Zastosowanie hydrauliki i pneumatyki w przemyśle

Od niepamiętnych czasów ludzie próbowali wykorzystać właściwości cieczy i gazów do gromadzenia, magazynowania i przekazywania energii mechanicznej ze źródła do jakiegoś mechanizmu, który wykonywałby użyteczną pracę.

Pierwszymi tego typu maszynami były młyny. Woda i wiatraki pracowały na tamach zdolnych magazynować wodę, magazynować jej energię potencjalną, aby potem człowiek mógł tę energię spożytkować na swoje potrzeby. Pamiętamy hydrauliczne prasy do wina — maszyny do produkcji materiału wyjściowego do wina z kiści winogron.

Pierwsza rewolucja przemysłowa polegała na działaniu pod presją. Jednocześnie maszyna parowa wymagała przekazywania energii pary do różnych mechanizmów, takich jak maszyny do cięcia metalu, maszyny tkackie itp. Pierwsze przekładnie były mechaniczne: koła zębate, dźwignie i długie pasy wykazywały niewielką wydajność, natomiast były trudne do kontrola.

Nieco później nieporęczne konstrukcje zaczęto zastępować mniej nieporęcznymi i bezpieczniejszymi pod względem obrażeń, przekładniami hydraulicznymi i pneumatycznymi, za pomocą których energia może być przekazywana do organów wykonawczych maszyn poprzez wystawienie na działanie ściśliwej cieczy lub gazu pod ogromnymi ciśnienie.

To przejście oznacza początek bardziej wydajnego i elastycznego podejścia do kontrolowania ruchu mechanizmów. Możliwa stała się płynna zmiana ich prędkości, dokładniejsze pozycjonowanie narzędzi itp., bez wyciągania ich w celu regulacji momentów obrotowych i sił roboczych.

Najważniejszą zaletą napędu hydraulicznego jest możliwość osiągania bardzo dużych gęstości mocy. Odnosi się to do mocy na jednostkę masy maszyny. Nowocześniejsze urządzenia hydrauliczne posiadają obecnie sterowanie elektroniczne, co pozwala na rozszerzenie funkcjonalności i zwiększenie mocy, dzięki czemu współczynniki wzmocnienia sięgają już dziś około 100 tys.

Dziedzina przemysłowego zastosowania hydrauliki i pneumatyki we współczesnym świecie jest bardzo szeroka i różnorodna. Tutaj znajdziesz produkcję hutniczą, budowlaną, sprzęt medyczny i wiele, wiele innych. Przyjrzyjmy się tylko kilku przykładom obecnego wdrożenia technologii, tak prostej, jak się wydaje na pierwszy rzut oka.

Produkcja metalurgiczna oparta jest w całości na hydraulice. Wszędzie stosuje się tu podnośniki hydrauliczne, zespoły obrotowe, dźwigi, manipulatory, stoły podnoszące i wahliwe, zsuwnie, układy sterowania rolkami młynów walcowych, urządzenia transportowe i sortujące.

Hydraulika wraz z pneumatyką to nieodzowny atrybut maszyny do cięcia metalu… Napęd hydrauliczny pozwala na precyzyjną pracę maszyną o dużej mocy. Zapewnia wysoką wydajność przy niewielkich gabarytach i optymalnej wadze.

Nie można obejść się bez napędu hydraulicznego w potężnych mechanizmach kucia i prasowania. Na przykład prasa kuźnicza wykorzystuje w swojej pracy siłę ściskania do 120 000 kgf, co jest po prostu nieosiągalne bez użycia hydrauliki.

Stare karoserie są prasowane w pakiety i cięte za pomocą specjalnego urządzenia hydraulicznego. Tutaj załadunek, zgniatanie pionowe i poziome, przesuwanie na przenośnik i załadunek gotowych opakowań odbywa się wyłącznie za pomocą urządzeń hydraulicznych.

Wyroby z tworzyw sztucznych: butelki, etui na gadżety mobilne i sprzęt AGD, różne elementy wyposażenia wnętrz itp. powstają w tysiącach tylko dzięki formowaniu wtryskowemu, które jest możliwe tylko za pomocą napędu hydraulicznego.

Nie sposób nie wspomnieć o nowoczesnym sprzęcie budowlanym. Wymagana tutaj wysoka gęstość mocy jest osiągana tylko za pomocą hydrauliki. Żywym przykładem takiej techniki jest koparka hydrauliczna.

Dźwigi stosowane w manewrach na placach budowy, a zwłaszcza w portach, muszą wykonywać wszystkie operacje bardzo szybko i dokładnie. Żurawie te wykorzystują hydraulikę, co skutkuje dużą mobilnością wysięgnika i odpowiednią prędkością obrotową ramy głównej, umożliwiającą szybkie podnoszenie.

roboty przemysłowe — szczególny obszar zastosowania napędu hydraulicznego. Roboty te z powodzeniem przeprowadzają malowanie i spawanie np. podczas zautomatyzowanego montażu samochodów.W fabrykach takie roboty obsługują prasy, maszyny do cięcia metalu, młoty kuźnicze itp.

Pneumatyka powinna być wyróżniona osobno. Jej przemysłowe zastosowanie jest niezwykle różnorodne, gdyż energia sprężonego powietrza okazuje się nieodzowna w niektórych przypadkach, gdy wymagane jest bardzo szybkie uruchomienie korpusów roboczych maszyn i mechanizmów, zwłaszcza w zautomatyzowanej produkcji.

Tylko siłownik pneumatyczny może wykonać niektóre operacje udarowe. To on pracuje w układach hamulcowych kolei i pojazdów ciężkich. Zaletą pneumatyki w porównaniu z hydrauliką jest to, że dopływ płynu roboczego jest nieograniczony.

Ponadto nie jest konieczne odprowadzanie sprężonego powietrza. Ponadto gaz jest łatwy w transporcie, często nie ma niebezpieczeństwa pożaru. To właśnie urządzenia pneumatyczne są często jedynymi dopuszczalnymi w przemyśle wydobywczym, gazowniczym i drzewnym.

Zalety agregatów pneumatycznych wyraźnie przejawiają się w zautomatyzowanych układach mechanicznych, gdzie istnieje potrzeba szybkiego wykonywania powtarzalnych czynności, takich jak mocowanie i zaciskanie, znakowanie i zgrzewanie punktowe, pakowanie, transport i kontrola wymiarów liniowych części. Również manipulatory pneumatyczne są obecnie najczęściej stosowane jako część zrobotyzowanych systemów załadunku i rozładunku.

Według niemieckich statystyk pneumatyka w wielu urządzeniach automatyki przyciąga ostatnio coraz więcej inwestycji kapitałowych.Eksperci są zgodni, że to napęd pneumatyczny w automatyce produkcji zapewnia optymalne połączenie niskich kosztów eksploatacji z inteligentną elektroniką sterującą — podstawą systemy mechatroniczne przyszłości… W rzeczywistości, chociaż wiele zadań zostało już rozwiązanych przy użyciu pneumatyki i hydrauliki, przed inżynierami i programistami wciąż stoi wiele wyzwań technologicznych.

Zobacz też: Urządzenia pneumatyczne układów mechatronicznych