно понять, как работает каждая система - их пробелы в производительности возникают непосредственно из-за их рабочей среды (несжаримой жидкости против сжаримого воздуха).
Гидравлические системы: несжимаемая жидкость
Гидравлические системы используют гидравлическую жидкость под давлением (обычно минеральное масло, синтетическое масло или смеси воды и гликола) для передачи энергии.Их работа основана на законе Паскаля, который гласит, что давление, приложенное к ограниченной несжимаемой жидкости, передается одинаково во всех направлениях.Ключевые механики.
1.Гидравлический насос преобразует механическую энергию (от электродвигателя или двигателя) в давление жидкости, толкая жидкость через шланги / трубки к приводящим устройствам (например,гидравлических цилиндров).
2.Жидкость под давлением действует на поршн гидравлического цилиндра, генерируя линейную силу (вычисляемую как\ (\ text {Сила} =\ text {Давление}\ times\ text {Площадь поршня}\)).
3.Направленные регулирующие клапаны регулируют поток жидкости в цилиндр, контролируя расширение / удаление поршня с точной скоростью и силой.
Несжимаемость гидравлической жидкости обеспечивает минимальные потери энергии и постоянное выброс силы даже при тяжелых нагрузках.
Пневматические системы: сжатый воздух
Пневматические системы используют сжатый воздух (атмосферный воздух, сжатый до 6 - 10 бар, или 87 - 145 дюйм) в качестве рабочей среды.В отличие от гидравлической жидкости воздух сжимается, что определяет их характеристики:
1.Воздушный компрессор втягивает атмосферный воздух, сжимает его и хранит его в емкости для поддержания постоянного давления.
2.Регуляторы снижают накопленное давление воздуха до требуемого уровня (соответствующего потребностям применения), а направляющие клапаны направляют воздух к пневматическим приводам (например,пневматических цилиндров).
3.Сжатый воздух расширяется в цилиндре, толкая поршн, чтобы генерировать линейное движение.Выхлопный воздух высвобождается в атмосферу (часто через глушители для уменьшения шума).
Сжимаемость воздуха ограничивает выпускную силу, но позволяет более быстрое движение - воздух быстро расширяется, а выхлоп является мгновенным.
Основные технические различия: гидравлика против пневматики
Выбор между двумя системами зависит от их дивергентных характеристик в шести критически важных областях: сила, точность, скорость, техническое обслуживание, стоимость и экологическая устойчивость.
| Показатель эффективности | Гидравлические системы | Пневматические системы |
|---------------------------|-----------------------------------------------------------------------------------|-----------------------------------------------------------------------------------|
| Выходная сила | Высокий (10 - 100 000 + N).Несжимаемая жидкость и высокое рабочее давление (10 - 35 бар, до 100 бар + для тяжелых грузов) позволяют поднимать / перемещать тяжелые грузы (например,экскаваторные ведра, промышленные пресса). | Низкая - умеренная (10 - 10 000 Н).Низкое рабочее давление (6 - 10 бар) и предельная сила сжимаемого воздуха - подходит для легких задач (например,зажимание мелких деталей, автоматизированные дверные открыватели). |
| Точность и контроль | Excellent.Несжимаемая жидкость обеспечивает постоянную скорость и силу, даже при переменных нагрузках.Пропорциональные клапаны позволяют тонко регулировать движение (например, 0.1 mm / s для роботизированной сборки). | Ограниченное.Сжатый воздух сжимается / расширяется с изменениями давления, вызывая "дрейф" (непреднамеренное движение) при нагрузке.Скорость быстро, но трудно точно регулировать (лучше всего для включения / выключения движения). |
| Скорость работы | Медленный - умеренный (0,1 - 0,5 м / с).Вязкость жидкости создает трение, ограничивающее скорость - приоритетное значение имеет сила над быстрым движением. | Быстрость (0,5 - 2 м / с).Сжатый воздух быстро расширяется, а низкая вязкость минимизирует трение - идеально подходит для применения с высоким циклом (например,актуаторы упаковочной линии). |
| Требования к техническому обслуживанию| Высшее.Требует регулярных проверок жидкости (уровень, чистота, вязкость), замены уплотнений (для предотвращения утечки) и обслуживания фильтров (для удаления загрязняющих веществ, которые повреждают компоненты). | Ниже.Нет жидкости для технического обслуживания - только периодические проверки воздушных фильтров (для удаления влаги / пыли), регуляторов и смазки клапана (для движущихся частей). |
| Стоимость | Более высокий аванс (20 - 50% больше, чем пневматика).Дорогостоящие компоненты (высоководящие насосы, стальные цилиндры) и монтаж (армированные шланги, резервуары для жидкости).Более низкие долгосрочные затраты на энергию для выполнения задач с большим объемом энергии. | Ниже вперед.Простые компоненты (компрессоры низкого давления, алюминиевые цилиндры) и монтаж (стандартные воздушные шланги).Более высокие долгосрочные затраты на энергию: воздушные компрессоры неэффективны (только 10 - 15% энергии преобразуется в полезную работу). |
| Экологическая жизнестойкость| Рискованные в чистой среде (например,пищевые продукты / фармацевтические продукты).Утечки жидкости могут загрязнять продукты или рабочие помещения.Отлично работает в суровых условиях (пыль, вибрации), если правильно герметизировано. | Идеально подходит для чистой среды.Никакие утечки жидкости - выхлопный воздух безопасен (при надлежащей фильтрации).Плохие в влажной / коррозионной среде: влага в сжатом воздухе вызывает ржавку (смягчается сушильщиками). |
Критерии отбора для промышленного применения
Чтобы выбрать правильную систему, приоритетируйте следующие пять факторов, специфических для приложения:
1.Требования к нагрузке и силе
- Тяжелые нагрузки (> 10 000 Н): Выберите гидравлические системы.Примеры включают строительную технику (экскаваторы, краны), пресса для обработки металлов и горнодобывающее оборудование - гидравлики высокого давления обрабатывает эти нагрузки без ущерба для стабильности.
- Легкие и умеренные нагрузки (< 10 000 Н): выбирайте пневматические.Примеры включают автоматизированные сборочные линии (зажимание, подъем мелких деталей), конвейерные ремётные переключители и упаковочные машины - скорость и низкая стоимость пневматики являются оптимальными.
2.Потребности в точности и управлении движением
- Требуется тщательный контроль Гидравлика имеет важное значение для таких приложений, как роботизированная сварка (требуется постоянная скорость для обеспечения качества сварки), производство полупроводников (точность позиционирования 0,01 мм) или обработка материалов хрупких товаров (управляемое понижение).
- Включение / выключение или высокоскоростное движение: здесь превосходят пневматики, например,Системы сортировки (быстрое перемещение упаковки), механизмы дверей (быстрое открытие / закрытие) или штампывание мелких деталей (высокие циклические частоты без необходимости точности).
3.Операционная среда
- Чистые комнаты / Продукты питания / Фармацевтические изделия: Пневматические изделия безопаснее - не утечка жидкости для загрязнения продуктов.Используйте воздушные сушилки и фильтры для предотвращения влаги / ржавчи (например,пневматические цилиндры для упаковки продуктов питания).
- суровые условия (пыль, вибрации, высокие температуры): гидравлические системы более прочны.Герметические гидравлические цилиндры устойчивы к пыли и вибрации (например,строительное оборудование), а также высокотемпературные гидравлические жидкости (до 200°C) подходят для литейных целей.
- Влажные / коррозионные среды (морские, химические заводы): Используйте коррозионно устойчивую гидравлику (компоненты из нержавеющей стали) или пневматику с цилиндрами из нержавеющей стали и воздушными сушилками.
4.Энергетическая эффективность и затраты на жизненный цикл
- Постоянная работа с высокой силой: гидравлическая система более энергоэффективна.Например, гидравлический пресс, работающий круглосуточно, потребляет на 30 - 50% меньше энергии, чем пневматический эквивалент (который требует большого компрессора, работающего постоянно).
- Прерывистые легкие работы: пневматические дешевле.Небольшая пневматическая зажимная система (используемая 1 - 2 часа / день) имеет более низкие затраты на первоначальное использование и энергию, чем гидравлическая система - компрессоры работают только тогда, когда требуется воздух.
5.Ограничения в области пространства и установки
- Ограниченное пространство: пневматические системы более компактны.Воздушные компрессоры и резервуары меньше, чем гидравлические насосы и резервуары для жидкости - идеально подходят для заводов с узкими компоновками.
- Области с высокими вибрациями: гидравлики более прочны.Их жесткие компоненты (стальные цилиндры, армированные шланги) выдерживают вибрации лучше, чем пневматические компоненты (алюминиевые цилиндры, гибкие воздушные линии).
| Применение | Предпочтительная система| Обоснование |
|---------------------------|------------------|---------------------------------------------------------------------------|
| Подъем рук экскаватора | Гидравлическая | Требует высокой силы (> 50 000 Н) и точного контроля, чтобы избежать падения нагрузок. |
| Автоматизированная упаковочная линия| Пневматический | Необходимо быстрое, прерывистое движение (0,8 м / с) для уплотнения / зажимания легких упаковок. |
| Промышленный металлический пресс | Гидравлическая | Высокая сила (> 100 000 Н) для изгибания / формирования стальных листов. |
| Конвейер для обработки пищевых продуктов| Пневматический | Никакая утечка жидкости для загрязнения пищи; быстрое движение для сортировки продуктов. |
| Роботская сборная рука | Гидравлическая | Требует тонкого управления скоростью (0,2 мм / с) и постоянной силы для размещения деликатных деталей. |
| Производственный дверный аккумуатор | Пневматический | Необходимая низкая сила, быстрое открытие / закрытие (1,5 м / с) и низкое содержание. |
