پنوماتیك
سیستم پنوماتیک از شاخه های كاربردی علم مكانیك است كه در صنایع كاربرد فراوان دارد. سیستم پنوماتیک شبیه به سیستم هیدرولیك است كه به جای مایع هیدرولیك از هوای فشرده در آن استفاده می كنند. این علم به خوبی جای خود را در صنایع مختلف باز كرده و خیلی از ابزار پنوماتیكی اكنون مورد استفاده اند. اتومبیل پنوماتیكی را در زیر ملاحظه بفرمائید.
اولین ماشین پنوماتیكی
سیستم پنوماتیک (Pneumatics) برگرفته از واژهٔ پنیومای یونانی بهمعنی نَفَس یا هواست كه در تداول رایج نوعی فناوری است كه با بهكارگیری گازهای فشرده، نیروی مكانیكی ایجاد كرده و دستگاه ها را به حركت درمی آورند. از این فناوری بهطور گستردهای در صنعت استفاده شده و در كارخانهها از هوای فشرده برای كنترل دستگاههای ابزار دقیق استفاده میكنند.
اكثر سیستم پنوماتیک صنعتی معمولاً با هوای فشرده یا گازهای بیاثر فشرده راهاندازی میشوند؛ مانند كمپرسورهای سیلندری كه با موتور الكتریكی راهاندازی شده و موتورهای هوایی و دیگر تجهیزات نیز از این فناوری بهره می برند. در مواردی كه نیاز به سیستمهای ارزانقیمت، با انعطاف بیشتر یا كاربرد ایمنتری مورد نیاز باشد، از سیستم پنوماتیک با كنترل از طریق شیرهای سلنوئیدی خودكار یا كنترل دستی استفاده میشود. علاوه بر این در دندانپزشكی، ساختوساز، صنایع غذائی، صنایع داروئی، معدن، صنایع چوب، صنایع پتروشیمی و كنترل ابزار دقیق از پنوماتیك استفاده میشود.
ابزار آلات بادی (سیستم پنوماتیک) چیست؟
ابزار بادی، ابزاری برای ایجاد قدرت در یك وسیله توسط هوای فشرده از طریق كمپرسور هواست. به این طریق كه هوای اطراف را جذب كرده و با كاهش حجم آن و افزایش فشار، این هوای فشرده را در یك محفظه ذخیره كرده و این هوای فشرده، نیروی لازم را برای انجام كاری یا كنترل عملگری ایجاد می كند. این كار را می توان توسط دی اكسیدكربن فشرده كه در سیلندرهای كوچك با امكان حمل و نقل ذخیره شده نیز انجام داد. در ابزارهای پنوماتیك، هوا را با استفاده از یك موتور پنوماتیك فشرده می كنند.
در مقایسه با ابزارهای سیستم پنوماتیک الكتریكی، ابزار پنوماتیك بادی در اجرا و نگهداری بدون خطر جرقه، اتصال كوتاه شدن یا شوك الكتریكی، ایمنی بیشتری داشته و بطور معمول سبك تر هستند. ابزار بادی درجه یك با طول عمر كوتاه؛ ارزان ترند و به عنوان ابزارهای یكبار مصرف در صنایع استفاده می شوند، در این حال ابزار هوائی صنعتی طول عمر بیشتر داشته و عموما گرانترند. می توان گفت ابزار بادی ارزانتر مشابه نمونه ی با موتور الكتریكی است. ذكر این نكته اهمیت دارد كه بیشتر ابزار پنوماتیك بادی در محدوده ی ۴ تا ۶ بار فشار كار می كنند. بطور معمول در ابزار پنوماتیك به یك كمپرسور هوا، شیلنگ فنری، واحد مراقبت و كوپلینگ های بادی برای اتصال ادوات به هم مورد نیاز است.
اجزاء مهم سیستم پنوماتیكی عبارتند از:
كمپرسور هوا
اولین جز در یك سیستم پنوماتیك، كمپرسور هواست كه جهت تولید هوای فشرده بكار می رود. كمپرسور هوای اطراف را دریافت كرده و حجم آن را كاهش می هد كه در عین حال فشار آن افزایش پیدا می كند. كمپرسور می تواند فشاری بین 700 تا 1000 كیلو پاسكال ایجاد كند. كمپرسورها انرژی لازم برای فشرده كردن هوا را از موتورهای احتراقی یا موتورهای الكتریكی می گیرند.
كمپرسور
بعد از فشرده شدن هوا توسط كمپرسور، هوا در مخزنی با فشار بالا ذخیره می شود. قبل از این كه هوا در سیستم استفاده شود، باید فیلتر شده تا برای جلوگیری از آسیب رسیدن به قطعات سیستم، گرد و غبار، بخار آب و ذرات اضافی آن گرفته شود. مخازن عموماً بزرگ بوده و تمام هوای فشرده شده توسط كمپرسور را در خود نگه می دارند. چون در فرآیند كمپرس شدن، دمای هوا به مقدار قابل توجهی بالا می رود برای این كه سیستم پنوماتیك به خوبی كار كند، باید هوای تمیز، خشك و خنك وارد مدار شود.
شیرهای كنترل (كنترل ولو)
در مدارهای پنوماتیك نیاز به كنترل مسیر و كنترل فشار هوا وجود دارد. شیرهای كنترل وظیفه سدكردن، راه دادن و به طور كلی تغییر مسیر و جهت جریان هوای فشرده را بر عهده دارند. تحریك این شیرها به صورت دستی، پدالی، بادی، مغناطیسی یا الكتریكی می باشد.
شیر كنترلی تنظیم كننده فشار
شیلنگ سیستم پنوماتیك
هوای فشرده برای حركت از مخزن به سمت عملگرها از طریق شیلنگ های پنوماتیك انتقال پیدا می كند. شیلنگ ها انعطاف پذیر بوده و معمولا از جنس های مختلف مثل پلی اورتان، پلی اتیلن یا پلی آمید ساخته می شوند. شیلنگ های پنوماتیك در رنگ ها و سایز های گوناگون وجود دارند.
شلنگ
عملگرها
عملگرها در انتهای سیستم پنوماتیك قرار گرفته كه با تبدیل انرژی هوای فشرده به انرژی مكانیكی، حركت یا عملی را انجام می دهند. سیلندرها و موتورها عملگرهایی هستند كه باعث ایجاد حركت می شوند. به طور كلی عملگر ها به سه دسته اصلی تقسیم می شوند:
عملگرهای خطی:
این عملگر ها انرژی پنوماتیكی را به حركت خطی تبدیل می كنند. مثل سیلندر ها.
عملگرهای چرخشی:
این عملگر ها انرژی پنوماتیكی را به حركت چرخشی یا دوار تبدیل می كنند. مثل موتور ها.
عملگرهای كنترل جریان:
این عملگر ها شیرهایی كه برای باز و بسته شدن جریان مایعات یا گاز ها استفاده می شوند را كنترل می كنند.
مزایا و معایب ابزار آلات بادی:
ابزار پنوماتیك در قدیم محبوب بازار نبودند ولی همواره در صنایع بزرگ استفاده می شدند با این حال در بازارهای كنونی با ساخت انواع مختلفی از آنها به گونه ای ساده و كارآمد، كه هم كارهای سخت را انجام داده و هم زندگی صنعتی را آسان تر و راحت تر كند جای خود را باز كرده است. در حقیقت ابزارهای فعلی چنان ساخته می شوند كه نیاز در هر صنعتی را برطرف كنند و در طراحی آنها؛ همراه با رطوبت گیر، شیلنگ فنری، كمپرسور باد و كوپلینگ های ارتباطی؛ استفاده از نیروی انسانی را به حداقل رسانده آنچنانكه تمامی كار توسط نیروی ابزار پنوماتیكی انجام می شود. علاوه بر این ابزار پنوماتیك مزایای بسیاری دارند كه باعث افزایش محبوبیت آنها شد و می توان مزایای استفاده از هوای فشرده برای اعمال قدرت را چنین برشمرد:
- ارزان و به صرفه اقتصادی نسبت به ابزار برقی اند.
- امنیت بالایی برای استفاده دارند و انفجار و آتش سوزی رخ نمی دهد.
- برای انجام انواع كارهای صنعتی به آسانی به كار می روند.
- بسیار سبك، جمع و جور و قابل حمل اند.
- در مقایسه با ابزار برقی نرخ سرقت پایین تری دارند.
دقت پایین:
با تغییر فشار یا جریان هوای فشرده، عملكرد قطعات نیز تحت تاثیر قرار می گیرند كه این باعث پایین آمدن دقت سیستم می شود.
تحمل بار كم:
سیستم پنوماتیك برای بارهای بسیار سنگین مناسب نیست.
سرعت كار غیر یكنواخت:
به دلیل فشرده شدن هوا و تغییر فشار آن، ممكن است سرعت پیستون ها یا عملگرها یكنواخت نباشند.
سر و صدای زیاد:
هنگام خروج هوای فشرده از قطعات پنوماتیك، سر و صدای زیادی ایجاد می شود.
اصطلاحات فنی ابزار آلات بادی :
ابزارهای پنوماتیك توسط معیارهای مختلفی رتبه بندی می شود كه عموماً عبارتند از:
- سرعت آزاد (rpm).
- فشار هوا (psi / bar).
- مصرف هوا (cfm / scfm).
- قدرت دستگاه (HP اسب بخار).
- اندازه اسپیندل.
هر ابزاری دارای الزامات خاص خودش بوده و سازگاری آنها با سیستم های كمپرسور هوا امری مهم در این زمینه است. جریان هوا در ابزار پنوماتیك، نشان دهنده ی مقدار هوای فشرده ای است كه در یك واحد زمانی از قطعه عبور می كند. این مقدار در lm3/min سنجش شده كه تحت استاندارد مرجع SRA است.
از ابزار آلات پنوماتیك صنعتی و كارگاهی معمول می توان به بكس بادی، سنگ فرز آهنگری بادی، مینی سنگ آهنگری بادی، پیچ گوشتی بادی، دریل بادی، فرز انگشتی بادی، جغجغه بادی، منگنه كوب و میخكوب بادی، چكش های بادی در وزن و سایزهای مختلف، قیچی و اره ی بادی، سنباده بادی و پرچ كن و مهره پرچ كن بادی اشاره نمود.
ماخوذ از ویكیپدیا، تسلاتولز و نماتك.