راهنمای جامع و کاربردی سیستم های پنوماتیک Leave a comment

تعریفی جامع از سیستم های پنوماتیکی

پنوماتیک، با تلفظ درست نوماتیک، به بخشی از علم فیزیک اشاره می کند که از انرژی نهفته در گاز فشرده به منظور حرکت و انجام کارها استفاده می کند. در عصر کنونی، استفاده از اینگونه سیستم ها افزایش قابل توجهی پبدا کرده و از آن در ساخت بسیاری از تجهیزات صنعتی استفاده می شود. کنترل گازهای فشرده با استفاده از سیستم های پنوماتیکی و توسط دستگاهی که که محرک پنوماتیک نام دارد، انجام می گیرد. کمپرسورهای هوای فشرده، قدرت لازم برای محرک های پنوماتیکی را تامین می کنند و دارای حرکات دورانی یا خطی هستند.

پنوماتیک در حالت کلی به فناوری هوای فشرده گفته می شود و در آن از گاز فشرده که هوای خشک و یا غیر خشک است، استفاده می شود. هوای فشرده در این سیستم توسط دستگاه جذب و به مدار منتقل می گردد، تا انرژی لازم تامین شود. به وفور می توان این سیستم را در صنایع مختلف و زندگی روزمره مشاهده کرد؛ برای نمونه، در ساخت دریل های دندانپزشکی مورد استفاده برای جرم گیری و همچنین در برخی سازهای موسیقی از این سیستم استفاده می کنند.

در چه صنایعی از سیستم های پنوماتیک استفاده می شود؟

• صنایع دارویی
• صنایع غذایی
• صنایع تولید تجهیزات جنگی
• دندانپزشکی
• معدن
• ذوب فلزات
• راه سازی
• تجهیزات صنعتی

چگونگی استفاده از این سیستم در صنایع

صنعت خودروسازی

در این صنعت از سیستم پنوماتیک جهت پر کردن هوای فشرده در لاستیک ها، رنگ آمیزی خودروها، باز و بسته شدن درب خودروها، ترمزهای هوایی که در وسایل نقلیه سنگین وجود دارد، استفاده می کنند.

حمل و نقل کالا

در این بخش به منظور حمل کالاها در کارخانه ها از ریل هایی استفاده می شود که با استفاده از سیستم پنوماتیک کار می کنند.

کاربردهای صنعتی

در بخش های صنعتی به وفور می توان استفاده از سیستم های پنوماتیک را مشاهده کرد؛ از جمله مهم ترین موارد می توان به تجهیزات استفاده شده در حفاری ها، در ساخت اره ها، تجهیزات بسته بندی و … اشاره کرد. در ساخت ماشین آلات صنعتی که در کارخانجات کاربرد دارند نیز از این سیستم پیشرفته استفاده می شود.

ترمزهای هوایی

ترمزهای هوایی از متداول ترین و رایج ترین مواردی هستند که از سیستم های پنوماتیک در آنها استفاده می شود. اتوبوس ها، کامیون ها و واگن های قطار از جمله وسایل نقلیه ای هستند که در ترمز آنها از سیستم پنوماتیک استفاده می شود. برای اینکه خودرو با ترمز گرفتن متوقف شود در سیستم های پنوماتیک آنها از نوعی ترمز اصطکاکی استفاده شده است که هوای فشرده بر روی پیستون فشار آورده و این کار باعث فشرده شدن ترمز و در نتیجه متوقف شدن ماشین می گردد.

صنعت دندان پزشکی

نمونه ای عالی از تجهیزاتی که مجهز به سیستم پنوماتیک اند، مته های دندانپزشکی هستند. بکارگیری هوای فشرده از ایمن ترین راه هایی است که در این بخش از آن استفاده می کنند. صدایی که در حین کار از این دستگاه ها شنیده می شود، امکان دارد خوشایند نباشد؛ اما ایمنی بالایی دارد.

ساختمان سازی

در ساخت و سازهای ساختمانی، وجود دستگاه هایی که باعث انجام هر چه بهتر کارها شود از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. از جمله تجهیزات ساختمان سازی که مجهز به سیستم پنوماتیک هستند و با دریافت نیرو از آن کار می کنند، انواع چکش ها، میخ کوب ها، مته های صنعتی، و رنگ پاش ها هستند.

سیستم پنوماتیک از چه اجزایی تشکیل شده است؟

• کمپرسور: از تجهیزات اصلی و موردنیاز در سیستم های پنوماتیک، کمپرسور هوا است. کمپرسور، هوای اطراف را گرفته و آن را فشرده و در یک فضای بسته ذخیره می کند. جاروبرقی ها نمونه ای از کمپرسورهای هوا می باشند.

• سیلندر: سیلندرها از دیگر تجهیزاتی هستند که با سیگنال انرژی حرکت می کنند و با نیرویی که بوجود می آورند باعث ایجاد انرژی در موتور می شوند. در صورتی که اختلالی در عملکرد سیلندر ایجاد شود باید حتما تعویض گردد.

• موتور: موتور از دیگر بخش های بسیار مهم و در واقع نیروگاه اصلی در این سیستم هاست و در زمان حرکت سیلندرها کار می کند. موتورهای هوا در ابعاد و اشکال مختلفی ساخته می شوند.

• شیر پنوماتیک: شیرهای پنوماتیک به منظور کنترل فشار کاربرد دارند. از جمله شیرهایی که در این سیستم ها استفاده می شود، شیر کنترل فشار است که وظیفه آن کنترل فشار خروجی می باشد.

• عملگر پنوماتیک: عملگرها خود شامل جک پنوماتیک، سیلندر چرخشی پنوماتیک، گریپر و یا چنگک پنوماتیک و جک های بدون شفت یا رادلس هستند.

• شیلنگ ها و لوله های پنوماتیک: استفاده از شیلنگ ها و لوله ها در سیستم های پنوماتیک با توجه به میزان فشار متفاوت است. در سیستم هایی که دارای فشار پایین هستند از شیلنگ و در سیستم های با فشار بالا از لوله استفاده می شود.

• کاهنده صدا: خروج گاز از سیستم پنوماتیک معمولا با صدای زیاد همراه است؛ به همین دلیل جهت کاهش این صدا از کاهنده صدا استفاده می شود.

مزیت های سیستم پنوماتیک

• اثربخشی بالا: هیچ گونه محدودیتی در میزان هوای فشرده در این سیستم ها وجود ندارد و دارای اثر بخشی بالایی هستند.
• سازگاری بالا: هوای فشرده که در سیستم های پنوماتیک استفاده می شود، تحت تاثیر دمای بالا، گردوغبار و محیط های خورنده قرار نمی گیرد.
• ایمنی: استفاده از سیستم های پنوماتیک ایمنی بسیار بالایی دارد و می توان در محیط هایی که خطر اشتعال در آنها وجود دارد با اطمینان از آنها استفاده کرد.
• عدم آلودگی محیط: سیستم پنوماتیک نسبت به هیدرولیک که از روغن در آن استفاده می شود، تمیزتر بوده و به همین دلیل است که در صنایع دارویی و غذایی از آن استفاده می کنند.
• مقرون به صرفه: تجهیزاتی که در ساخت سیستم های پنوماتیک استفاده می شود به نسبت ارزان تر بوده و هزینه پایینی دارند. دوام و عمر این سیستم ها بیشتر بوده و هزینه نگهداری و تعمیر به نسبت کمی دارند.

نحوه عملکرد این سیستم ها به چه صورتی است؟

همان گونه که ذکر شد، سیستم های پنوماتیک قدرت و نیروی خود را از هوای فشرده دریافت می کنند. دو جزء اصلی و اساسی وجود دارد که در کارکرد این سیستم ها نقش مهمی را ایفا می کند. جزء اول تجهیزی که هوا را فشرده کند و جزء دوم تجهیزی که با استفاده از هوای فشرده یک جسم را حرکت داده و یا بلند کند. این دو جزء مهم به ترتیب، کمپرسور و محرک هستند. البته قبل از هر کاری باید سیستم لوله کشی انجام گیرد تا هوا را از کمپرسور به محرک انتقال دهد که این عمل نیز بر عهده مدار پنوماتیک است. از دیگر تجهیزات موردنیاز در این سیستم ها که در کارکرد صحیح آنها تاثیر گذار است، شیرها و سوپاپ ها هستند.

تجهیزات صنعتی گروه ماشین سازی هیمورا که مجهز به تجهیزات پنوماتیک هستند!

با توجه به توضیحاتی که در مورد سیستم های پنوماتیک و اهمیت آنها در ساخت ماشین آلات صنعتی داده شد، می توانیم شاهد استفاده از آن ها در دستگاه های مختلف باشیم. گروه ماشین سازی هیمورا از تولیدکنندگان دستگاه های صنعتی در کشور است که در ساخت آنها سعی در استفاده از بهترین و به روزترین قطعات شده است. از جمله تجهیزات تولیدی هیمورا که مجهز به سیستم پنوماتیک هستند می توان به دستگاه وت پنیرسازی و ترولی پرس (که دارای جک پنوماتیکی هستند)، دستگاههای تاریخ زن پنوماتیک چند خطه، تجهیزات بسته بندی، پرکن ها، دستگاه های تولید پنیر پیتزا و رنده پنیر پیتزا، درایرهای تبریدی، شیر دوش های ثابت و سیار، بار سفت کن ها و ده ها دستگاه دیگر اشاره کرد.

معرفی سیستم های هیدرولیکی

هیدرولیک (Hydraulic) علمی بر پایه فشار مایعات است. در این علم از اجزای مکانیکی و مایعات تحت فشار به منظور تولید، کنترل و انتقال قدرت استفاده می شود. سیستم های هیدرولیکی در انجام کارهای بزرگ که انجام آنها گاها غیر ممکن به نظر می رسد، کاربرد دارند. در اکثر سیستم های مکانیکی، هیدرولیک استفاده شده است. هر سیستم هیدرولیکی مجهز به یک پمپ هیدرولیک به منظور تحت فشار گذاشتن سیالات است. جزء اصلی استفاده شده در سیستم های هیدرولیکی، روغن است. سیال هیدرولیکی در واقع سیالی است که به دلیل فشاری که به آن وارد می گردد، باعث می شود نیروی پمپ به دیگر قطعات منتقل شود.

روغنی که در این سیستم ها استفاده می شود دارای چند ماده افزودنی دیگری است که از ایجاد هرگونه ساییدگی و خوردگی در اجزای دیگر جلوگیری می کند. از مهم ترین اجزایی که در تمامی دستگاه های هیدورلیک وجود دارد، پمپ، موتور و شیرآلات است. یک سیستم هیدرولیک در حالت کلی چهار وظیفه دارد: یک، تبدیل کردن انرژی مکانیکی با استفاده از پمپ به سیال تحت فشار. دو، استفاده از لوله ها و شیلنگ ها برای انتقال سیال به نقطه موردنظر. سومین مورد استفاده از شیرها که شامل کنترل فشار، جهت و جریال سیال می باشد. در نهایت وظیفه چهارم، انجام کار بوسیله عملگرها مانند سیلندرها و موتورهای هیدولیکی است.

مقایسه سیستم های هیدرولیکی و پنوماتیکی

سیستم های هیدرولیک و پنوماتیک از جمله مهم ترین و پرکاربردترین سیستم هایی هستند که در تمامی صنایع از آنها استفاده می کنند. در حالت کلی هر دوی این سیستم ها شباهت هایی دارند، اما اگر به صورت عملی به آنها توجه کنیم، خواهیم دید که دارای تفاوت های زیادی با یکدیگر هستند. این تفاوت ها باعث شده از آنها در صنایع مختلفی استفاده شود. در ادامه به 5 مورد از تفاوت های اصلی این سیستم ها اشاره شده است.

عنصر عامل

در سیستم های هیدرولیک، عنصر عامل، روغن هیدرولیک (Hydraulic oil) است که یک سیال تراکم ناپذیر می باشد. روغن های هیدورلیک دارای انواع مختلفی بوده و کاربردهای متفاوتی دارند. در سیستم های پنوماتیک این عنصر عامل، هوای فشرده است (Compressed air)؛ این هوای فشرده به شکل گاز بوده و تراکم پذیر است. لازم به ذکر است که در برخی موارد بجای هوای فشرده از دیگر گازها نیز استفاده می کنند.

مدار باز یا بسته

سیستم های هیدرولیک دارای عملکردی بصورت مدار بسته و یا سیکل بسته هستند. در این سیستم ها از یک تانک و یا مخزن استفاده شده که روغن هیدرولیک در آن به مقدار مشخصی وجود دارد. در سیستم های پنوماتیک این امر کاملا متفاوت است؛ در این سیستم ها از کمپرسور استفاده می شود که با استفاده از آن هوای محیط را مکیده و متراکم و فشرده و به داخل سیستم هدایت می کند. این هوای فشرده بعد از انجام کار از مجراهای خروجی به محیط تخلیه شده و بار دیگر به داخل دستگاه باز نمی گردد؛ این بدین معنی است که سیستم های پنوماتیک، مدار باز و یا سیکل باز دارند.

محدوده فشار کاری

در سیستم های هیدرولیک و پنوماتیک به دلیل وجود سیال، مهم ترین پارامتر، فشار کاری است که معمولا برحسب bar آن را می سنجند. سیستم های پنوماتیک در فشارهای پایین کار می کنند و فشار کاری 16bar در آنها مناسب است. در سیستم های هیدرولیک فشار بالاتر و حدود 50 bar تا 300 bar است و در برخی موارد بیش از این نیز می تواند باشد.

دست یابی به موقعیت دقیق عملگرها

عملگر در سیستم های پنوماتیک و هیدرولیک، همان جک و موتورهای هیدرولیکی و پنوماتیکی هستند. در یک دستگاه بالابر هیدولیک، عملگر، جک هیدولیک می باشد. در این نوع سیستم ها به دلیل تراکم ناپذیری روغن، حرکت جک را با دقت بالایی می توان تعیین کرد. در مورد جک های پنوماتیک نمی توان این کار را انجام داد؛ چرا که هوا تراکم پذیر بوده و حرکت جک با نوسان همراه بوده و نمی توان موقعیت آن را بصورت دقیق تعیین کرد.

کاربرد در صنایع عاری از آلودگی

در سیستم های پنوماتیک به دلیل استفاده از هوای فشرده که در محیط وجود دارد، آلودگی ایجاد نمی گردد. از این سیستم ها در صنایعی استفاده می کنند که تمیز بودن محیط دارای اهمیت بسیار بالایی است؛ مانند صنایع تولید مواد غذایی و آرایشی، بهداشتی. سیستم های هیدرولیک بدلیل ایجاد آلودگی در اثر نشت روغن از لوله و اتصالات و دیگر اجزای سیستم، در صنایعی که این موضوع زیاد هم مهم نیست، به کار برده می شوند.

کلام آخر

با پیشرفت علم، دستگاه ها و تجهیزاتی وارد عرصه صنعتی می شوند که باعث راحتی کارها و انجام هرچه سریعتر آنها می شوند؛ دستگاه هایی که با سیستم پنوماتیک کار می کنند، نمونه این دستگاه ها هستند که دارای عملکرد به مراتب بهتر و پیشرفته تری هستند. بکار بردن سیستم پنوماتیک باعث شده انجام کارهای سنگین به مراتب راحت تر شود. ردپای سیستم های پنوماتیکی در صنایعی مانند پزشکی، حمل و نقل، دارویی، صنایع غذایی، صنایع تولید تجهیزات جنگی و تجهیزات صنعتی قابل مشاهده است. گروه ماشین سازی هیمورا از تولید کنندگان برتر تجهیزات صنعتی نیز در ساخت برخی از دستگاه های صنعتی و نیمه صنعتی از این سیستم استفاده کرده است.