هیدرولیک و پنوماتیک | هیدرولیک | پنوماتیک

در پردیس مهندسی صنعت ایران نزدیک به 30 نوع صنعت برجسته و مهم اشاره شده است که هر یک از آنها دارای گستردگی و زیرمجموعه هایی می باشند. قصد تیم این شبکه بر این است که واژه های مهندسی را تعریف و در خصوص کاربرد آنها اطلاع رسانی نماید. به یقین دانستن هر چه بیشتر در باره این صنایع در انتخاب یا جایگزینی تجهیزات، مواد و دستگاهها موجب تقویت دیدگاه صنعتی، ارتقای کیفیت محصول، افزایش کارایی و کاهش هزینه های فعالیت شما خواهد شد. چنانچه مباحث، تجربیات شخصی، و یا ابداعات تئوریک فنی مهندسی را در اختیار دارید می توانید برای انتشار آن با تیم ما همکاری نمایید. چنانچه قصد برداشت از این مطالب را دارید منبع آن را نیز ذکر نمایید...موفق باشید...

 

 

 

 

در اینجا با این اصطلاحات علمی و مهندسی آشنا می شوید. برای کامل شدن آنها با ما همکاری نمایید:

 

 هیدرولیک و پنوماتیک

امتیازات هیدرولیک روغنی

معایب هیدرولیک روغنی

ویژگیهای هیدرولیک روغنی

سرگذشت پنوماتیک(نیوماتیک)

سیستم پنوماتیک و قطعات آن

امتیازات اصلي انرژي پنيوماتيك

معايب سيستم پنيوماتيك

کاربرد هیدرولیک و پنوماتیک

 

سرگذشت هیدرولیک

هیدرولیک از کلمه یونانی " هیدرو " مشتق گردیده است و این کلمه بمعنای جریان حرکات مایعات می باشد. در قرون گذشته مقصود از هیدرولیک فقط آب بوده و البته بعدها عنوان هیدرولیک مفهوم بیشتری بخود گرفت و معنی و مفهوم آن بررسی در مورد بهره برداری بیشتری از آب و حرکت دادن چرخ های آبی و مهندسی آب بوده است.

مفهوم هیدرولیک در این قرن دیگر مختص به آب نبوده بلکه دامنه وسیعتری بخود گرفته و شامل قواعد و کاربرد مایعات دیگری ، بخصوص روغن صنعتی میباشد. زیرا که آب بعلت خاصیت زنگ زدگی، در صنایع نمی تواند بعنوان انرژی انتقال دهنده مورداستفاده قرار گیرد و بعلت آنکه روغن خاصیت ضد زنگ زدگی دارد، امروزه در صنایع از آن بخصوص برای انتقال انرژی در سیستم کنترل استفاده بسیار میگردد.

 

بطور خلاصه میتوان گفت: فنی که انتقال و تبدیل نیرو را توسط مایعات انجام دهد "هیدرولیک " نامیده میشود.

 

از آنجائیکه هیدرولیک آبی دارای خاصیت زنگ زدگی است لذا در صنایع از هیدرولیک روغنی هم بخاطر روغن کاری قطعات در حین کار و هم بخاطر انتقال انرژی در سیستم های کنترل استفاده میشود . وقتیکه در صنعت از هیدرولیک نام برده میشود، مقصود همان "هیدرولیک روغنی" می باشد .

بطور دقیق میتوان گفت که: حوزه کاربرد هیدرولیک روغنی استفاده از انرژی دینامیکی و استاتیکی آن بوده و در مهندسی کنترل برای انتقال سیگنالها و تولید نیرو می باشد.

وسائل هیدرولیکی که نحوه استفاده هیدرولیک را در صنعت میسر میسازد خود دارای تاریخچه بسیار قدیمی میباشد. یکی از قدیمی ترین این وسائل، پمپ های هیدرولیکی بوده، که برای اولین بار کتزی بیوس یونانی در حدود اواسط قرن سوم قبل از مسیح، پمپی از نوع پیستون اهرمی که دارای دو سیلندر بود اختراع و ساخته است .

 

تا اوائل قرن هشتم دیگر در این زمینه وسیله جدیدی پدید نیامد و در اوائل این قرن انواع چرخ های آبی اختراع و رواج بسیار پیدا نمود. قرن شانزده را میتوان توسعه پمپهای آبی دانست و در این قرن بود که انواع پمپ با ساختمانهای مختلفی پدیدار گردیدند و اصول ساختمانی این پمپ ها امروزه بخصوص از نوع چرخ دنده ئی، هنوز هم مورد توجه و اهمیت بسیاری است.

در اواخر قرن شانزدهم اصول ساختمان پرس هیدرولیکی طراحی گردیده و حدوداً بعد از یک قرن اولین پرس هیدرولیکی که جنبه عملی داشت، شروع بکار نمود. قرن نوزدهم زمان کاربرد پرسهای هیدرولیک آبی بود و اوائل قرن بیستم را میتوان شروع و زمان توسعه هیدرولیکی روغنی در صنایع و تاسیسات صنعتی دانست.

 

سال 1905 پیدایش گیربکس هیدرواستاتیکی تا فشار 40 بار

سال 1910 پیدایش ماشین های پیستون شعاعی

سال 1922 پیدایش ماشین های شعاعی با دور سریع

سال 1924 پیدایش ماشین های پیستون محوری با محور مایل

سال 1940 پیدایش و تولید انواع مختلف وسائل و ابزار هیدرولیکی برای فشارهائی  بیش از 350 بار ، که بعضی از آن وسایل در حال حاضر بطور سری تولید میگردد.

 

توسعه وسیع و کاربرد هیدرولیک روغنی پس از جنگ جهانی دوم پدید آمد، و در اثر همین توسعه بسیاری از قطعات و لوازم هیدرولیک روغنی اکنون با رعایت استانداردهای لازم  تولید میگردند.

 

امتیازات هیدرولیک روغنی

تولید و انتقال نیروهای قوی توسط قطعات کوچک هیدرولیکی، که دارای وزن کمتری بوده و نسبت وزنی آنها نسبت به دستگاههای الکتریکی 1 به 10 میباشد.

امکان اتوماتیک کردن حرکات.

قابلیت تنظیم و کنترل قطعات هیدرولیکی

امکان سریع معکوس کردن جهت حرکت

نصب ساده قطعات بعلت استاندارد بودن آنها

مراقبت ساده دستگاهها و تاسیسات هیدرولیکی توسط مانومتر

تبدیل ساده حرکت دورانی به حرکت خطی رفت و برگشتی

قابلیت تنظیم غیر پله ئی نیرو ، فشار ، گشتاور و سرعت قطعات کار کننده

ازدیاد عمر کاری قطعات هیدرولیکی در اثر وجود روغن در این قطعات

استارت حرکت قطعات کارکننده هیدرولیکی، در زمانی که زیر بار قرار گرفته باشند.

 

معایب هیدرولیک روغنی

در مقابل این امتیازات، البته معایبی نیز در هیدرولیک دیده میشود. بزرگترین عیب هیدرولیک، افت فشار میباشد که در حین انتقال مایع فشرده پدید می آید.

خطر در موقع کار با فشارهای قوی، لذا توجه بیشتری باید به محکم و جفت شدن مهره ماسوره ها با لوله ها و دهانه تغذیه و مسیر کار قطعات کار کننده نمود.

راندمان کمتر مولدهای نیروی هیدرولیکی نسبت به مولدهای نیروی مکانیکی، بعلت نشت فشار روغن و همچنین افت فشار در اثر اصطکاک مایعات در لوله و قطعات بعلت قابلیت تراکمی روغن و همچنین نشت آن، امکان سینکرون کردن جریان حرکات بطور دقیق میسر نمی باشد.

گرانی قطعات در اثر بالا بودن مخارج تولید.

کاربرد هیدرولیک امروزه در اغلب صنایع بخصوص این صنایع متداول است:

ماشین ابزار، پرس سازی، تاسیسات صنایع سنگین، ماشین های راه و ساختمان و معادن، هواپیما سازی، کشتی سازی و تبدیل انرژی در تاسیسات هیدرولیکی.

 

نمایی از سیستم هیدرولیک برای افزایش نیرو

(پیستون A2 بزرگتر از A1 است و نیروی بالابرنده بیشتری را اعمال میکند)

 

 

 

 

نمایی درونی از یک فیلتر سیستم هیدرولیک بمنظور فیلتراسیون سیال در فرایند عملیاتی

 

 

 

ویژگیهای هیدرولیک روغنی

استفاده از هیدرولیک روغنی به طراحان ماشین امکانات جدیدی را داده ، که میتوانند به نحو ساده تری ایده و طرح خود را عملی سازند، بخصوص قطعات استاندارد شده هیدرولیک روغنی کمک بسیار جامعی در حل مسائل طراحان مینماید. امروزه طراح ماشین میتواند با کمک هیدرولیک روغنی مسایل پیچیده کنترل مکانیکی را بنحو ساده تری و در زمان کوتاه تری حل نموده و در نتیجه طرح را با مخازن کمتری عرضه نماید.

 

سرگذشت پنوماتیک(نیوماتیک)

پنيوما در زبان يوناني يعني تنفس باد و پنيوماتيك علمي است كه در مورد حركات و وقايع هوا صحبت مي كند امروزه پنيوماتيك در بين صنعتگران به عنوان انرژي بسيار تميز و كم خطر و ارزان مشهور است و از آن استفاده وافر مي كنند.

پنیوماتيك يكي از انواع انرژي هايي است كه در حال حاضر از آن استفاده زیاد در انواع صنايع مي شود و مي توان گفت امروزه كمتر كارخانجات يا مراكز صنعتي را مي توان ديد كه از پنيوماتيك استفاده نكند و در قرن حاضر يكي از انواع انرژي هاي اثبات شده اي است كه بشر با اتكا به آن راه صنعت را مي پيمايد.

 

سیستم پنوماتیک و قطعات آن

1.کمپرسور باد: که دارای مخزنی است که با مکیدن هوا داخل خود هوا را ذخیره میکند درست مانند سیلندر گاز اما با این تفاوت که درون سیلندر گاز متان وجود دارد ولی درون کمپرسور هوا است. کمپرسور هوا معمولا در تعمیرات خودرویی کابرد دارد.

2. سیلندر پنوماتیک: برای اینکه یک حرکت خطی یا دورانی تولید شود از سیلندر پنوماتیک استفاده می کنیم.

 

امتیازات اصلي انرژي پنيوماتيك

عامل اصلي كاركرد سيستم پنيوماتيك هواست و هوا در همه جاي روی کره زمين به وفور وجود دارد. هواي فشرده را مي توان از طريق لوله كشي به نقاط مختلف كارخانه يا مراكز صنعتي برای فعالیت سيستم هاي پنيوماتيك هدايت كرد.

هواي فشرده را مي توان در مخازن مخصوص انباشته و آن را انتقال داد يعني هميشه احتياج به كمپرسور نيست و مي توان از سيستم پنيوماتيك در مكان هايي كه امكان نصب كمپرسور وجود ندارد نيز استفاده نمود .

افزايش و كاهش دما اثرات مخرب و سوئي بر روي سيستم پنيوماتيك ندارد و نوسانات حرارتي از عملكرد سيستم جلوگيري نمي كند.

هواي فشرده خطر انفجار و آتش سوزي ندارد به اين دليل تاسيسات حفاظتي نياز نيست.

 

قطعات پنيوماتيك و اتصالات آن نسبتا ً ارزان و از نظر ساختماني قطعاتي ساده هستند لذا تعميرات آنها راحت تر از سيستم هاي مشابه نظير هيدروليك مي باشد.

هواي فشرده نسبت به روغن هيدروليك مورد مصرف در هيدروليك تميزتر است و به دليل اين تميزي از سيستم پنيوماتيك در صنايع دارويي و نظاير آن استفاده مي شود .

سرعت حركت سيلندرهاي عمل كننده با هواي فشرده در حدود 1 الي 2 متر بر ثانيه است و در موارد خاصي به 3 متر در ثانيه مي رسد كه اين سرعت در صنايع قابل قبول است و بسياري از عمليات صنعتي را مي تواند عهده دار شود.

 

عوامل سرعت و نيرو در سيستم پنيوماتيك قابل كنترل و تنظيم است .

عناصر پنيوماتيك در مقابل بار اضافه مقاوم بوده و به آنها صدمه وارد نمي شود مگر اينكه افزايش بار سبب توقف آنها گردد .

تعميرات و نگهداري سيستمهاي پنيوماتيك بسيار كم خطر است زيرا در انرژي هاي قابل مقايسه نظير برق خطر جاني و آتش سوزي و در هيدروليك انفجار و جاني وجود دارد اما در پنيوماتيك خطر جاني به صورت جدي وجود ندارد و آتش سوزي اصلا ً وجود ندارد و بدين دليل در صنايع جنگ افزارسازي از سيستم تمام پنيوماتيك استفاده مي شود .

 

 معايب سيستم پنيوماتيك

چون سيال اصلي مورد استفاده در سيستم پنيوماتيك هواي فشرده و جهت تهيه هواي فشرده بايد با كمپرسور آن را فشرده كرد همراه هواي فشرده شده مقداري رطوبت و ناخالصي هوا و مواد آئروسل وارد سيستم شده و سبب برخي خرابي در قطعات مي شود لذا بايد جهت تهيه هواي فشرده فيلتراسيون مناسب استفاده نمود .

هزينه استفاده از هواي فشرده تا حد معيني اقتصادي مي باشد و اين ميزان تا وقتي است كه فشار هوا برابر 7 بار و نيروي حاصله با توجه به طول كورس و سرعت حداكثر بين 20000 تا 30000 نيوتن مي باشد .به طور خلاصه مي توان گفت كه جهت قدرت هاي فوق العاده زياد مقرون به صرفه تر است از نيروي هيدروليك استفاده شود .

 

هواي مصرف شده در سيستم پنيوماتيك در هنگام تخليه از سيستم داراي صداي زيادي است كه اين مسئله نياز به كاربرد صدا خفه كن را الزامي مي كند.

به علت تراكم پذيري هوا به خصوص در سيلندر هاي پنيوماتيكي كه زير بار قرار دارند امكان ايجاد سرعت ثابت و يكنواخت وجود ندارد كه اين مسئله از معايب پنيوماتيك به شمار مي رود اما قابل ذكر است كه اخيرا ً يك نوع سيلندر كه بجاي شفت سيلندر از نوار لاستيكي استفاده مي كند ساخته شده است كه اين عيب را بر طرف مي كنند .

به طور كلي در مقايسه مزايا و معايب پنيوماتيك مي توان گفت با توجه به مزاياي بسيار نسبت به معايب كمتر مي توان از پنيوماتيك بعنوان يك انرژي شايسته در صنايع استفاده كرد به خصوص با توجه به مزيت تميزي سيستم تعمير و نگهداري راحت تر، نداشتن خطر جاني جهت اپراتورهای عملياتي و تعميراتي در سيستم كه در سيستم هاي ديگر نظير الكتريك و هيدروليك وجود ندارد ضمنا ٌ اين سيستم بي همتاست و گاهي فقط از اين سيستم در جهت عمليات توليدي بايد استفاده شود نظير: صنايع غذايي، دارويي، جنگ افزار كه حتما عمليات توليدي توسط سيستم پنيوماتيك انجام مي پذيرد.

 

انرژی مکانیکی اغلب توسط موتورهای احتراقی و یا الکتروموتورها تولید میگردد، در هیدروپمپها تبدیل به انرژی هیدرولیکی گشته و این انرژی از طریق وسائل هیدرولیکی به قطعات کار کننده هیدرولیکی منتقل میگردد، و از این قطعات کارکننده میتوان مجددا انرژی مکانیکی را بدست آورد.

 

کاربردهای هیدرولیک و پنوماتیک

1.    صنعت کشاورزی : که کشاورزدر ضمن راندن تراکتور می تواند از توان سیال استفاده کند و همچنین در دستگاه های نظیر خرمن کوب و کمباین وکلوخ شکن و میوه چین و ماشین حفاری و بیل مکانیکی.

2. خودرو سازی : تر مز هیدرولیک و فرمان هیدرولیک و تنظیم پنوماتیکی صندلی و همچنین در مراحل ساخت بدنه و شکل دادن به ورق خودرو که از پرسهای با تنهای مختلف استفاده می شود

3. صنایع هوانوردی: خلبان با کمک این سیستم ارابه های فرود و شهپرها و سکانهای عمودی و بالابرها را مهار می کند و بدنه هواپیما هم با پرسهای کششی ساخته می شود و جالب است که برای تست اینکه بدانند بدنه هواپیما سوراخ نشده باشد فشار باد را بین جداره های بدنه قرار میدهند در صورتی افت فشار دیده شود به این معنی است که نقطه ای از بدنه هواپیما سوراخ است. (تست هواپیما عبارت است از:  1.تست باد چرخها که 300 بار فشار است2.تست کلیه سیستم هیدرولیک هواپیما 3.تست بدنه هواپیما 4. دستگاه میول که برای تست هیدرولیک هواپیمای F14 )

4. صنایع دفاعی: در هدایت تانک نفر بر و هدایت موشک و در ناوها هدایت ناو و ...

5. صنایع غذای: کنسرو سازی و ظروف یکبار مصرف و ...

6. صنایع چوب: برش الوار و پردا خت سطوح مبلها

7. جا به جایی مواد (لیفتراک و جرثقیل و ...)

8. ماشین تراشکاری و CNC و نظیر این دستگاه ها

9. صنایع دریایی: بالا کشیدن تور از آب و کشیدن کشتی به ساحل و ......

10. معدن و حفاری: در ماشینهای معدن

11. در صنایع بسته بندی: پر کن شیشه ها ی نوشابه و ماشین چسب زنی و لفاف پیچی

12. کا غذ سازی: در این صنعت خمیر کاغذ باید از غلتک ها بگذرد و مهمترین هیدرولیک و پنوماتیک تنظیم غلطک ها است

13. صنعت نفت: پالا یشگاه ها

14. صنایع پلاستیک

15. صنعت چاپ

16. راه آهن و قطار شهری: تر مز قطار و درهای اتوماتیک جدید

17. لاستیک

18 . صنعت فولاد: فشار زیاد برای کشش آهن و یا فلز دیگر و تخلیه کوره ها که در ذوب آهن و فولاد مبارکه و...

19 . نساجی

20. و ...