Hydrauliikka
Wikipedia
Hydrauliikka tarkoittaa tehonsiirtoa nesteen paineen ja tilavuusvirran avulla. Hydrauliikan avulla saavutetaan suurempi tehotiheys ja parempi joustavuus, kuin mekaanisen tehonsiirron avulla.
Sisällysluettelo |
[muokkaa] Hydraulisen tehon tuottaminen
Hydraulinen teho muodostuu nesteen paineesta ja tilavuusvirrasta. Paine ja tilavuusvirta tuotetaan koneikon avulla, joka muodostuu pumpusta ja pumppua käyttävästä voimakoneesta. Koneikot voivat olla käsikäyttöisiä tai ne voivat toimia konevoimalla, kuten sähkö- tai polttomoottorilla. Erilaiset tunkit, nostimet ja prässit ovat hyviä esimerkkejä käsikäyttöisistä hydraulisista työvälineistä. Erilaisissa koneissa pumppuja käytetään konevoimin tuottamaan hydraulista tehoa erilaisille toiminnoille, kuten nostolaitteiden ja kuormaimien liikuttamiselle.
Esimerkkejä lukuisista hydraulipumpputyypeistä ovat hammasrataspumput, mäntäpumput ja siipipumput. Pumput voivat olla säätyvätilavuuksisia tai kiinteätilavuuksisia. Kiinteätilavuuksinen pumppu tuottaa aina määrätyn tilavuusvirran tietyllä toimintanopeudella. Säätyvätilavuuksisten pumppujen tuottoa voidaan taas muuttaa toimintanopeuden säilyessä samana.
[muokkaa] Hydraulisen tehon siirtäminen
Pumpun avulla synnytetty tilavuusvirta siirretään putkien ja letkujen avulla haluttuun paikkaan. Letkujen avulla on mahdollista siirtää tilavuusvirta helposti liikkuviin osiin. Tämä on yksi hydrauliikan eduista mekaaniseen tehonsiirtoon nähden.
[muokkaa] Hydraulisen tehon ohjaaminen
Tavallisesti hydraulista tehoa ohjataan venttiilien avulla. Esimerkiksi suuntaventtiilillä virtaus voidaan ohjata halutulle toimilaitteelle ja paineenrajoitusventtiilillä voidaan estää painetta kohoamasta asetettua arvoa suuremmaksi.
[muokkaa] Hydrauliset toimilaitteet
Hydraulisilla toimilaitteilla muunnetaan hydraulinen teho mekaaniseksi tehoksi. Joissain sovelluksissa, kuten puristimissa, pääasiallinen tarkoitus on tehon sijasta voiman tuottaminen. Suoraviivaista liikettä ja voimaa voidaan tuottaa hydraulisylintereillä ja pyörimisliikettä ja vääntömomenttia hydraulimoottoreilla.Myös hydraulisilla lihaksilla voidaan tuottaa voimaa ja liikettä.
[muokkaa] Hydraulisylinterit
Hydraulisylinterit muodostuvat sylinteristä, ja männästä, sekä männänvarresta. Sylintereillä on helppo aikaansaada suuria voimia. Sylinterit voivat olla yksi- tai kaksitoimisia. Yksitoiminen sylinteri pystyy tuottamaan voimaa ja liikettä hydraulisesta tehosta vain yhteen suuntaan, yleensä siten, että sylinteri pitenee. Kaksitoimiset sylintereillä taas aikaansaadaan liikettä ja voimaa molempiin liikesuuntiin.
[muokkaa] Hydraulimoottorit
Hydraulimoottorit ovat toimilaitteita, jotka tuottavat hydraulisesta tehosta pyörimisliikettä ja vääntömomenttia. Moottorit voidaan ryhmittää kolmeen eri kategoriaan pyörimisnopeuden mukaan: Hidaskäyntiset (1-150 r/min), keskinopeuksiset (10-750 r/min) ja nopeakäyntiset (300-5000 r/min). Toinen tapa ryhmitellä moottorit on rakenteensa perusteella: hammaspyörä-, siipi- ja mäntärakenteiset moottorit. Hydraulimoottoreita käytetään esimerkiksi ajoneuvojen hydrostaattisessa voimansiirrossa.
[muokkaa] Hydrauliset lihakset
Hydrauliset lihakset ovat elastisesta aineesta valmistettuja toimilaitteita, jotka liikkuvat ja synnyttävät voiman kun niihin kytketään nesteen paine.
[muokkaa] Hydraulinesteet
Hydraulinesteenä voidaan käytetään mm. vettä tai erilaisia öljyjä. Autojen jarrujärjestelmissä käytetään tähän tarkoitukseen erityisesti suunniteltua jarrunestettä
[muokkaa] Sovelluksia
Hydraulista tehonsiirtoa hyödynnetään mm. seuraavissa sovellutuksissa; hissi, kulkuneuvot, teollisuus ja työkoneet.
[muokkaa] Etuja
Hydraulisesti pystytään tuottamaan ja säätämään tarkasti suuria voimia ja momentteja. Pyörivä ja lineaarinen liike voidaan toteuttaa helposti, ja nopeuden muuttaminen on helppoa. Hydraulineste toimii samalla jäähdytysnesteenä sekä voitelee toimilaitteet. Hydrauliikan komponentit ovat standardoituja ja järjestelmiä voidaan kuormittaa vaurioitta jopa pysähdyksiin saakka.
Esimerkiksi kaivinkoneiden ja metsätraktoreiden hydraulinen teho voi nousta jopa satoihin kilowatteihin, kun komponentit kuitenkin pysyvät tehoon nähden pieninä. Teho on mahdollista siirtää liikkuviin osiin käyttäen esimerkiksi joustavia letkuja.
[muokkaa] Haittoja
Hydraulineste on yleensä öljypohjaista tai synteettistä, jotka ovat myrkyllisiä ja vuodot pilaavat ympäristöä. Nykyään kuitenkin käytetään useissa tapauksissa kasvipohjaisia hydrauliikkaöljyjä, joiden ominaisuudet käyttötarkoituksessaan saattavat olla jonkin verran huonommat (eivät esim. aina kestä kuumuutta). Ne eivät kuitenkaan aiheuta niin suuria ympäristöhaittoja kuin öljypohjaiset tai synteettiset nesteet. Letkurikon sattuessa korkeapaineinen nestesuihku on vaarallinen. Paineilmaan verrattuna monimutkaistava tekijä on paluulinjan tarve. Esimerkiksi mekaaniseen tehonsiirtoon verrattuna hydrauliikan hyötysuhde on yleisesti heikompi.
