سیستم های هیدرولیک و پنوماتیک در اتوماسیون صنعتی

سیستم های هیدرولیک و پنوماتیک در اتوماسیون صنعتی

در دنیای مکانیک و مهندسی، راه های مختلفی برای ایجاد حرکت و انجام کار وجود دارد. دو تا از قدیمی ترین، رایج ترین و اساسی ترین روش ها هیدرولیک و پنوماتیک هستند. هر دو بر اصول مشابهی از فیزیک و حرکت تکیه می کنند، اما به روش های مختلف به آن دست می یابند. ما نگاهی به این دو فرآیند خواهیم انداخت و متوجه خواهیم شد که تفاوت های اصلی بین آنها و همچنین برخی از کاربردهای عملی چیست. بنابراین، بیایید به بررسی این دو سیستم بپردازیم.آموزشگاه فنی حرفه ای فن آموزان دوره های تخصصی آموزش تابلو برق ، آموزش plc را از پایه تا پیشرفته بصورت عملی در کارگاههای مجهز برگزار می کند. تمامی دوره ها تحت نظارت سازمان فنی حرفه ای کشور و با اعطای مدرک معتبر برگزار می شود. برای دریافت اطلاعات بیشتر با ما تماس بگیرید
هیدرولیک چیست؟

سیال را می توان به عنوان ماده ای تعریف کرد که قابلیت جاری شدن دارد و شکل خود را برای مدت طولانی حفظ نمی کند. سیالات این قابلیت را دارند که بسته به محیط اطراف شکل ظرف را به خود بگیرند و با برداشتن محیط در یک منطقه وسیع جریان پیدا کنند.

سیستم هیدرولیک

در فیزیک، سیال ماده ای است که به طور مداوم تحت تنش برشی اعمال شده تغییر شکل می دهد. سیالات زیر مجموعه ای از فازهای ماده هستند و شامل مایعات، گازها، پلاسما و تا حدی جامدات پلاستیکی هستند. سیالی مانند آب برای تبدیل انرژی هیدرولیک به انرژی مکانیکی برای انجام کارهای مفید استفاده می شود.

در صنعت گرمایش، تهویه مطبوع (HVAC)، مایعی مانند آب برای انتقال گرما از یک منطقه به منطقه دیگر استفاده می شود. سیال عنصر اولیه یک سیستم هیدرولیک است که از قانون پاسکال برای دادن قدرت سیال پیروی می کند.

نمونه هایی از سیستم های هیدرولیک می توان به بالابرهای کمپرسی، تفنگ های آبی، لیفتراک ها، جرثقیل ها و غیره اشاره نمود.
مزایای هیدرولیک

به طور کلی، نگهداری سیستم های هیدرولیک ساده، ایمن و از نظر اقتصادی راحت تر است. سیستم های هیدرولیک در مقایسه با سیستم های مکانیکی و الکتریکی از قطعات متحرک کمتری استفاده می کنند.
در مقایسه با پنوماتیک، بسیار پاسخگو است و قدرت بیشتری نسبت به پنوماتیک ها تامین می کند.
مایع هیچ یک از انرژی عرضه شده را جذب نمی کند.
با استفاده از اهرم های ساده و دکمه های فشاری به راحتی می توان آن را کنترل کرد. اپراتور یک سیستم هیدرولیک به راحتی می تواند راه اندازی، توقف، افزایش سرعت و کاهش سرعت را انجام دهد.

کاربردهای هیدرولیک

صنعتی: الکتروهیدرولیک مکانیزمی است که برای کنترل کاربردهای صنعتی هیدرولیک استفاده می شود. پاسخگویی دقیق و سریع مزیت این امر است. ماشین آلات پردازش پلاستیک، کاربردهای فولادسازی و استخراج فلزات اولیه، خطوط تولید خودکار، صنعت ماشین ابزار، صنایع کاغذ، لودر، سنگ شکن، پرس، ماشین آلات صنعت نساجی و غیره از نمونه های هیدرولیک صنعتی هستند.

هیدرولیک متحرک: در هیدرولیک متحرک، سیستم هیدرولیک به صورت دستی کنترل می شود. تجهیزات ساختمانی و ساختمانی مانند جرثقیل، بیل مکانیکی، بیل مکانیکی، تجهیزات جابجایی زمین و غیره، تراکتورها، سیستم های آبیاری، تجهیزات جابجایی مواد، تجهیزات حفاری تونل، تجهیزات ریلی و غیره نمونه هایی از هیدرولیک متحرک هستند.

خودرو: هیدرولیک کاربردهای جالب بسیاری در صنعت خودرو دارد. بیشتر کار مهم با استفاده از اصل هیدرولیک است. فرمان برقی، کمک فنر، شیشه جلو و ترمز از کاربردهای رایج هیدرولیک در خودروها هستند. بالابرهای دو پستی و بالابرهای چهار پستی در صنعت خودرو برای بالا بردن وسایل نقلیه برای سرویس و بازرسی استفاده می شوند.

کاربردهای دریایی: هیدرولیک نقش مهمی در حفظ ثبات و کنترل کشتی ها دارد. چرخ دنده های فرمان، پیشرانه های کمان و عقب، سیستم های تعمیر و نگهداری موتورخانه شامل پمپ ها و جک ها، ماشین آلات عرشه مانند جرثقیل ها، وینچ ها، پوشش های دریچه، درام های پهلوگیری و غیره نمونه هایی از هیدرولیک در صنایع دریایی هستند.

کاربردهای هوافضا: هواپیماها، موشک ها، سفینه های فضایی و … از سیستم های هیدرولیک برای کاربردهای مختلف استفاده می کنند. صنعت هوافضا از هیدرولیک برای تنظیم بال ها، عقب نشینی و گسترش ارابه های فرود، باز و بسته شدن درها، ترمزها، فرمان و غیره استفاده می کند.

استخراج از معادن: شکستگی هیدرولیک یکی از فناوری های پیشرفته معدنی است که برای استخراج گازها/روغن های بلااستفاده از زیر سطح زمین استفاده می شود. در این روش، مخلوطی با فشار بالا از آب، ماسه و سایر افزودنی های شیمیایی به داخل شکاف ها منتقل می شود.
پنوماتیک چیست؟

پنوماتیک شاخه ای از فیزیک، مکانیک یا فناوری است که به خواص مکانیکی گازها می پردازد. پنوماتیک همچنین می تواند به عنوان شاخه ای از قدرت سیال تعریف شود که در آن از گاز به عنوان سیال استفاده می شود. دو نوع گاز در سیستم های پنوماتیکی مانند هوای فشرده و نیتروژن استفاده می شود. هوای فشرده مخلوطی از تمام گازهای موجود در جو است. عرضه نامحدود هوا و سهولت تراکم، هوای فشرده را به پرمصرف ترین سیال برای سیستم های پنوماتیک تبدیل کرده است.

بیایید با یک مثال شروع کنیم، به منفجر کردن یک بالون در کودکی و رها کردن آن فکر کنید. وقتی در اتاق پرواز می کرد صداهای خنده دار می خندید. این یک مثال اساسی از پنوماتیک است. هوای محبوس شده و فشرده شده در بالون زمانی که هوا را آزاد کردید تبدیل به انرژی جنبشی شد. هوا به حرکت بالون نیرو می داد. اما برای کاربردهای عملی تر پنوماتیک، می توانیم به گاراژهای خودکار نگاه کنیم. ابزارهایی که مکانیک ها برای برداشتن لاستیک ها و تعمیر موتورها استفاده می کنند از پنوماتیک استفاده می نمایند. آنها از هوای فشرده برای حرکت دادن یک محرک در داخل ابزار استفاده می کنند که به نوبه خود کار می کند. در برخی از کاربردها، کنترل جریان هوا مهم می شود.

سیستم پنوماتیک

مهمترین جنبه، کنترل جریان هوا است. به عنوان مثال، در تجهیزات پزشکی که از پنوماتیک استفاده می کنند، می خواهید از ثابت بودن جریان هوا هنگام ورود و خروج از ابزار اطمینان حاصل کنید. دریچه های متناسب پنوماتیک به این امر کمک می کنند. آنها جریان هوای ورودی را کنترل می کنند و آن را تنظیم می نمایند تا مطمئن شوند که با سرعت مورد نظر از دریچه خارج می شود.
مزایای سیستم پنوماتیک

برخی از مزایای اصلی سیستم های پنوماتیک به شرح زیر است:

در دسترس بودن هوا
تراکم پذیری هوا
حمل و نقل هوای فشرده در مخازن تحت فشار، ظروف و لوله ها آسان است.
در ساخت و ساز ساده و کار با آن آسان است.
کنترل توانایی فشار، سرعت و نیرو بالاست.
تعمیر و نگهداری کم است.
ویژگی ضد انفجار محیط.
هزینه در مقایسه با سایر سیستم ها پایین است.
ویژگی ضد حریق محیط.
امکانات آسان اما قابل اعتماد در کنترل از راه دور.

کاربردهای پنوماتیک

خودرو: صنعت خودرو از سیستم های پنوماتیک برای جدا کردن لاستیک خودرو، پر کردن هوای فشرده در لاستیک، رنگ آمیزی خودرو، باز و بسته شدن درها، ترمزهای بادی در وسایل نقلیه سنگین و غیره استفاده می کند.

حمل و نقل کالا: پنوماتیک برای حمل و نقل کالا از قفسه به مکان های دیگر در داخل شرکت استفاده می شود. در صورت فشار دادن دکمه، سیلندر مورد روی قفسه را به داخل تسمه متحرک فشار می دهد.

کاربردهای صنعتی: جابجایی مواد، حفاری، اره کردن، پرکردن، بسته بندی، گیره، جابجایی و غیره از کاربردهای کلی سیستم پنوماتیکی است.
اجزای تشکیل دهنده ماشین های هیدرولیک و پنوماتیک

هیدرولیک

این سیستم ها بسته به کاربرد آن می توانند پیچیده باشند، اما به طور کلی، اینها اجزای اصلی هستند:

مخزن – حاوی مایع، معمولا روغن هیدرولیک است
پمپ – مایع را وارد سیستم می کند
موتور – منبع برق برای به حرکت درآوردن پمپ
سوپاپ ها – جهت، فشار و سرعت جریان مایع را کنترل می کند
محرک – انرژی مایع را به نیروی مکانیکی یا گشتاور تبدیل می کند
لوله کشی – مایع را از یک منطقه به منطقه دیگر می برد

پنوماتیک

این سیستم‌ ها می‌ توانند از پیستون ‌های ساده هوادار گرفته تا تجهیزات با محرک ‌های متعدد برای ماینینگ متغیر باشند. به طور کلی، متداول ترین اجزا عبارتند از:

کمپرسور : هوای معمولی را به PSI بالاتر (پوند بر اینچ مربع) فشرده می کند.

مخزن هوا : هوای تحت فشار ایجاد شده توسط کمپرسور را ذخیره می کند

شیر : جریان هوا را کنترل می کند تا هوا در سطح فشار مناسب برای تجهیزات پنوماتیک مورد استفاده آزاد شود.

محرک : انرژی ذخیره شده را به انرژی جنبشی تبدیل می کند

سیلندر : از فشار هوا حرکت و نیرو ایجاد می کند

خطوط تغذیه یا لوله خرطومی : هوای فشرده را به قطعات تامین می کند
تفاوت بین هیدرولیک و پنوماتیک

در زیر چندین تفاوت اصلی بین هیدرولیک و پنوماتیک وجود دارد:

در هیدرولیک و پنوماتیک، هیدرولیک مایع و پنوماتیک گاز است. و تفاوت اصلی بین این دو این است که سیستم های هیدرولیک از مایعاتی مانند آب و روغن برای انتقال نیرو استفاده می کنند. جایی که سیستم های پنوماتیک از هوا برای انتقال نیرو استفاده می کنند.
در هیدرولیک، مایعات نسبتاً تراکم ناپذیر هستند. مایعات جرم مخصوص بالایی دارند و سطح آزاد دارند. برای ذخیره روغن از مخزن استفاده می شود. در پنوماتیک، گازها به راحتی قابل تراکم هستند.
جرم مخصوص بسیار پایینی دارند و گازها سطح آزاد ندارند. در یک سیستم پنوماتیک، هوا را می توان به سادگی از محیط بیرون کشید و با استفاده از فیلتر تصفیه کرد.
سیستم های هیدرولیک برای نیروی زیاد و در جاهایی که سفتی در موقعیت لازم است استفاده می شود. آنها نسبتا آهسته حرکت می کنند اما می توانند بارهای بیشتری را تحمل کنند. نصب پیچیده است و هزینه تعمیر و نگهداری بالا است.
سیستم‌ های پنوماتیک برای نیروهای نسبتاً کمتر، حرکت سریع ‌تر و جاهایی که سختی لازم نیست استفاده می ‌شوند. آنها بدون توجه به مقاومت در برابر ضربه یا بار، نیروی بسیار کنترل شده ای دارند. نصب این سیستم پیچیدگی کمتری دارد و هزینه نگهداری کمتری نیز دارد.