پنوماتیک

پنوماتیک برگرفته از یک کلمه ی یونانی به معنی باد یا نفس است و امروزه در صنعت به معنای استفاده از هوای فشرده برای انتقال انرژیست چراکه این سیستم ها از طریق هوای فشرده یا گاز های بی اثر تغذیه می شوند و کارخانه ها از این گاز های فشرده برای کنترل و هدایت دستگاه های ابزار دقیق استفاده می کنند.

طی انقلاب صنعتی، دگرگونی عظیمی در سیستم های تولیدی به وجود آمد که استفاده از هوای فشرده به عنوان یکی از روش های مرسوم برای کنترل دستگاه های ابزار دقیق به این دوران باز می گردد. مزیت این روش افزایش نیرو و همچنین قابلیت تغییر جهت سریع بدون صدمه رسیدن به سیستم است. برای انتقال انرژی به روش مکانیکی از قطعاتی مانند چرخ دنده، پولی، زنجیر و غیره استفاده می شود. این روش برای انتقال قدرت در مسافت های کوتاه مناسب است. در انتقال انرژی به روش الکتریکی از انرژی الکتریکی جریان یافته در سیم ها و کابل ها استفاده می شود که مهم ترین مزیت این روش انتقال سریع در مسافت های طولانی است.

پنوماتیک که تلفظ صحیح آن «نیوماتیکس» (Pneumatics) است به جنبه‌ای از علم فیزیک و مهندسی اشاره دارد که در مواردی همچون بکارگیری انرژی موجود در گاز فشرده جهت حرکت یا انجام کار، استفاده می‌شود.

مزایای استفاده از سیستم های پنوماتیک :

• استفاده از سیستم های پنوماتیک بزرگترین دلیلی است که محبوبیت این سیستم ها را افزایش داده است چراکه با داشتن تجربه ی کمی میتوان طراحی و مونتاژ این سیستم ها را انجام داد.
• تمیز بودن این سیستم از مزایای آن نسبت به هیدولیک است.
• ارزان و در دسترس بودن هوا
• سیستم های پنوماتیک جرقه ایجاد نمی کنند
• بازده بالا
• افزایش نیرو به صرفه
• در سیستم های پنوماتیک برخلاف سیستم های هیدرولیک نیازی به خط برگشت سیال نیست
• نکته ی مهم برای استفاده ی بهینه از سیستم های پنوماتیک انتخاب درست شلنگ ها، سیلندرها، شیرها و لوله ها می باشد

 

سیستم پنوماتیک چیست؟

سیستم پنوماتیک به سیستمی می‌گویند که از هوای فشرده برای انجام کار استفاده می‌کند. این سیستم، هوا را جذب و به مدار منتقل می‌کند تا انرژی مورد نیاز تامین شود. به این ترتیب، سیستم‌های پنوماتیکی کاربرد گسترده‌ای در صنایع دارند.

سیستم پنوماتیکی را می‌توانید در صنایع و حتی زندگی روزمره مشاهده کنید. به طور مثال، دریل‌های دندان‌پزشکی از نیروی پنوماتیکی برای جرم‌گیری دندان‌ها بهره می‌گیرند. برخی از سازها در موسیقی نیز جهت عملکرد مناسب خود از هوا کمک می‌گیرند.

اجزای سیستم پنوماتیک

در بخش قبل، به طور مختصر در رابطه با اجزای مهم سیستم‌ پنوماتیکی صحبت کردیم. در ادامه متن، توضیحات دقیق‌تری در رابطه با اجزای سیستم پنوماتیک ارائه خواهیم کرد.

سیلندرها

سیستم پنوماتیک از طریق تبدیل نیرو به انرژی پتانسیل کار می‌کند و در ادامه، این انرژی پتانسیل با عمل محرک یا سیلندر به انرژی جنبشی تبدیل می‌شود. به طور معمول، تبدیل انرژی از طریق پیستون و شاتون قابل انجام است. پیستون، حرکتی خطی به شکل بالا و پایین یا چپ و راست خواهد داشت.

در سیلندرهای پنوماتیک به طور معمول، هوای فشرده، پیستون را تنها در یک جهت حرکت می‌دهد. در پایان حرکت پیستون، در اثر خروج هوا، خلاء ایجاد می‌شود که این خلاء به کمک یک فنر، سبب بازگشت پیستون به محل اولیه خود خواهد شد‌.

نکات ایمنی در سیستم های پنوماتیک

هنگام استفاده از هر نوع تجهیزات صنعتی لازم است تا نکات ایمنی مربوط به آن را رعایت کرد. سیستم های پنوماتیک نیز ملاحظات ایمنی خاص خود را دارد که در ادامه به آنها اشاره می کنیم. سیال تحت فشار در سیستم های پنوماتیک هوای فشرده است و در صورت عدم رعایت نکات ایمنی می تواند مشکلاتی را ایجاد کند که خطرآفرین باشد.

1. هیچگاه قبل از مطالعه دفترچه راهنما مرتبط با سیستم Pneumatics از آن استفاده نکنید.
2. برای پیشگیری از هر نوع حادثه ی احتمالی قبل از اجازه دادن به فرد دیگری برای استفاده از تجهیز پنوماتیکی این اطمینان را حاصل کنید که اطلاعات لازم از سیستم و نکات ایمنی را دارد.
3. هنگامی که با سیستم های پنوماتیکی مشغول به کار هستید مراقب باشید که سایر افراد را هیچ خطری تهدید نمی کند و این کار را با آویختن پرده ای که از اصابت ذرات احتمالی به دیگران جلوگیری می کند، انجام دهید.
4. به طور پیوسته ابزار خود را چک کنید تا مسدود یا فشرده نشده باشند.
5. سیستم های پنوماتیکی عموما دارای یک فشار کار ماکزیمم هستند؛ از راه اندازی آنها با فشار هوای بیشتر از فشار ماکزیمم خود داری کنید.
6. همواره توجه داشته باشید که قبل از جابه جا کردن ابزار های پنوماتیک یا زمانی که کار شما به اتمام رسیده، حتما هوا را ببندید.
7. برای پاکسازی ذرات باقی مانده در سیستم پنوماتیک هیچگاه از کمپرسور استفاده نکنید

شیرها

برای کنترل جریان هوا در سیستم Pneumatics از «شیرها» (Valve) بهره می‌گیرند که هریک، عملکرد مختلفی دارند. برای شروع به کار سیستم از شیرهای «شروع آرام» (Soft-Start) یا شیرهای «خاموش و روشن» (On-Off Valve) استفاده می‌شود. برای کنترل دبی جریان نیز از شیرهای کنترل جریان بهره می‌گیرند. برخی دیگر از شیرهای مورد استفاده در سیستم‌های پنوماتیک در زیر آورده شده‌اند.

• «شیر خروجی» (Exhaust Valve): جهت تخلیه گازهای سیستم
• «Shut-off Valve»: برای بستن شیر خروجی
• «شیر ایمنی» (Safety Valve): برای متوقف کردن ناگهانی سیستم
• «شیر هوا» (Air Valve): کنترل هوای ورودی و خروجی به سیستم
• «شیر سلونوئیدی» (Solenoid Valve): شیرهایی که در سیستم‌های پیچیده‌تر مورد استفاده قرار می‌گیرند و عملکرد آن‌ها به کمک جریان الکتریکی امکان‌پذیر است و در گفتار عامیانه به آن‌ها «شیر برقی» نیز گفته می‌شوند.

پنوماتیک و هیدرولیک کدامیک بهتر هستند؟

هر دو سیستم Pneumatics و هیدرولیکی بمنظور انتقال نیرو خاصه نیروهای رفت و برگشتی مورد استفاده قرار می‌گیرند و بدون نیاز به استفاده از تسمه یا دنده، با فاصله‌ای زیاد از کمپرسور خود، کارکرد مناسبی دارند. همچنین، هر دو سیستم با وجود وزن کم، قدرت بسیار زیادی را فراهم می‌کنند. برای مقایسه این دو سیستم باید عواملی همچون توان تولیدی، دقت، کنترل، سادگی استفاده، ایمنی و شرایط عملیاتی را مد نظر قرار داد.

توان تولیدی

در شرایطی که توان تولیدی متوسط و سرعت بالا نیاز داشته باشیم و در عین حال،‌ دقت نیز اهمیت چندانی نداشته باشد، سیستم‌های پنوماتیک به هیدرولیک ترجیح داده می‌شوند. همچنین در شرایطی که دمای هوا متغیر باشد، در عملکرد سیستم پنوماتیک اختلال ایجاد خواهد شد.

دقت

ماشین‌آلات پنوماتیکی به طور کلی – البته نه همیشه – نسبت به سیستم‌های هیدرولیکی دقت و سرعت پاسخ‌دهی پایین‌تری دارند که علت این امر را به طور عمده باید در تراکم‌پذیری و خواص این گاز به عنوان گاز واقعی (غیرایده‌آل) یا گاز ایده‌آل جستجو کرد. همچنین، دستگاه‌های پنوماتیک، دستگاه‌هایی گران‌قیمت با کارآمدی پایین هستند چراکه انرژی الکتریکی زیادی برای شروع به کار کمپرسور مصرف می‌شود.

کنترل

در مقایسه با موتورهای الکتریکی که دارای چرخ‌دنده‌های سنگین به همراه اینرسی بالا هستند، ابزارهای پنوماتیکی برای شروع و پایان کار به قدرت زیادی نیاز ندارند. از این‌رو، بسته به نوع استفاده، هریک از سیستم‌های پنوماتیکی یا هیدرولیکی مزیت‌های خود را دارند.

سادگی استفاده

ابزارهای پنوماتیکی به طور کلی از نیرو و فشار کمتری بهره می‌گیرند. در نتیجه، ابعاد کوچک‌تر و وزن سبک‌تری خواهند داشت. ابزارهای پنوماتیکی را همچنین می‌توان از پلاستیک‌های سبک تهیه کرد درحالیکه ابزارهای هیدرولیکی باید از قطعات فلزی ساخته شوند تا توانایی تحمل نیروها و فشارهای بیشتر را داشته باشند.

ایمنی

در هریک از این سیستم‌ها احتمال نشت گازها و سیالات وجود دارد. برای آب‌بندی مناسب سیستم‌های هیدرولیکی باید از کاسه‌نمدها و اورینگ‌های مناسب بهره برد. علاوه بر این، با توجه به این که سیالات هیدرولیکی، اشتعال‌پذیر هستند، ایمنی کمتری نسبت به سیستم‌های پنوماتیکی دارند.

تولید هوای فشرده

این کار توسط کمپرسور انجام می شود اما در حالت های خاص ممکن است هوای فشرده با روش دیگری تولید شود که انتقال هوای فشرده توسط مخزن یکی از این موارد است.

به طور کلی می توان بیان کرد که کمپرسور موظف به متراکم کردن سیال (هوا) است. این تراکم هوا توسط سیلندر و پیستون در کمپرسور اتفاق می افتد. فشار خروجی در کمپرسور های معمولی بین 7 تا 8 بار است که در بعضی نمونه ها به 10 بار نیز می رسد و در نمونه های خاص مانند کمپرسور اسکرو فشار خروجی 12 بار است.