پنوماتیک چیست

پنوماتیک چیست و سیستم پنوماتیک چطور کار می‌کند؟

همراه نوین صنعت باشید.

پنوماتیک یا “Pneumatic” که در برخی موارد در بین مهندسین مکانیک از آن به عنوان نیوماتیک یاد می‌شود، به معنی هوا است.

به عبارتی به فناوری هوای فشرده پنوماتیک می‌گویند. اساسا گاز‌های خشک شده به دو صورت هوای خشک و یا غیر خشک موجودند که برای انجام کار، راه اندازی یک عملگر و یا متوقف کردن آن به‌کار گرفته می‌شود.

در واقع سیستم پنوماتیک هوا را جذب می‌کند و سپس آن را به مدار منتقل می‌کند تا انرژی مورد نیاز تامین شود. Pneumatic از گازهایی با قابلیت تراکم پذیری بالا استفاده می‌کند یعنی سیالاتی همچون گاز خالص یا هوا را مورد استفاده قرار می‌دهد. در حالی که سیستم‌های هیدرولیکی از سیالات مایعی همچون روغن هیدرولیکی استفاده می‌کنند.

کاربرد پنوماتیک در صنایع مختلفی همچون صنایع نفت و گاز، صنایع دارویی، صنایع غذایی، صنایع چوب، و حتی صنایع پتروشیمی برای این که بسیاری از سیستم‌ها و کنترل ابزار دقیق اتوماتیک شوند، است. بسیاری از کاربردهای دیگر هوای فشرده تعیین وضعیت پردازشگرها، پردازش اطلاعات، به منظور اجرای کار یعنی عمل کننده‌ها، تعیین وضعیت عمل کننده‌ها از طریق عناصر کنترل نهایی و… هستند.

در حالت کلی انتقال دادن انرژی در صنعت بخش مهمی در فرآیندهای تولیدی خواهد بود که معمولا با روش‌های مختلفی انجام می‌شود. از جمله این روش‌ها انتقال به وسیله سیالات تحت فشار، انتقال مکانیکی، انتقال الکتریکی را می‌توان نام برد که در هر مورد ذکر شده روش انتقال متفاوت است.

لازم است بدانید که پس از یک انقلاب، تغییرات زیادی در سیستم‌های تولیدی به وجود آمد که استفاده از هوای فشرده به عنوان یک روش برای کنترل دستگاه‌های ابزار دقیق، نیز به آن دوره باز می‌گردد. اساسا مزیت‌های این روش افزایش نیرو، قابلیت تغییر جهت سریع بدون آسیب رسیدن به سیستم است.

سیستم پنوماتیک چیست؟

اساسا به سیستمی که هوای فشرده را در جهت انجام کارها مورد استفاده قرار می‌دهد، سیستم پنوماتیک می‌گویند. در واقع سیستم Pneumatic در صنعت کاربرد بسیار زیادی دارد البته این سیستم علاوه بر صنایع در زندگی روزمره هم قابل مشاهده است برای مثال دندان پزشکان برای جرم‌گیری دندان‌ها از نیروی پنوماتیکی استفاده می‌کنند. یا کاربرد دیگری که دارد این است که برخی از سازهای موسیقی برای عملکرد صحیح خود از هوا استفاده می‌کنند.

کاربرد دیگر در تاسیسات ثابت است برای مثال کارخانه‌هایی که از هوای فشرده استفاده می‌کنند. هر سیستم پنوماتیکی برای عملکرد خود از قسمت‌های مختلفی برخوردار است که از جمله آن‌ها می‌توان به کمپرسور هوا، سیلندر هوا، شیرها، اتصالات، شیلنگ‌ها و لوله‌ها، پخش خلا، کاهنده صدا، تهیه و آماده سازی هوا اشاره کرد.

مزیت‌هایی که در این سیستم دیده می‌شوند طراحی ساده، بازده بالا، افزایش نیرو، طول عمر بالا در تمام قطعات، بسیار ارزان و اقتصادی است، با محیط سازگار است و … هستند.

لازم است بدانید که این سیستم‌ برای بارهای سنگین مناسب نیستند و با تغییر میزان فشار، عملکرد قطعات آن تحت تاثیر قرار می‌گیرند و در نهایت دقت سیستم پایین می‌آید. در واقع این سیستم از طریق تبدیل کردن نیرو به انرژی پتانسیل کار می‌کند و در ادامه این انرژی پتانسیل با عملکرد سیلندر تبدیل به انرژی جنبشی می‌شود. در واقع این تبدیل انرژی به وسیله دو قسمت شاتون و پیستون انجام می‌شود، یعنی پیستون حرکت خطی در چهار جهت بالا، پایین، راست، چپ دارد.

در سیلندر پنوماتیک معمولا هوای فشرده پیستون را فقط در یک جهت حرکت می‌دهد. زمانی که حرکت پیستون تمام شود، با خروج هوا، خلاء ایجاد می‌شود که خلاء موجود به وسیله یک فنر موجب می‌شود که پیستون به حالت اولیه خود برگردد. در ادامه در رابطه با عملکرد سیستم Pneumatic سخن خواهیم گفت پس ما را همراهی کنید.  

سیستم پنوماتیک چطور کار می‌کند؟

هر سیستم پنوماتیک از اجزای اصلی همچون شیرها، مدارها، مخزن هوا، کمپرسور تشکیل شده است و با استفاده از این اجزاء می‌تواند به کار خود ادامه دهد.در حقیقت همه دستگاه‌های پنوماتیکی تمام قدرتی که دارند از هوای فشرده شده تامین می‌شود.

با این توصیفات می‌توان گفت که هر سیستم برای شروع کار خود حداقل باید از دو بخش بهره ببرد؛

✅بخش اول سیستم باید هوا را به صورت فشرده در بیاورد ✅بخش دوم هوای فشرده را در جهت حرکت دادن، بلند کردن، نگهداشتن یک جسم مورد استفاده قرار دهد. به بخش اول “کمپرسور هوا” و به بخش دوم “محرک” می‌گویند.

هر سیستم پنوماتیک احتیاج دارد که هوای فشرده را از کمپرسور به محرک انتقال دهد که این کار توسط سیستم لوله کشی انجام می‌شود و در واقع مدار پنوماتیک این کار را انجام می‌دهد. از دو بخش سوپاپ‌ها و شیرها در جهت کنترل ورود و خروج هوا استفاده می‌شود که این مورد برای عملکرد صحیح سیستم پنوماتیک لازم است.

در رابطه با عملکرد سیستم پنوماتیک مخزن هوا را نباید نادیده گرفت. در اصل با توجه به این که هوا از ویژگی تراکم پذیری بسیار بالایی برخوردار است، در صورت عدم وجود مخزن هوا کارکرد سیستم بسیار آهسته خواهد بود لذا فقط از لوله‌ها و یا اتصال کمپرسور به محرک استفاده می‌شود.

در نهایت لازم است بدانید که به مخزنی احتیاج است که هوای فشرده در آن ذخیره شود و در زمانی که به آن احتیاج است وارد سیستم شود. در شرایط مختلفی از دو سیستم پنوماتیک و هیدرولیک استفاده می‌شود برای مثال در بیل‌های مکانیکی به منظور عملکرد دستگاه از نیروی هیدرولیک استفاده می‌شود. حال به دو مسئله پنوماتیک بهتر است یا هیدرولیک و یا سیستم پنوماتیک دارای چه کاربردهایی است در ادامه صحبت خواهیم کرد تا پایان مطلب با ما همراه باشید.

از پنوماتیک در چه مواردی استفاده می‌شود؟

لازم است که برای اتصال قسمت‌های مختلف سیستم پنوماتیک به یکدیگر از ابزارهای مختلفی استفاده شود، این ابزارها کاربردی و متفاوت تولید می‌شوند.

اساسا هر کاری را که با دو سیستم هیدرولیک و یا الکتریکی انجام می‌دهند می ‌توان به وسیله یک سیستم پنوماتیک آن را اجرا کرد. اما در رابطه با کاربرد پنوماتیک لازم است اشاره کنیم ماشین آلات صنعتی نسبت به تمام دستگاه، بیشتر از پنوماتیک بهره می‌برند.

گاهی اوقات در علم رباتیک به منظور جا به جایی بازوی ربات‌ها از سیستم پنوماتیک استفاده می‌شود البته این سیستم به کمک سیستم‌های مکانیکی و الکتریکی این کار را انجام می‌دهد.

توجه داشته باشید که برای تهیه شیر دام‌ها در صنایع لبنی از دستگاه‌های پنوماتیک استفاده می‌شود. نا گفته نماند که در قرن نوزدهم از سیستم‌های پنوماتیک در بیمارستان‌ها، رستوران‌ها، بانک‌ها و … برای انتقال کالاها به وسیله لوله‌های هوا استفاده می‌کردند.

کاربرد دیگر این سیستم برای متوقف کرد خودروهای سنگین و یا متوقف کردن قطارها از ترمزهای بادی استفاده می‌شود. در بسیاری از سازها همچون ارگ‌های بزرگ کلیسایی از پنوماتیک استفاده می‌شود. از دیگر کاربردها پنوماتیک پردازش اطلاعات، به منظور اجرای کار یعنی عمل کننده‌ها، تعیین وضعیت پردازشگرها، تعیین وضعیت عمل کننده‌ها از طریق عناصر کنترل نهاییاتسفاده می‌شود.

لازم است بدانید که در لود کردن بارهای سبک از پنوماتیک استفاده می‌کنند. اساسا طول عمر سیستم پنوماتیک بسیار بالا است لذا قطعات این سیستم به راحتی خراب نمی‌شوند. این سیتم کاربردهای فراوانی دارد که نمی‌توان تک تک آن‌ها را شمرد بنابراین تا جایی که ذهن یاری کرد کاربردهای پنوماتیک را بیان کردیم حال به پاسخ سوال بعدی پنوماتیک بهتر است یا هیدرولیک می‌پردازیم. 

پنوماتیک و هیدرولیک کدام یک بهتر هستند؟

به منظور انتقال نیروی خاصه نیروهای رفت و برگشت از دو سیستم هیدرولیک و پنوماتیک استفاده می‌شود. این دو سیستم بدون احتیاج به استفاده از تسمه یا دنده، با فاصله زیاد از کمپرسور خود، عملکرد مناسبی دارند. این دو سیستم دارای قدرت بسیار بالایی هستند که در عین حال از وزن کمی نیز برخوردارند. برای مقایسه این دو سیستم باید عوامل زیر را مورد بررسی قرار دهید:

✅توان تولیدی: زمانی که به سرعت بالا و توان تولیدی متوسط احتیاج باشد و در عین حال دقت کار اهمیت چندانی نداشته باشد می‌توان از سیستم‌های پنوماتیک استفاده کرد. اما در این چنین شرایطی که دمای هوا متغیر باشد در عملکرد سیستم پنوماتیک اختلال ایجاد می‌شود.

✅دقت: توجه کنید که ماشین آلات پنوماتیکی نسبت به سیستم‌های هیدرولیکی از دقت و سرعت پاسخ‌گویی کمتری برخوردارند و علت آن در تراکم پذیری و خواص گاز به عنوان گاز ایده‌آل و یا گاز غیر ایده‌آل خواهد بود. اساسا دستگاه‌های پنوماتیک گران قیمت‌تر و کارآمدی کمتری دارند.

✅کنترل: توجه کنید ابزارهای پنوماتیکی در مقایسه با موتورهای الکتریکی که دارای چرخ دنده‌های سنگین به همراه اینرسی بالا هستند، برای شروع و پایان کار به قدرت زیادی احتیاج ندارند. البته با توجه به نوع استفاده‌ای، سیستم‌های هیدرولیکی و پنوماتیکی از مزیت‌های خاصی برخوردارند.

✅سادگی استفاده: ابزارهای پنوماتیکی از فشار و نیروی کمتری برخوردارند و در نهایت وزن و ابعاد کمتری دارند؛ بنابراین این ابزار را از پلاستیک‌های سبک نیز تهیه می‌کنند. در صورتی که ابزارهای هیدرولیکی از قطعات فلزی ساخته می‌شوند و توانایی تحمل فشار و نیروی بیشتری هم دارند.

✅ایمنی در کار: در هر دو سیستم احتمال نشت سیالات و گاز وجود دارد. با توجه به این مسئله که سیالات موجود در سیستم‌های هیدرولیکی، اشتعال پذیر هستند می‌توان گفت ایمنی کمتری نسبت به سیستم‌های پنوماتیکی دارند.

نتیجه گیری

📝در این مقاله خواندید که:

📌پنوماتیک چیست و  سیستم پنوماتیک چطور کار می‌کند؟

📌پنوماتیک و هیدرولیک کدام یک بهتر هستند؟

✏️ پیشنهادات و نظرات خود را با ما به اشتراک بگذارید.