بلاگ

سیستم های هیدرولیک و پنوماتیک چیست ؟

مقدمه ای بر تجهیزات و سیستم های اصلی

توان سیال که از آن میتوان برای گرفتن یا حرکت دادن اجسام ، وارد آوردن نیرو و یا مهار یک عمل یا یک دسته عملیات استفاده کرد ، دامنه کاربرد گسترده ای دارد .

مثلا در صنایع از توان سیال برای سوار کردن قطعات خودرو ، دستگاه ها و ماشین های سنگین استفاده می شود.

در مقیاس های کوچک تر ولی با همان میزان اهمیت ، از توان سیال برای کنده کاری با چکش بادی استفاده می کنند.

همچنین برای متوقف کردن خودروها نیزاستفاده میشود.

به بیان ساده تر هنگامی که پدال ترمز فشرده می شود سیال یا همان روغن در مسیر لوله ها جریان می یابد .

به دیسک های ترمز و کفشک ها فشار وارد می کند .

آنها را با کاسه چرخ درگیر میکند و در نتیجه خودرو متوقف می شود.

مجموعه پیشرفتهای فنون در عصر فضا و کامپیوتر در سالهای اخیر سرعت و کارآیی سیستم های سنگینی را به گونهای چشمگیر دگرگون ساخته است .

ولی مبانی حاکم بر همه دستگاه ها و اجزای گوناگون همچنان ثابت است .

 

سیستم های هیدرولیکی و پنوماتیکی

به طور کلی در سیستم ها و دستگاه ها ، سیالات گوناگونی را می توان به کار برد.

از واژه هیدرولیک مفهوم مایع تداعی میشود. مثلا توربین هیدرولیک نوعی توربین است که با آب سر و کار دارد.

سیستم هیدرولیکی با آب ، روغن یا مایعات دیگر کار میکند.

در سیستمهای هیدرولیکی در کنار مایع از هوای فشرده یا برخی گازها و سیالات تراکم پذیر هم می توان استفاده کرد.

روغن و هوای فشرده دو سیالی هستند که عملا در بسیاری از سیستم ها به کار میرود.

بنابراین منظور از واژه سیال در این کتاب روغن و یا هوا است. سیستمی که با روغن کار کند اصطلاحا هیدرولیکی وی که با هوای فشرده کار کند پنوماتیکی نامیده می شوند .

سیستم های هیدرولیکی

شکل زیر نمونه ای از سیستم هیدرولیکی را نشان می دهد . روغن درون مخزن از صافی می گذرد و از راه لوله به پمپ می رسد پمپ را میتوان با موتور الکتریکی ، موتور هوایی ، توربین گازی یا موتور درون سوز به کار انداخت فشار روغن در پمپ افزایش می یابد و در خروجی پمپ ممکن است تا ۳۵۰ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع ( حدود پنج تا پنج هزار پوند بر اینچ مربع ) برسد.

روغن پرفشار در شبکه لوله ها از شیرآلات هیدرولیک کنترل عبور می کند . این شیر را می توان برای تغییر دبی جریان روغن به کاربرد برای محافظت سیستم از خطر افزایش فشار از شیر اطمینان استفاده میشود این شعر را میتوان برای فشار بیشینه مطمئن دلخواه تنظیم کرد اگر فشار سیال در سیستم شروع به افزایش کند و از فشار تنظیم شده شیراطمینان بالاتر رود ، شیر اطمینان باز می شود و روغن اضافی را به مخزن تخلیه میکند بدین ترتیب از وارد آمدن آسیب به دستگاه یا محیط اطراف آن جلوگیری میشود.

روغن وارد شده به سیلندر که جهت ورود آن را شیر کنترل جهت تعیین می کند بر روی پیستون عمل می کند و با وارد کردن فشار بر سطح پیستون موجب وارد آمدن نیرو بر میله پیستون می شود. نیروی میله پیستون می تواند موجب حرکت بار یا دستگاه شود. روغن برگشتی از طرف دیگر سیلندر به مخزن باز میگردد. این روغن ممکن است دارای ذرات معلق فلزی و غیرفلزی باشد که بخشی در مخزن ته نشین و بخشی در صافی گرفتار می شوند. هر یک از واحدهای گفته شده در سیستم هیدرولیکی مانند پمپ ، شیر ، سیلندر و صافی را یک جز سیستم می نامند.

مزایای به کارگیری روغن به عنوان سیال عامل بدین قرار است:روغن موجب روانکاری عناصر لغزشی مانند اجزای پیستون در داخل سیلندر میشود و از زنگ زدن اجزا جلوگیری میکند و به آسانی در دسترس است روغن مایعی است که در سیستم هیدرولیکی و در هنگام تغییر فشار ناشی از حرکت و جریان روغن از یک نقطه به نقطه دیگر سیستم تغییر، حجم نمی دهد و اگر سیستم به طور کامل از روغن پر شده باشد ، جریان روغن میتواند بسیار دقیق حرکت پیستون را مهار کند.

در سیستم هیدرولیکی نشان داده شده در شکل زیر اگر فشار درون سیلندر ۱۰۰ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع معادل ۱۵۰۰ پوند بر اینچ مربع و سطح پیستون که فشار بر آن وارد میشود ، ۱۷ سانتی متر مربع (حدود ۲ اینچ مربع) فرض شود ، نیروی وارد بر پیستون برابر با ۱۳۰۰ کیلوگرم نیرو (حدود ۳۰۰۰ پوند نیرو) خواهد بوداین مثال نشان میدهد که با سیلندری کوچک و در فضای اندک نیز می توان نیروی قابل ملاحظه ای ایجاد کرد در عمل مزیت مهم سیستم هیدرولیکی ایجاد نیرو های بزرگ در فضای محدود است .

سیستم های پنوماتیکی

شکل زیر نمونه ای از سیستم پنوماتیکی را که از هوای فشرده استفاده می‌کند نشان میدهد.  هوا از محیط اطراف به درون کمپرسور مکیده می‌شود ، کمپرسور فشار آن را می افزاید.  کشار هوا در خروجی کمپرسور می تواند به ۶ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع معادل ۹۰ پوند بر اینچ مربع به بیش از فشار اتمسفر برسد (  فشار نسبی ۶ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع).  کمپرسور هوا معمولاً با موتور برقی یا موتور درون سوز به حرکت در می آید در راهسازی از کمپرسور سیار که با موتور دیزل یا بنزینی کار میکند بهره می برند. شیر اطمینان در خروجی کمپرسور فشار را کنترل می‌کند و افزایش خطرناک فشار جلوگیری می کند. صافی ذرات معلق را از هوا جدا می کند و روغن زن مقداری روغن به صورت گرد به هوا اضافه می‌کند تا سطوح اجزای لغزشی مانند پیستون و دیواره سیلندر روانکاوی شوند.

هوای فشرده روی سطح پیستون فشار وارد می‌کند و نیرویی روی میله پیستون ایجاد می‌کند که این نیرو می‌تواند موجب حرکت بار یا دستگاه شود. شکل زیر پیستونی را با حرکت خطی نشان میدهد.  سیلندر هوایی یا موتور هوایی را می توان به ابزار و عناصر گردان تجهیز کرد.  مزایای هوای فشرده از این قرار است که: ابزار بادی جرقه ایجاد نمی‌کند و کاربرد آن در محیط های انفجاری خطرناک نیست.  در محیط‌های مرطوب و نمناک می‌توان بدون خطر برق گرفتگی از ابزار بادی استفاده کرد.  ابزار بادی تنها ابزار قابل استفاده در برخی عملیات  معدنکاری به شمار می‌آید.  هوا به آسانی در دسترس است. از آنجایی که هوا را میتوان قبل از استفاده در مخزن ذخیره کرد با استفاده از یک کمپرسور کوچک و پر کردن مخزن بزرگ می توان مقادیر زیادی هوای فشرده را در زمان دلخواه به کار گرفت . در سیستم هوای فشرده برخلاف سیستم هیدرولیکی نیازی به خط برگشت سیال نیست و در واقع مخزن اصلی نیازی به خط برگشت ندارد. به عبارت دیگر مخزن اصلی همان هوای آزاد میباشد.

 

ارسال نظر شما

11 − 9 =