ابتدا با تعاریف هیدرولیک و پنوماتیک شروع می کنیم:
مکانیک سیالات شاخه ای از علم است که به رفتار سیالات در حالت سکون و حرکت می پردازد. پنوماتیک شاخه ای از مهندسی است که از گاز یا هوای تحت فشار استفاده می کند.
هیدرولیک و پنوماتیک هر دو از توان سیال استفاده می کنند. هیدرولیک برای تولید، کنترل و انتقال نیرو با استفاده از مایعات تحت فشار استفاده می شود.
هیدرولیک چیست؟
سیال را می توان به عنوان ماده ای تعریف کرد که قابلیت جاری شدن داشته باشد و شکل خود را برای مدت طولانی حفظ نکند. سیالات این قابلیت را دارند که بسته به محیط اطراف شکل ظرف را به خود بگیرند و با برداشتن مانع در یک ناحیه وسیع جریان پیدا کنند.
در فیزیک، سیال ماده ای است که به طور مداوم تحت تنش برشی اعمال شده تغییر شکل می دهد. سیالات زیرمجموعه ای از فازهای ماده هستند که شامل مایعات، گازها، پلاسما و تا حدی جامدات پلاستیک می شود. سیالی مانند آب برای تبدیل انرژی هیدرولیک به انرژی مکانیکی برای انجام کارهای مفید استفاده می شود.
در صنعت گرمایش و تهویه مطبوع (HVAC)، مایعی مانند آب برای انتقال گرما از یک منطقه به منطقه دیگر استفاده می شود. سیال عنصر اصلی یک سیستم هیدرولیک است که از قانون پاسکال برای دادن توان سیال پیروی می کند.
نمونه هایی از سیستم های هیدرولیک: گاز انبرهای نجات، بالابرهای کمپرسی، تفنگ های آبی، لیفتراک ها، جرثقیل ها و غیره.
مزایای هیدرولیک
- به طور کلی، نگه داری آن 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 آن دارد.
- مایع انرژی تامین شده را جذب نمی‌کند.
- با استفاده از اهرم های ساده و دکمه ها به راحتی می توان آن را کنترل کرد. اپراتور یک سیستم هیدرولیک به راحتی می تواند راه اندازی، توقف و یا سرعت آن افزایش یا کاهش یابد.
پنوماتیک چیست؟
پنوماتیک شاخه ای از فیزیک یا تکنولوژی است که به خواص مکانیکی گازها می پردازد. پنوماتیک همچنین می تواند به عنوان شاخه ای از توان سیال تعریف شود که در آن از گاز به عنوان سیال استفاده می شود. دو نوع گاز مانند هوای فشرده و نیتروژن در سیستم های پنوماتیکی 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.
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، کانتینر و لوله ها آسان است.
- کار با آن آسان است
- کنترل بالای قابلیت فشار، سرعت و نیرو
- نیاز به تعمیر و نگه داری کم
- ویژگی ضد انفجار محیط
- هزینه آن در مقایسه با سایر سیستم ها پایین است
- ویژگی ضد حریق محیط
- امکان کنترل از راه دور آسان و قابل اعتماد
کاربرد سیستم های پنوماتیک
- استفاده برای بسته بندی
- استفاده برای پر کردن (Filling)
- در حفاری، بالابری، منگنه زنی، بست کاری، مونتاژ و پرچ کردن کاربرد دارد
- باز و بسته کردن درها
- مورد استفاده در ربات های صنعتی
- چکش های آهنگری و سفت کننده های مهره
- در چکش های پرچکاری استفاده می شود
- در فرآیندهای شکل دهی فلز استفاده می شود
- استفاده در انواع مختلف تجهیزات و کنترلرهای منطقی
تفاوت بین هیدرولیک و پنوماتیک
در هیدرولیک و پنوماتیک، هیدرولیک مایع و پنوماتیک گاز است. تفاوت اصلی بین این دو این است که سیستم های هیدرولیک از مایعاتی مانند آب و روغن برای انتقال نیرو استفاده می کنند در حالی که سیستم های پنوماتیک از هوا برای انتقال نیرو استفاده می کنند.
در هیدرولیک، مایعات نسبتا تراکم ناپذیر هستند. مایعات جرم مخصوص بالایی دارند و دارای سطح آزاد هستند. برای ذخیره روغن از مخزن استفاده می شود.
در پنوماتیک، گازها به راحتی قابل تراکم هستند، جرم مخصوص بسیار پایینی دارند و دارای سطح آزاد نیستند. در یک سیستم پنوماتیک، هوا را می توان به سادگی از محیط بیرون گرفت و با استفاده از یک فیلتر تصفیه کرد.
سیستم های هیدرولیک برای نیروی زیاد و در جاهایی که در آن به استحکام نیاز است استفاده می شود. نسبتا آهسته حرکت می کنند اما می توانند بارهای بیشتری را تحمل کنند. نصب آن ها پیچیده است و هزینه تعمیر و نگهداری بالایی دارند
سیستم های پنوماتیک برای نیروهای نسبتا کمتر، حرکت سریع تر و جاهایی که استحکام لازم نیست استفاده می‌شوند. 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 آن نیز کمتر است.
نمونه هایی از سیستم های پنوماتیک و اجزای آن
- کمپرسورهای هوا و ترمزهای بادی
- موتورهای بادی در وسایل نقلیه ای که با نیروی پنوماتیک کار می کنند
- موتورهای هوای فشرده و وسایل نقلیه هوای فشرده
- سلاح ضد هوایی پنوماتیک
- سیستم های کنترل HVAC
- عملگر پنوماتیکی، تفنگ بادی، سیلندر، موتور و لاستیک
- ابزار پنوماتیک: جک همر، تفنگ میخکوب
- رگلاتور فشار، سنسور، سوئیچ پنوماتیک
- پمپ خلاء
