هر آنچه که باید درباره پنوماتیک دانست

تعریف پنوماتیک و نحوه عملکرد آن

1. مفهوم پنوماتیک

پنوماتیک فناوری استفاده از هوای فشرده است و گاهی به‌عنوان سیستم کنترل خودکار شناخته می‌شود. در این سیستم، گاز فشرده (معمولاً هوای خشک یا غیرخشک) برای راه‌اندازی عملگرها و انجام وظایف مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.

2. تفاوت پنوماتیک و هیدرولیک

برخلاف سیستم‌های هیدرولیکی که از سیالات غیرمتراکم مانند روغن استفاده می‌کنند، در پنوماتیک از سیالات تراکم‌پذیر مانند هوا استفاده می‌شود. پنوماتیک برای اعمال نیروهای کمتر از یک تن و با سرعت بالا مناسب‌تر است.

3. مزایای سیستم‌های پنوماتیک

• طراحی ساده و انعطاف‌پذیری بالا
• راندمان بالا و هزینه نگهداری پایین
• اطمینان و کنترل بهتر به دلیل اجزای محرک کمتر
• عدم محدودیت در نصب شیلنگ‌ها به دلیل انعطاف‌پذیری بالا
• ایمنی بیشتر به دلیل وجود شیرها و سوئیچ‌های کنترلی

4. نحوه عملکرد سیستم پنوماتیک

سیستم‌های پنوماتیک بر اساس قانون پاسکال عمل می‌کنند. این قانون بیان می‌کند که فشار سیال در حالت سکون در تمام جهت‌ها یکسان است و هنگام برخورد با سطح، به صورت عمودی اعمال می‌شود.

5. اجزای اصلی سیستم پنوماتیک

یک سیستم پنوماتیک معمولاً شامل موارد زیر است:

• کمپرسور (برای فشرده‌سازی هوا)
• خنک‌کننده و خشک‌کننده (برای کاهش دمای هوای فشرده)
• مخزن ذخیره هوا
• شیرهای کنترل‌کننده و عملگرها

6. کنترل فشار در سیستم‌های پنوماتیک

فشار هوا را می‌توان برای کنترل قدرت سیستم تنظیم کرد. این کار توسط رگولاتورهای فشارشکن انجام می‌شود که علاوه بر تنظیم فشار، می‌توانند آن را در مقدار ثابتی نگه دارند. در بیشتر سیستم‌ها، یک رگولاتور اصلی و چند رگولاتور فرعی وجود دارد که همراه با واحد مراقبت استفاده می‌شوند.

7. نقش واحد مراقبت در سیستم پنوماتیک

واحد مراقبت وظیفه دارد:

• رطوبت موجود در هوای فشرده را خارج کند.
• هوا را با روغن مخلوط کند تا طول عمر سیستم افزایش یابد.

8. اهمیت انتقال هوای فشرده

انتقال مناسب هوای فشرده نقش مهمی در عملکرد سیستم دارد. به همین دلیل، هنگام طراحی سیستم باید به سایز شیلنگ‌ها، شیرآلات و رگولاتورها توجه ویژه‌ای داشت.

اتصالات

در سیستم های پنوماتیک از اتصالات مختلفی استفاده می‌شود که برای انتقال هوای فشرده به سیستم و شیلنگ ها و … هستند که ارتباط بین بخش های مختلف را آسان می کند، یکی از مزایای این اتصالات سرعت عمل بالا در انتقال هوای متراکم و مقاومت بالای آنها است و عموما جنس آنها آلومنیوم یا پلاستیک است تا فرسایش کمتری داشته باشد.

جک پنوماتیک

یکی از اجزای اصلی در سیستم های پنوماتیک جک است که به کمک هوای متراکم هوا را به صورت طولی و رفت و برگشتی منتقل می کنند. این جک شامل بدنه، پیستون، شفت، سیلندر و اتصالات است و این جک انواع مختلفی دارد که با توجه به نوع سیستم انتخاب می شود که از انواع جک می توان به مگنتی، قلمی، دوطرفه و تلسکوپی اشاره کرد. جک ها جایگزین فنر در سیستم هستند و لرزش ها را جذب می کنند. جک ها کاربرد یکسان دارند و فقط نوع آنها با توجه به سیستم انتخاب می شود. هر جک با یک کد مشخص نمایش داده می‌شود؛ برای مثال، حرف A نشان‌دهنده جک مگنت‌دار است.

شیر برقی

برای انتخاب این شیر ها باید به نوع کاربرد آن و قطر مورد نظر که بر اساس اینچ اندازه گیری می شوند و تعداد بوبین توجه گردد به عنوان مثال شیرهای پنوماتیک محدود کننده فشار در سیستم ها بعد از کمپرسور نصب می شوند و کنترل کننده ی میزان فشار ورودی هستند. نوسانات درون سیستم ها بسیار زیاد هستند و برای تثبیت فشار از این شیرها استفاده می شود. در مدل جک های برقی بالطبع از شیرهای برقی هم استفاده می شود که در آن مقدار نیروی مورد نیاز و سایز سیلندر حائز اهمیت است.

کاربردهای پنوماتیک عبارتند از:

• استفاده در بسته‌بندی
• کاربرد در اندازه‌گیری‌ها
• راه‌اندازی محورها
• باز و بسته کردن درها
• انتقال مواد
• چرخاندن قطعات
• نشانه‌گذاری اجزا

علاوه بر این، پنوماتیک در عملیات‌هایی مانند مته‌کاری، تراشکاری، اره‌کاری، فرزکاری، پرداخت‌کاری، فرم‌دهی و همچنین کنترل کیفیت نیز کاربرد گسترده‌ای دارد.

معایب پنوماتیک

• در پنوماتیک به هوای فشرده نیاز داریم و تامین دستگاهی برای کمپرس هوا می‌تواند گران تمام شود.
• هوایی که کمپرس می شود دارای رطوبت است و این رطوبت می تواند باعث آسیب به دستگاه شود و برای جلوگیری از ورود آن به سیستم باید از فیلتر هایی استفاده شود و به طور منظم مخزن فیلتر باید تخلیه گردد.
• پنوماتیک به طور کلی مخصوصا ابزار های بادی نیاز به مراقبت زیاد دارند و به طور منظم باید روغن کاری شوند.
• برای اتصال ابزار کمپرسور باید از شیلنگ های فنری یا معمولی و یا کوپلینگ استفاده شود و در صورتی که فاصله بیشتر از 8 متر باشد باید لوله کشی انجام شود که جنس لوله ها باید فلز باشد.

روش نگهداری از قطعات سیستم های پنوماتیک

قطعات این سیستم باید دور از نور مستقیم خورشید، رطوبت، گرد و خاک باشد به دلیل اینکه رطوبت می تواند باعث ایجاد زنگ زدگی گردد و طول عمر سیستم را کاهش دهد. نور خورشید می تواند با گرمای ایجاد شده باعث روان شدن روغن در سیستم گردد و روغن از سیستم خارج شود و باعث روان شدن روغن در سیستم باشد و روغن از سیستم خارج شود و باعث صدمات جبران ناپذیری می شود، همچنین وجود گرد و غبار در عملکرد قطعات تاثیر منفی می گذارد و بازدهی دستگاه را کاهش می دهد.

فواید استفاده از هوای متراکم در پنوماتیک

• هوا یک منبع تمام نشدنی است و به راحتی در دسترس وجود دارد.
• هوای متراکم خطرات کمی دارد و قابلیت اشتعال ندارد.
• از هوای متراکم به دلیل پاکیزگی می توان در صنایع غذایی و دارویی استفاده نمود.
• بعد از استفاده مجدد به محیط بر می گردد و همانند انرژی فسیلی آلودگی ایجاد نمی کند.
• نوسان دمای محیط تاثیری در عملکرد هوای متراکم ندارد.

معایب هوای متراکم در سیستم پنوماتیک

• به راحتی و به سرعت از بین می رود.
• سرعت بالای آن می تواند از معایب آن باشد که برای کنترل کردن آن باید از وسایل دیگری استفاده شود که ممکن است مقرون به صرفه نباشد.
• برای تولید آن با توجه به استفاده از ابزارهای دیگر انرژی زیادی صرف می شود که در نتیجه هزینه بالایی دارد.

یکی دیگر از خاصیت های سیستم پنوماتیک این است که چون برای به کارگیری آن به هوای فشرده نیاز داریم ولی لزوما نباید کمپرسور داشته باشیم و می توانیم در جای دیگر هوای متراکم را تولید و ذخیره کنیم و به سیستم انتقال دهیم همچنین می توان هوای متراکم را به وسیله لوله کشی به بخش های مختلف کارخانه برای استفاده در سیستم های پنوماتیک هم هدایت کرد. در کارخانه جاتی که در آن سیستم های پنوماتیکی وجود دارد به دلیل اینکه هوای متراکم قابلیت انفجار و اشتعال ندارد در نتیجه احتیاج به تاسیسات حفاظتی وجود ندارد.

تعمیرات و نگهداری سیستم های پنوماتیک بسیار کم خطر و همچنین ارزان است در سیستم های هیدرولیک امکان وقوع انفجار و در سیستم هایی که با برق هستند خطر آتش سوزی و برق گرفتگی وجود دارد ولی به دلیل اینکه پنوماتیک بسیار سیستم کم خطری محسوب می شود از این رو در سیستم های تولید جنگ افزار بسیار پر کاربرد می باشد.

 صنایعی که در آن از سیسنم پنوماتیک استفاده می شود عبارتند از

• صنایع دارویی
• صنایع غذایی
• صنایع تولید جنگ افزار
• داندان پزشکی
• معدن
• ذوب فلزات
• راه سازی