هر آنچه که باید درباره پنوماتیک دانست

پنوماتیک (به فرانسوی: Pneumatique) برگرفته از واژهٔ پنِوما (به یونانی: πνεῦμα) به‌معنی باد، نَفَس یا هوا، گونه‌ای فناوری است که به مطالعه و به‌کارگیری گازهای فشرده برای ایجاد نیروی مکانیکی می‌پردازد.

از فناوری گازهای فشرده به‌طور گسترده‌ای در صنعت استفاده می‌شود و کارخانه‌ها از هوای فشرده برای کنترل دستگاه‌ها و تجهیزات ابزار دقیق نیز استفاده می‌کنند.

تعریف پنوماتیک

پنوماتیک به فناوری هوای فشرده می‌گویند اما در برخی موارد باید آن‌را نوعی سیستم کنترل خودکار به شمار آورد. گاز فشرده که به طور معمول، هوای خشک یا غیرخشک است که بمنظور راه‌اندازی یک عملگر، انجام کار و متوقف کردن آن مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تفاوتی که پنوماتیک با هیدرولیک دارد این است که از پنوماتیک برای نیروهای کمتر از یک تن و در عین حال سرعت بالا استفاده می شود و از مزایای پنوماتیک می توان به طراحی ساده ی آن و سادگی، در عین حال دقت کنترل بالا و انعطاف پذیری مناسب و همچنین راندمان بالای آن اشاره کرد.

اطمینان در سیستم های پنوماتیک بسیار بیشتر است به دلیل اینکه اجزای محرک کمتری دارد و می توان در هر نقطه قدرت را افزایش داد و کنترل مناسبی به آن قسمت داشت ولی در سیستم های دیگر به دلیل وجود بادامک، چرخ دنده، اهرم و … این امکان کمتر وجود دارد. در سیستم های پنوماتیک به دلیل وجود شیلنگ های انعطاف پذیر می توان گفت سیستم هم دارای انعطاف قابل ملاحظه ای است و همچنین محدودیتی برای مکان نصب شیلنگ ها وجود ندارد. این سیستم بسیار کم هزینه است و در عین حال راندمان بالایی دارد و به دلیل اینکه شیر ها و سوئیچ هایی برای کنترل و انتقال قدرت در آن وجود دارد می تواند اطمینان استفاده از آنها را برای جلوگیری از خطرات احتمالی بالا ببرد.

روش کار سیستم های پنوماتیک بر اساس قانون پاسکال است. طبق قانون پاسکال فشار سیال در حالت سکون در سرتاسر سیال یکسان است و فشار استاتیکی در تمام جهت ها یکسان می باشد و همچنین فشار سیال وقتی با سطح برخورد می کند به صورت عمودی اعمال می گردد.

یکی از تفاوت های سیستم های پنوماتیک و هیدرولیک این است که در سیستم هیدرولیک از سیال غیر متراکم مانند روغن ها استفاده می شود ولی در پنوماتیک از سیال تراکم پذیر مانند هوا استفاده می شود، که روش کار به این صورت است که هوا را متراکم می کنند ولی هوای متراکم دمای بالایی دارد و ممکن است به سیستم آسیب برساند به همین دلیل قبل از انتقال به سیستم باید آن را با دستگاه های مخصوص خنک کرد و همچنین هوای خنک باعث ایجاد میعان می شود که باید حتما هوا خشک شود.

به طور کلی یک سیستم پنوماتیک شامل کمپرسور خنک و خشک کننده هوای فشرده شده ی مخزن، هوای فشرده شده شیرهای کنترل کننده و همچنین عملگرها می باشد.

انتقال هوای فشرده شده از مراحل بسیار مهمی است و باید به نکاتی از قبیل سایز شیلنگ ها، شیرآلات و رگلاتورها توجه کرد.

در سیستم های پنوماتیک می توان با کم و زیاد کردن فشار هوا قدرت انجام دهنده را کنترل کرد و برای این کار از رگولاتورهای فشار شکن استفاده می شود که البته رگولاتور ها می توانند فشار هوای سیستم را هم ثابت نگه دارند.

معمولا در سیستم ها یک رگلاتور اصلی و چند فرعی وجود دارد که از رگلاتور اصلی همراه با واحد مراقبت استفاده می شود، وظیفه واحد مراقبت این است که رطوبت موجود در هوای فشرده را خارج کرده و همچنین هوا را با روغن مخلوط کند که این امر باعث طول عمر سیستم می شود.

اتصالات

در سیستم های پنوماتیک از اتصالات مختلفی استفاده شده 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 کد مشخصی نشان داده می شود به عنوان مثال A نشان دهنده جک مگنت دار می باشد.

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.

کاربرد پنوماتیک

• به منظور بسته بندی کردن استفاده می شود.
• در اندازه گیری ها کاربرد دارد.
• راه اندازی محور ها.
• باز و بسته کردن درها.
• انتقال مواد.
• چرخاندن قطعات.
• نشانه گذاری اجزا پنوماتیک همچنین در عملیات هایی نظیر مته کاری، تراشکاری، اره کاری، فرز کاری، پرداخت کاری، فرم دهی و همچنین کنترل کیفیت نیز کاربرد به سزایی دارد.

معایب پنوماتیک

• در پنوماتیک به هوای فشرده نیاز است و تامین دستگاهی برای کمپرس هوا می تواند 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