Пневматика: простое введение

Пневматика: простое введение

 

Помните время, когда вы надували воздушный шар, держали его мгновение, а затем позволяли ему бешено кружить по комнате? То, что
тогда казалось большой, глупой старой шуткой, на самом деле было базовым уроком пневматики
практическое применение сжатого воздуха. От заводских машин и дорожных
буров до роботов-распылителей и электроинструментов — все виды
повседневных вещей зависят от пневматики. Это звучит как огромное
противоречие: как что-то столь бесполезное и пустое, как воздух, может делать
такие удивительно полезные вещи? Как можно поднять вертолет, просверлить отверстие
или привести в движение поезд с помощью всего лишь большого старого мешка с ничем?
Все сводится к простой науке давления
и тому, как газы сохраняют энергию, когда вы их сжимаете.
Давайте рассмотрим это поближе!

Фото: Пневматика используется в некоторых гениальных машинах. Вот пневматический цилиндр с присоединенными воздушными шлангами, являющийся частью
электродуговой ударной трубы NASA, которая используется для проведения испытаний по возвращению космических аппаратов в атмосферу. Фото предоставлено NASA на Commons.

Что такое пневматика?

Пневматика — это наука и технология сжатого
воздуха, использующая сжатый воздух (или аналогичный газ, например азот) по трубопроводу для
передачи силы и энергии
.

Так пневматическая дрель (или отбойный молоток) может взорвать тротуар с помощью металлического зубила,
нагнетаемого вверх и вниз сжатым воздухом, подаваемым из шланга, в то время как
роботизированная покрасочная машина использует сжатый воздух для равномерного распыления на что-то вроде кузова автомобиля. Как мы вскоре увидим, пневматика похожа на гидравлику, где мы используем
воду (или другую
жидкость) для передачи силы и
энергии в чем-то вроде бульдозера или
крана; оба являются примерами гидравлической энергии, но там, где гидравлика использует
жидкость , пневматика использует газ .

Фото: Пневматические машины, такие как этот перфоратор, приводятся в действие шлангами, которые передают энергию и силу в виде сжатого воздуха. Фото Кристофера Брехта предоставлено армией США и DVIDS.

 

Вспомните тот воздушный шар, который вы надули и отпустили. Вы использовали свои
легкие, чтобы вдуть в него воздух. Каждый вдох, который вы вдували внутрь, надувал
воздушный шар немного больше, выталкивая наружу с некоторой силой
против давления воздуха и эластичности (упругости) резины,
выталкивающей наружу снаружи. Таким образом, с точки зрения физики, вы использовали силу
(ваше дыхание) на расстоянии (количество, на которое вы надули воздушный шар):
вы совершили то, что ученые называют работой над воздушным шаром. Вы
сжали воздух и втолкнули его в воздушный шар под давлением. Теперь
сжатие газа сохраняет в нем энергию. Для выполнения работы
по сжатию газа требуется энергия, и энергия, которую вы используете, не тратится впустую — она
сохраняется в сжатом газе как потенциальная энергия, которую вы можете использовать позже.
Другими словами, надувание воздушного шара немного похоже на заполнение небольшого
энергетического бака (или резервуара), сделанного из резины. Когда вы отпускаете воздушный
шар, запертый в нем газ высвобождается: он расширяется, поэтому его накопленная
потенциальная энергия быстро превращается обратно в кинетическую энергию, создавая струю
воздуха, которая заставляет воздушный шар двигаться по комнате — очень простой вид
реактивного двигателя.

Фото: Пневматическая? Кофеварка Aeropress похожа на большой пластиковый шприц, который использует давление воздуха, чтобы проталкивать горячую воду через кофе. У нее есть некоторые компоненты пневматической машины, но не все.

Некоторые люди предпочитают определять пневматику более широко, так что она охватывает
практически любую технологию, которая использует движущийся воздух. Такое широкое
определение может включать все, от пылесосов (которые используют всасывание) до
реактивных двигателей — даже кофемашин Aeropress — но я нахожу его более расплывчатым
и менее полезным. Например, в реактивном двигателе, как и в
воздушном шаре, поток газа, выбрасываемый обратно через выхлопное сопло,
толкает самолет вперед, но другая часть того, как работает реактивный двигатель,
— это сгорание (получение энергии из сжигаемого топлива), и
«воздух», протекающий через него, на самом деле не выполняет ту же работу, совершенно таким
же образом. По-настоящему пневматический самолет имел бы что-то вроде
гигантского бака, полного сжатого воздуха в крыле (резервуар, похожий на баллон
), подающего через шланг к турбине или
пропеллеру и
двигающего самолет вперед таким образом; никакого сгорания не происходило бы
.

Итак, просто для ясности, прежде чем мы начнем, эта статья основана на
более узком определении пневматики — с акцентом на использование сжатого
воздуха для передачи сил и хранения или переноса энергии — и примеры, которые я
использую, будут, как правило, отражать это. Она не будет охватывать реактивные двигатели,
пылесосы, суда на воздушной подушке
и другие технологии перемещения воздуха
, которые в меньшей степени полагаются на трубопроводный сжатый
воздух (вы можете найти мои статьи об этих вещах, перейдя по
ссылкам).

 

Как работают пневматические машины?

Для производства, хранения, управления, перемещения и использования сжатого воздуха пневматическим машинам необходимы пять основных компонентов:

  1. Компрессор — производит воздух.
  2. Резервуар (или ресивер) — хранит воздух.
  3. Один или несколько клапанов — управляют воздухом.
  4. Контур — перемещает воздух между другими компонентами.
  5. Привод или двигатель — использует воздух для выполнения какой-либо функции.

Пневматические устройства получают всю свою мощность от энергии
сжатого воздуха, который они используют, поэтому вы, вероятно, сразу видите, что
им нужны по крайней мере два ключевых компонента: что-то для сжатия воздуха
( компрессор ) и что-то, что использует сжатый воздух для
подъема, перемещения или удержания объекта ( привод ). Нам также нужна
труба или сеть труб ( контур ) для подачи воздуха от
компрессора к приводу. Что-то для включения или выключения воздуха (
клапан ) и, возможно, для изменения его направления также было бы полезно (чтобы
мы могли заставить нашу машину опускать предметы, а также поднимать их).

Есть еще одна вещь, которая нам нужна в пневматической системе. Поскольку воздух является
очень сжимаемым газом, базовая система, связывающая компрессор с
приводом через контур и клапан, будет работать очень медленно. Когда
вы включаете его, компрессору потребуется время, чтобы прокачать воздух
через контур и создать достаточное давление, чтобы заставить привод
двигаться (точно так же, как требуется некоторое время, чтобы шина велосипеда или воздушный шар
начали действительно надуваться, пока вы ждете, пока давление нарастет). Таким образом,
пневматическая машина также имеет резервуар (фактически воздушный шар)
, где под давлением хранится довольно много сжатого воздуха, готового
выдать почти мгновенное усилие, как только
открывается рабочий клапан.

Вот, что нам удалось найти по Вашему запросу:  Лучшие и элегантные типы маленьких столиков

Анимация: Как работает пневматика (в теории). Здесь вы можете увидеть пять основных компонентов пневматической машины: 1) Компрессор (красный); 2) Резервуар (синий); 3) Клапан (оранжевый); 4) Цепь труб (серый); 5) Исполнительный механизм (зеленый). Желтая линия показывает поток сжатого воздуха. В этом случае исполнительный механизм представляет собой простой пневматический цилиндр и поршень, который поднимается, когда клапан откидывается вверх, впуская воздух в нижнюю часть цилиндра; он опускается, когда клапан откидывается вниз, поэтому воздух поступает в верхнюю часть цилиндра. Для простоты я пропустил некоторые детали, включая выпускные клапаны цилиндра и двигатель, который приводит в действие компрессор.

 

Фото: Как работает пневматика (на практике). Здесь летчик поднимает перевернувшийся вертолет с помощью гигантской пневматической подушки безопасности (светло-серой). Здесь установка очень похожа на ту, что в анимации, хотя вы можете видеть только три основных пневматических компонента (контур труб, клапаны, управляющие ими, и приводной мешок, который поднимает вертолет); вы не можете видеть компрессор или резервуар.
Фото Лилианы Морено предоставлено ВВС США.

Компрессоры

Компрессор — это машина, которая превращает обычный воздух в
сжатый, сжимая его до
давления, примерно в 7–10 раз превышающего атмосферное (в научных единицах — 7–10 атмосфер, 700–1000 кПа или
100–150 фунтов на квадратный дюйм); грубо говоря, это примерно на 25–30 процентов больше давления в
бутылке шампанского или в 2–3 раза больше давления в автомобильной шине.
Это довольно большое давление, но ничего сверхъестественного, и это говорит нам о том, что
нам понадобится довольно много сжатого воздуха, чтобы сделать что-то действительно полезное.

Компрессор — это отправная точка для любой пневматической цепи:
это часть, которая вводит энергию в систему, сжимая
воздух в гораздо меньшее пространство. Теперь важно отметить, что воздух не похож на топливо, которое вы загружаете
в бензиновый двигатель: он изначально не содержит много полезной энергии
. Сжатие энергии в обычный воздух — это работа, которую
выполняет компрессор, хотя на самом деле он не «создает» эту энергию
из ничего. Обычно он приводится в действие бензиновым или дизельным двигателем, поэтому
он просто преобразует энергию из одной формы в другую — сжигает
газ или дизельное топливо из своего бака в двигателе и, таким образом, преобразует энергию,
хранящуюся в этом топливе, в энергию, хранящуюся в сжатом воздухе. У меня
есть отдельная статья о компрессорах и насосах, и вы можете прочитать
о них больше там.

 

Фото: Тип портативного воздушного компрессора, который вы найдете в пневматическом отбойном молотке. Внутри корпуса находится четырехцилиндровый дизельный двигатель и 80-литровый (21 галлон) топливный бак, который обеспечивает работу машины в течение примерно 10 часов. Фото Джесса Левенсона предоставлено Инженерным корпусом армии США и DVIDS.

Приводы и двигатели

«Актуатор» — это немного инженерного жаргона, который просто означает «движитель»;
это рабочий конец пневматического инструмента; часть, которая перемещается
и выполняет какую-то полезную работу для нас. Это может быть пневматическая дрель,
которую толкает вверх и вниз поршень, заводской пандус, который поднимает и
опускает предметы, механическая рука, которая размахивает предметами, или что-то
в этом роде. Приводы обычно движутся вперед и назад по прямой линии
(технический термин для этого — возвратно-поступательное движение), и, как в анимации выше,
они часто приводятся в действие поршнями, которые скользят вперед и назад в цилиндрах, когда сжатый воздух поступает в них и выходит из
них. Они превращают потенциальную энергию, запасенную в сжатом воздухе, обратно
в кинетическую энергию и движение.

Что, если нам нужен инструмент, который вращается (вращается), а не
просто движется вперед и назад (возвратно-поступательное движение)? Тогда мы можем использовать
пневматический двигатель, в котором движущийся газ заставляет вал вращаться. Он работает
аналогично турбине, которая представляет собой машину, приводимую в действие своего рода
внутренней ветряной мельницей. Когда газ проходит через воздушный двигатель, он толкает
лопасти и заставляет ось вращаться, вращая сверло или что-то
в этом роде. Пневматические инструменты, такие как шлифовальные машины, полировальные машины и стоматологические бормашины, работают таким образом.

 

Фото: Пневматические машины, такие как эта шлифовальная машина, используют воздушные двигатели для создания высокоскоростной, мощной вращательной силы. Откуда мы знаем, что это не электричество? Как всегда, выдает толстый серый воздушный шланг, ведущий к машине (внизу слева). Фото Лоуренса Дэвиса предоставлено ВМС США и Wikimedia Commons.

Схемы

Хотя некоторые пневматические машины могут иметь один компрессор,
привод, клапан и резервуар, большинство из них сложнее этого.
Существует много видов приводов и клапанов, и на заводе могут
быть все виды машин, приводимых в действие сложной схемой одним
большим компрессором. Вы можете создавать сложные электронные схемы из
различных расположений одних и тех же базовых компонентов, и вы можете создавать
сложные пневматические схемы точно таким же образом. Существуют десятки
маленьких пневматических символов, которые помогут вам четко рисовать схемы на
инженерных планах, так же как существуют символы для электронных и гидравлических
компонентов.

 

Если пойти еще дальше, то можно создавать очень сложные логические схемы полностью из компонентов, работающих на жидкости; этому посвящена
целая
область инженерии, называемая флюидика (жидкостная логика). Так же, как электронные компоненты, такие как резисторы, конденсаторы и транзисторы, могут управлять сложными устройствами, заставляя электричество течь по-разному вокруг цепей, так и жидкостные компоненты могут делать эквивалентные вещи, изменяя поток воздуха вокруг аналогичных компонентов. Существуют жидкостные эквиваленты логических вентилей И/ИЛИ, таймерных схем, защелкивающихся устройств, переключателей и усилителей, например.

Фото: Поддержание постоянного давления воздуха — ключ к пневматике; большинство пневматических инструментов и машин
имеют манометры, которые помогают обнаружить утечки. Фото Марка И. Лейна предоставлено ВВС США.

Для чего можно использовать пневматику?

Соедините эти базовые компоненты разными способами, и вы сможете
сделать много разных машин для выполнения разных задач.
То, что вы можете сделать с помощью электродвигателя или гидравлической
машины, можно сделать так же хорошо (или лучше) с помощью пневматической машины (мы скоро
объясним, почему вы можете использовать одну из этих технологий, а не другую).

Пневмоинструменты, вероятно, являются наиболее знакомым и повседневным примером
пневматической технологии (всякий раз, когда я слышу слово «пневматический»,
следующее слово, которое приходит мне в голову, — это непременно «дрель»).
Используя либо поршневой цилиндрический привод, либо пневматический двигатель,
практически любой вид строительного инструмента может работать от сжатого
воздуха — от отверток и молотков до гаечных ключей, полировальных машин и
свайных молотков.

Вот, что нам удалось найти по Вашему запросу:  Куриный суп с халапеньо поппер — наш новый фаворит в этом классическом приложении

 

Фото: Пневматические электроинструменты, такие как эта шлифовальная машина, легкие и простые в использовании. Фото Брайанта Лэнга предоставлено ВМС США и
DVIDS.

В мире промышленности заводские машины являются гораздо более
распространенным и, возможно, интересным применением пневматики. Когда мы
думаем о роботах, мы обычно думаем об электронных схемах
, заставляющих руки двигаться с помощью таких вещей, как шаговые двигатели (электродвигатели
, которые поворачиваются на точное количество, один шаг за раз), но они
с такой же вероятностью используют гидравлику и пневматику — также или
вместо этого. Управляемые компьютером роботы могут держать пневматические
распылители краски, например, или гидравлические режущие инструменты. Пневматические
заводские машины широко используются для подъема и размещения объектов с использованием
всасывания, чтобы удерживать вещи или очень осторожно сжимать их, а затем отпускать их
некоторое время спустя. Роботизированные машины для доения коров, которые автоматически
прикрепляют и отсоединяют присоски к вымени животного, являются умной
вариацией на эту пневматическую тему, и они иллюстрируют важное
преимущество пневматики: она может очень осторожно применять силу.

 

Фото: пневматический гвоздезабивной пистолет Porter-Cable, работающий от синей трубки со сжатым воздухом, которую вы видите слева. Фото Стива Чана предоставлено ВМС США
и Wikimedia Commons.

Пневматические устройства и машины также широко используются в
транспорте — и весьма разнообразными способами. С 19-го
века технология пневматических транспортных труб широко использовалась банками, больницами и даже
бургерными для быстрого и безопасного перемещения вещей
по сетям воздушных труб из одной части здания в другую.
Ответ 21-го века Томасу Эдисону,
пионеру электромобилей и выдающемуся изобретателю Илону Маску, привлек большую
огласку благодаря идее, которую он называет Hyperloop, высокоскоростной железной дороге, проходящей внутри
гигантской закрытой трубы. Хотя это звучит похоже на обычную
систему пневматических труб, это радикально отличается: пассажирские вагоны проносятся по
трубам низкого давления, приводимые в движение линейными двигателями, а не
сжатым воздухом.

В пневмотранспорте сжатый воздух заставляет предметы двигаться, но
в других системах он также может быстро останавливать предметы:
например, он приводит в действие воздушные тормоза в больших транспортных средствах, таких как грузовики
и железнодорожные локомотивы, а также взрывающиеся автомобильные подушки безопасности
(хотя они, согласно моему строгому определению, на самом деле не пневматические).

Пневматика может показаться скучной и унылой, но у нее есть
и развлекательные приложения. А как насчет игровых пианино и духовых органов; тренажеров
, где сопротивление создается пневматическими поршнями; и даже
надувных замков? Ничего скучного в этих вещах нет!

Пневматика или гидравлика?

Как мы уже видели, пневматика и гидравлика используют жидкости для
перемещения силы и энергии через простые (и не очень) машины.
Оба хорошо подходят для того, чтобы заставить машины двигаться вперед и назад
(возвратно-поступательное движение) и могут работать на значительных расстояниях от
своего компрессора или насоса без необходимости в таких вещах, как конвейерные
ленты или шестерни. Оба могут достигать значительной мощности с относительно
легкими машинами (это одна из причин, почему стоматологи иногда используют
пневматические зубные бормашины, которые чрезвычайно мощные, но очень легкие).

Если оба типа гидравлической энергии выполняют схожие задачи, почему вы используете
пневматическую машину вместо гидравлической или используете любую из них
вместо чего-то электрического? Необходимо
взвесить множество различных соображений.

Власть

Для приложений средней мощности, высокой скорости, где точность не имеет
решающего значения, а важны мягкое действие или амортизация (поглощение силы)
, пневматические системы часто предпочтительнее гидравлических.
Гидравлика, как правило, выигрывает для
приложений высокой мощности, высокой точности, передачи большого усилия и любых приложений, где изменения
температуры или давления воздуха могут вызвать проблемы для пневматической
системы. Но гидравлические машины, как правило, движутся медленно.

 

Фото: Легкая и маневренная, эта пневматическая клиновая катапульта идеально подходит для запуска дронов
с борта военных кораблей. Обратите внимание на пневматический цилиндр (черная штука прямо над колесами). Фото Патрика В. Маллена III предоставлено ВМС США и
Wikimedia Commons.

Точность

Пневматические машины, как правило (но не всегда), менее отзывчивы
и менее точны, чем гидравлические, в основном из-за
сжимаемости и относительной непредсказуемости воздуха. Они менее
эффективны и более дороги в эксплуатации, поскольку для работы компрессора и сохранения части этой энергии в сжатом воздухе требуется относительно
большое количество электроэнергии
, и значительная часть этой энергии тратится впустую, когда
отработанный газ выбрасывается в виде выхлопа.

Контроль

Электродвигатели — относительно тяжелые вращающиеся штуки, поэтому
у них высокий момент инерции — своего рода эффект маховика, — что
делает их относительно медленными для запуска и остановки. Это означает, что им требуется
время для подачи максимальной силы и время для остановки или реверса.
С другой стороны, машины с жидкостным управлением имеют относительно небольшой
импульс, поэтому их (как правило) можно запускать, останавливать и реверсировать
быстрее.

Удобство

Пневматические инструменты используют более низкое давление и меньшие силы, поэтому они,
как правило, легче и компактнее, что может быть чрезвычайно важно
в случае таких вещей, как ручные инструменты. Пневматические инструменты могут быть сделаны
из относительно легкого пластика, тогда как гидравлические должны быть сделаны
из металлов, чтобы выдерживать более высокие силы и давления.

Безопасность

В отличие от электродвигателей, пневматические и гидравлические машины не используют
электричество в момент выполнения работы, поэтому
риск искры или взрыва газа ниже (очень важный фактор
в таких местах, как подземные шахты). Кроме того, в отличие от электродвигателей, оба
являются самоохлаждающимися (их жидкости рассеивают тепло), и нет никакой возможности
перегрева или электрического сгорания. Утечка жидкости является потенциальной
проблемой как в гидравлических, так и в пневматических системах. В то время как пневматические
инструменты и машины неизменно выпускают свой рабочий газ в воздух
после того, как он расширяется и выполняет свою работу, гидравлические представляют собой герметичные устройства,
предназначенные для поддержания рециркуляции той же жидкости. Поскольку гидравлическая жидкость
является воспламеняющейся, пневматические системы по своей природе намного безопаснее
гидравлических в опасно взрывоопасных средах.

Практическая эксплуатация

Поскольку гидравлические машины используют масло, они самосмазывающиеся и
часто гораздо тише пневматических инструментов (которые не самосмазывающиеся). Компрессоры и выхлопы пневматических инструментов могут быть особенно шумными, хотя можно установить глушители.

Пневматика в двух словах

Итак, это базовый обзор пневматики — технологии, которая управляет всем, от
игрушек с воздушным приводом до пневматических дрелей. В следующий раз, когда вы увидите, что кто-то использует электроинструмент или машину, присмотритесь
и попытайтесь понять, электрическая она, гидравлическая или пневматическая. Можете ли вы определить это
по величине силы, которая, скорее всего, понадобится машине? (Более крупная машина, например, кран или бульдозер, с большей вероятностью будет
гидравлической.) Является ли скорость машины чем-то вроде выдающей? (Пневматические машины, как правило, быстрее
гидравлических.) Это тот тип вещей, который требует нежного прикосновения пневматики (например, машина для доения коров)?
Она шумная — это стук пневматического выхлопа, который вы можете услышать, и гул воздушного компрессора на заднем плане? Делают ли соображения безопасности (например, работа под землей или с взрывоопасным природным газом) более вероятным, что машина будет пневматической, чем электрической? Слишком ли тонка линия электропередачи для пневматического воздушного шланга и слишком гибка для гидравлической (что делает ее более вероятной для электрической?)? Если вы фанат инженерного дела, вы можете немного развлечься, поиграв в пневматического шпиона!

Вот, что нам удалось найти по Вашему запросу:  Любители супа с фрикадельками — это будет ваш новый любимый суп

Краткая история пневматики

  • ~2000 до н.э.: Изобретены меха для горшка, чтобы помочь людям
    эффективнее разводить огонь. Это горшок с кожаной оболочкой, натянутой на него как
    гибкая крышка. Вы качаете кожу вверх и вниз, чтобы направить мощный поток воздуха (и
    кислорода) в огонь.
  • ~350 г. до н. э.?: Аристотель (384–382 г. до н. э.) вводит физический принцип
    «природа не терпит пустоты», что является (очень косвенным) способом
    сказать, что давление воздуха мощно и полезно.
    Древние греки также дали нам слово пневматический (их слово
    «pneumatikos»), что означает приводимый в движение воздухом.
  • ~50 г. н. э.?: Герон Александрийский (10–70 гг. н. э.) разрабатывает ряд простейших
    машин, приводимых в действие движущимся паром или воздухом, включая простую прядильную
    паровую машину (эолипил) и ветряной орган.
  • Средние века: Изобретены кожаные мехи; изначально
    они предназначались для кузнецов, а позднее стали использоваться в качестве источника пневматической энергии в
    таких устройствах, как органы.
  • 1654: Немецкий физик Отто фон Герике (1602–1686) разрабатывает
    вакуумный насос. Известно, что он демонстрирует его силу, выкачивая воздух
    из пространства между двумя огромными полусферами. Атмосферное давление воздуха сжимает
    сферы вместе так крепко, что упряжки лошадей не могут их разъединить
    .
  • 1700: Француз Дени Папен (1647–1713) использует водяное колесо для
    сжатия воздуха и подачи его в машину. (Его работа над сжатыми газами
    помогает другим разрабатывать паровую машину и водолазный колокол.)
  • ~1799: Шотландский инженер Уильям Мердок (1754–1839) впервые
    предлагает идею пневматического трубчатого транспорта.
  • 1799: Британский инженер Джордж Медхерст (1759–1827) предлагает
    раннюю пневматическую («атмосферную») железную дорогу, работающую от давления воздуха
    вместо пара, включая идею использования сжатого воздуха для питания
    двигателя (устройство, которое он называет ветровым двигателем). В 1847 году
    журнал Mechanics Magazine
    суммирует его идею как «новый метод управления экипажами
    всех видов без использования лошадей с помощью усовершенствованного
    ветрового двигателя, и этот двигатель также может быть применен для различных других
    полезных целей (мощность, применяемая к машинам, представляет собой сжатый
    воздух, а мощность для сжатия воздуха обычно получается с помощью
    ветра и т. д.)».
  • 1865: Британский изобретатель Джордж Лоу (о котором, кажется, мало что известно) разрабатывает пневматический бур
    , в котором сжатый воздух, нагнетающий поршень, ударяет молотком по
    земле. В следующем году четырехцилиндровый бур используется для рытья
    туннеля Хусак в Массачусетсе, США.
  • 1869: Американский инженер-промышленник Джордж Вестингауз (1846–1914) получает патент на
    пневматический паровой железнодорожный тормоз. 

    Произведение искусства: Веха в истории пневматики. Железнодорожный тормоз Джорджа Вестингауза из его патента 1869 года.
    Компрессор (оранжевый, справа), работающий от пара от локомотива, наполняет резервуар (синий, слева) сжатым воздухом.
    Когда тормоза должны сработать, он подает сжатый воздух через желтый шланг в тормозной цилиндр (красный), перемещая
    поршень вперед и назад, прикладывая тормозные колодки (фиолетовые) к колесам (зеленым) или отпуская их.
    Из патента США 88,929: Паровой тормоз
    Джорджа Вестингауза, 13 апреля 1869 года, любезно предоставлено Патентным и товарным знаком США.

  • 1879: Разрабатывая более совершенные методы транспортировки наличных денег по
    зданиям, американский изобретатель Уильям Стикни Лэмсон возрождает
    идею пневматического трубчатого транспорта Уильяма Мердока, теперь широко известную как
    трубка Лэмсона.
  • 1960-е годы: Впервые начинают приобретать
    популярность гидравлические (флюидно-логические) машины.
  • 2013: Американский изобретатель Илон Маск предлагает Hyperloop — общественный
    транспорт для перевозки пассажиров, основанный на гигантских пневматических трубах, мало чем отличающихся от
    труб Ламсона.

Не хотите читать наши статьи? Попробуйте вместо этого послушать

Если вы предпочитаете слушать наши статьи, а не читать их, подпишитесь на наш новый подкаст
на Apple Podcasts,
Spotify,
Amazon,
Podchaser
или в вашем любимом приложении для подкастов или слушайте ниже:

 

Узнать больше

На этом сайте

  • Энергия
  • Двигатели
  • Силы и движение
  • Гидравлика
  • Простые машины
  • Клапаны

Книги

Для читателей старшего возраста

  • Основы пневматики и гидравлики, Мд. Абдус Салам. Springer, 2022.
  • Практическая пневматика Криса Стейси. Routledge, 1998/2015. Очень полное введение, охватывающее как теорию сжатого воздуха, так и практику пневматики, включая компоненты, схемы и реальные приложения.
  • Гидравлика и пневматика: руководство для техников и инженеров Эндрю Парра. Butterworth-Heinemann, 1998 (переиздано в 2013 г.).
  • «Пневмоинструменты: как их выбирать, использовать и обслуживать» Рика Питерса. Стерлинг, 2000. 128-страничный обзор ручных пневматических инструментов (краскопультов, шлифовальных машин, дрелей и т. д.).

Для юных читателей

  • «Cможете ли вы почувствовать силу?» Ричарда Хаммонда. Дорлинг Киндерсли, 2007/2015. Базовое введение в физику и основные концепции, которые вам понадобятся для понимания инструментов и машин различных типов.
  • Удивительные модели! Balloon Power Питера Холланда. TAB Books, 1989. Balloon power, вероятно, лучший способ познакомить маленьких детей с пневматикой, и относительно легко построить автомобили и лодки для ванны, которые работают таким образом. К сожалению, эта старая книга — единственная, которую мне удалось разыскать. Больше не издается, но легко найти в секонд-хенде.

Видео

  • Основы пневматики от WidgetWerks. Как на самом деле выглядит пневматический привод? Это простое введение проходит через примеры нескольких различных приводов и клапанов.
  • Концепция пневматического боевого робота Джеймса Брутона. Инженер-хакер обращает внимание на воздуходувку (удивительно хорошее введение в основные пневматические концепции).

Статьи

  • Надувные роботы предназначены для космоса, если мы сможем их контролировать Эван Акерман. IEEE Spectrum, 15 апреля 2019 г. Легкие, гибкие и простые в развертывании пневматические роботы могут стать именно тем, что нужно для космических миссий.
  • Викторианская Hyperloop: забытая пневматическая железная дорога под улицами Лондона, автор Ян Стедман. City Metric, 31 августа 2016 г. Взгляд на Лондонскую пневматическую диспетчерскую железную дорогу (LPDR), работавшую на сжатом воздухе еще в 1860-х годах.
  • Пневматический генератор может сделать мягких роботов полезными Эвана Акермана. IEEE Spectrum, 15 октября 2015 г. Пневматическим роботам нужно много сжатого воздуха; могут ли они производить его самостоятельно из воды?
  • Сдувание воздушного автомобиля Питера Фэрли. Popular Science, 30 октября 2009 г. Могут ли экологически чистые автомобили действительно работать на сжатом воздухе?
  • Реактивно-плавный ход для нового малого Austin Дэвида Скотта. Popular Science, август 1973 г. Отличная статья из архива о внедрении пневматической подвески «Hydragas» в начале 1970-х годов.

Переведено в образовательных целях — источник: www.explainthatstuff.com

Ссылка на основную публикацию