این روز‌ها نیاز مبرمی در صنعت به سیستم‌های هیدرولیک و پنوماتیک وجود دارد. به جای سیستم‌های مکانیکی قدیمی، از این سیستم‌ها که در انواع مختلفی مانند پمپ هیدرولیک دنده‌ای و پیستونی، جک پنوماتیک، جک هیدرولیک، پمپ پنوماتیک و… که دارای سرعت و عملکرد بالاتری هستند، در صنعت استفاده میشود.
قبل از پرداختن به این موضوع ابتدا مقاله هیدرولیک چیست را مطالعه کنید تا تفاوت این سیستم و پنوماتیک را بهتر درک کنید. اگر بخواهیم وظیفه اصلی سیستم‌های هیدرولیکی و پنوماتیکی را برای شما بیان کنیم، وظیفه آنها تبدیل انرژی به حرکت مکانیکی است.البته این سیستم‌ها کاربردهای فراوانی دارند. در این مطلب سعی داریم شما را با تفاوت سیستم‌های هیدرولیک و پنوماتیک آشنا کنیم و کاربردهای این سیستم‌ها را برای شما بیان کنیم. تا انتهای این مطلب همراه ما باشید.
بررسی تفاوت سیستم های هیدرولیک و پنوماتیک
سیستم‌های هیدرولیک و پنوماتیک در کنار شباهت‌های بسیاری که با هم دارند، تفاوت‌هایی نیز دارند. اما تفاوت اصلی و کلیدی این دو سیستم بر اساس تعاریف سایت های معتبری همچون alldifferences :
تفاوت کلیدی بین سیستم های هیدرولیکی و سیستم های پنوماتیک این است که در سیستم هیدرولیک مایع / روغن برای انتقال قدرت استفاده می شود، در حالیکه در سیستم پنوماتیک گاز فشرده شده برای انتقال قدرت استفاده می شود.
در اینجا می‌خواهیم ۶ مورد از تفاوت‌های این دو سیستم را برای شما بیان کنیم:
1- تفاوت در عنصر عامل یا ماده اصلی عمل کننده
روغن هیدرولیک به عنوان عنصر عمل‌کننده در سیستم‌های هیدرولیک می‌باشد. این روغن تراکم‌ناپذیر می‌باشد. در انواع مختلف موجود می‌باشد که برای کاربردهای گوناگون از آن استفاده میشود. اما در سیستم‌های پنوماتیک، عنصر عمل‌کننده، هوای فشرده می‌باشد که این هوای فشرده به صورت یک نوع گاز می‌باشد که تراکم پذیر است.
2- تفاوت سیستم‌های هیدرولیک و پنوماتیک در فشار کاری
یکی از مهم‌ترین پارامتر‌ها در سیستم‌های هیدرولیک و پنوماتیک، فشار کاری سیستم می‌باشد. در این سیستم‌ها، فشار کاری اصولا با واحد bar اندازه‌گیری سنجش میشود. فشار کاری در سیستم‌های پنوماتیک در رنج پایین‌تری نسبت به سیستم‌های هیدرولیک می‌باشد.
سیستم‌های هیدرولیک فشار کاری بالاتری دارند. اصولا فشار کاری تا حد ۱۶bar برای سیستم‌های پنوماتیک مناسب‌تر است. اما در سیستم‌های هیدرولیک این فشار از ۵۰bar تا ۳۰۰bar متغیر می‌باشد. البته در شرایط خاص از فشار کاری ۴۰۰bar تا ۷۰۰bar و یا بیشتر نیز استفاده میشود.
3- تفاوت سیستم‌های هیدرولیک و پنوماتیک در مدار باز یا بسته
مدار‌ها در سیستم هیدرولیک به شکل سیکل یا مدار بسته عمل خواهند کرد. به این نحو که یک مخزن در این سیستم‌ها وجود دارد که مقدار مشخصی روغن هیدرولیک در آن نگهداری میشود. این روغن توسط پمپ‌های هیدرولیک از داخل مخزن به درون سیستم پمپ میشود، بعد از پایان کار دوباره از راه مسیر‌های برگشت به مخزن باز‌می‌گردد، و به شکل یک مدار بسته عمل می‌کند.
در مقابل آن سیستم‌های پنوماتیک به نوع دیگری عمل می‌کنند. در این سیستم‌ها، از طریق کمپرسور‌هایی که وجود دارند، با مکش هوای محیط، آن را متراکم و فشرده کرده و به درون سیستم هدایت می‌کنند. بعد از پایان کار، بار دیگر این هوا به سیستم باز نمی‌گردد و در محیط تخلیه میشود. در نتیجه سیستم‌های پنوماتیک، سیکل باز یا مدار باز هستند. به همین علت در سیستم‌های پنوماتیک، مخازنی که مقدار مشخصی هوا را نگهداری می‌کنند وجود ندارد.
4- دست یافتن به موقعیت دقیق عملگر‌ها
سیلندر‌ها و موتور‌های هیدرولیکی و پنوماتیکی، به عنوان عملگر‌های نهایی در سیستم‌های هیدرولیکی و پنوماتیکی شناخته می‌شوند. با کمک توان پنوماتیکی و هیدرولیکی، این عملگر‌ها در سیستم کاری را انجام می‌دهند.
برای مثال در یک دستگاه بالابر هیدرولیک، سیلندر هیدرولیک، عملگر سیستم می‌باشد که آن را حرکت می‌دهد. یک دستگاه پرس ظرف را در نظر بگیرید که با سیستم پنوماتیک عمل خواهد کرد، که در آن سیلندر‌های پنوماتیکی همان عملگر سیستم هستند و برای انجام عملیات پرس و شکل دادن به ظروف، قالب سنبه را پایین و بالا می‌برند.
در بالابر همانطور که گفتیم سیستم حرکت‌دهنده آن هیدرولیک است. به دلیل این که روغن هیدرولیک تراکم‌ناپذیر می‌باشد، در موقعیت‌های مختلف، حرکت سیلندر را با دقت زیادی می‌توان تعیین کرد. به طور مثال اگر ارتفاع کورس بالابر هیدرولیک ۵ متر باشد، در ارتفاع‌‌های مختلفی همچون ۲ و ۳ متری نیز قادر خواهید بود یک نقطه توقف برای آن تعیین کنید.
اما سیلندر‌های پنوماتیک، قادر به این کار نخواهند بود. حرکت در سیلندر‌های پنوماتیک به علت تراکم‌پذیر بودن هوا، بریده بریده بوده و با نوسان همراه است. در توقف نیز اندکی تاخیر خواهد داشت. به همین علت اگر در بالابر، از سیلندر پنوماتیک به جای سیلندر هیدرولیک استفاده کنیم، نقطه دقیق توقف را نمی‌توانیم تعیین کنیم، حتی ممکن است از نقطه تعیین شده توسط ما عبور کند. علت این تفاوت در روغن هیدرولیک و هوای فشرده است.
برای خرید سیلندر پنوماتیک کلیک کنید
5- تفاوت در میزان آلودگی محیط
به این علت که در سیستم‌های هیدرولیک از روغن استفاده میشود، احتمال آلودگی در محیط بسیار بالاست. در صورتی که در سیستم‌های پنوماتیک به این علت که عامل اصلی در آنها هوا می‌باشد، احتمال بروز آلودگی در محیط وجود ندارد. در صنایع بهداشتی و دارویی و همچنین صنایع غذایی که رکن اساسی در آنها بهداشت می‌باشد، اصولا از سیستم‌های پنوماتیک استفاده میشود.
6- بررسی سیستم‌های هیدرولیک و پنوماتیک از لحاظ ایمنی
نکته دیگری که در مورد تفاوت سیستم‌های هیدرولیک و پنوماتیک، می‌توان به آن اشاره کرد ایمنی است. در نقاط حساس مانند صنایع پتروشیمی و محیط‌های نظامی به این علت که نباید خطر انفجار در آنجا وجود داشته باشد، سیستم پنوماتیک انتخاب مناسب‌تری خواهد بود، به این علت که می‌توان با استفاده از قطعاتی، در مجموعه، برق را حذف کرد و از شیر‌های بادی مخصوصی استفاده کرد که دریافت فرمان در آنها از طریق باد می‌باشد.
بررسی نحوه کار سیستم‌های هیدرولیکی
در ادامه مطلب تفاوت سیستم‌های هیدرولیک و پنوماتیک ، لازم است شما را سیستم هیدرولیکی آشنا کنیم. یکی از شاخه‌های مکانیک سیالات، سیستم هیدرولیک می‌باشد. وظیفه سیستم هیدرولیک، تبدیل کردن نیروی اولیه کم به نیروی خروجی شدید است. هیدرولیک علمی است که بر پایه فشار مایعات پایه گذاری شده است.
هیدرولیک از مایعات تحت فشار و اجزای مکانیکی، برای تولید، کنترل و انتقال قدرت استفاده می‌کند. در سیستم‌های هیدرولیک، روغن به عنوان جزء اصلی، کارایی دارد. اصول اساسی که در مایعات هیدرولیک وجود دارند، عبارتند از:
- مایعات در هیدرولیک شکل مخصوصی برای خود ندارند و روغن در هر مجرایی با هر اندازه و شکلی جریان پیدا می‌کند.
- مایعات در هیدرولیک تراکم‌ناپذیرند. همچنین این مایعات زمانی که تحت فشار قرار بگیرند، در تمام جهات، فشار را منتقل می‌کنند.
- اصل دیگری که در مورد مایعات در هیدرولیک می‌توان به آن اشاره کرد این است که، دارای قابلیت افزایش نیرو هستند و نیروی انجام دهنده کار را بسیار افزایش می‌دهد.
از اجزای سیستم هیدرولیک، پمپ، سیلندر، شیر یک طرفه، مخزن، شیر کنترل، شیر فشار شکن می‌باشد. جریان روغن توسط پمپ به وجود می‌آید.
می‌توان گفت که پمپ، نیروی مکانیکی را به توان هیدرولیکی تبدیل می‌کند. سیلندر نیز یک نوع عملگر هیدرولیکی می‌باشد و از جریان روغن برای انجام کار و تبدیل توان هیدرولیکی به نیروی مکانیکی استفاده می‌کند. از شیر‌های یک طرفه نیز برای نگه داشتن روغن در سیلندر، در بین کورس و جلوگیری از بازگشت روغن به مخزن در زمان کورس استفاده میشود.
از مخزن نیز برای نگهداری روغن استفاده میشود. زمانی که پمپ احتیاج به روغن بیشتری داشته باشد، روغن از طریق مخزن به پمپ وارد میشود و روغن بازگشتی به درون مخزن هیدرولیک منتقل میشود. شیر‌های کنترل نیز برای مشخص کردن مسیر روغن است. شیر فشار شکن نیز در برابرفشار‌های قوی از سیستم حفاظت می‌کند.
همچنین بخوانید : اجزای سیستم های هیدرولیک کدامند ؟
مزایا و معایب سیستم‌های هیدرولیکی
از مزایای سیستم‌های هیدرولیکی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- قدرت و استحکام بالای آنها
- نصب آسان قطعات آن به علت استاندارد بودن
- عمر طولانی
- دارا بودن قابلیت تبدیل کردن حرکت چرخشی به حرکت خطی و بالعکس
- دارا بودن این قابلیت که جهت حرکت را به سرعت بر‌می‌گرداند
- تولید انرژی با توان بالا
معایب سیستم‌های هیدرولیکی نیز عبارتند از:
- ایجاد آلودگی برای محیط
- حساس بودن به گرد و غبار و آلاینده‌ها
- امکان آتش‌سوزی به دلیل نشت روغن
کاربرد سیستم‌های هیدرولیک
از انواع کاربرد سیستم‌های هیدرولیک می‌توان به کاربرد آن در صنعت کشاورزی، خودرو‌سازی، صنعت نفت، صنعت چاپ، صنعت فولاد، راه آهن، نساجی، صنایع چوب و … اشاره کرد.
همچنین بخوانید : 5 کاربرد هیدرولیک در صنعت
تعریف سیستم‌های پنوماتیک
به فناوری هوای فشرده، پنوماتیک می‌گویند. سیستم پنوماتیک، سیستمی است که برای انجام کار از هوای فشرده استفاده می‌کند. این سیستم با جذب هوا و انتقال آن به مدار، انرژی لازم را تامین می‌کند. برای استفاده از سیستم پنوماتیک، اجزای مختلفی مورد نیاز است. کمپرسور هوا اولین چیزی است که به آن نیاز داریم. سیلندر هوا هم از اجزای مورد نیاز است. این سیلندر‌ها با حرکت خودشان تامین کننده نیروی لازم برای حرکت یک موتور هستند.
جزء مهم دیگری که در سیستم‌های پنوماتیکی وجود دارد، محرک می‌باشد. که موجب باز و بسته شدن شیر‌ها در سیستم خواهد شد. موتور نیز جزء دیگری از سیستم‌های پنوماتیکی می‌باشد که در زمان حرکت سیلندر، مورد استفاده قرار خواهد گرفت.
همچنین بخوانید : پنوماتیک ماشین چیست؟
مزایا و معایب پنوماتیک
از مزایای سیستم‌های پنوماتیک می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- حساسیت پایین نسبت به تغییر دما
- قابل اشتعال نبودن این سیستم و ایمنی بالای آن به علت عدم ایجاد جرقه
- داشتن عملکردی سریع
- پاک بودن آن و آلوده نکردن محیط
- قیمت پایین اتصالات و قطعات آن
از جمله معایب سیستم پنوماتیک، عبارتند از:
- ظرفیت این سیستم به این صورت می‌باشد که فشار تولید، بیشتر از ۱۰bar نمی‌شود. اگر به فشار بیشتری نیاز داشته باشیم باید از سیستم هیدرولیک و یا هر دو سیستم استفاده کنیم.
- نیاز به آماده‌سازی قبل از استفاده
- برای سرعت و فشار‌های بسیار دقیق، کنترل مناسب را ندارد.
- ایجاد نویز در هنگام رها سازی هوای فشرده، که با نصب کردن صدا خفه کن تا حدی کاهش پیدا می‌کند.
کاربرد سیستم‌های پنوماتیک
در سییتم‌های پنوماتیکی، به منظور سهولت در کارهای سنگین در صنایع مختلف از هوای فشرده استفاده میشود. در حال حاضر، کمتر صنعتی را می‌توان پیدا کرد که از سیستم‌های پنوماتیکی بهره نبرده باشد. در اینجا چند مورد از کاربردهای سیستم پنوماتیکی را برای شما بیان خواهیم کرد.
کاربرد سیستم‌های پنوماتیکی در خودرو:
یکی از حوزه‌هایی که پنوماتیک در آن کاربرد دارد، خودرو می‌باشد. در مراحل ساخت اتومبیل و شکل دادن به بدنه آن، از دستگاه‌های پنوماتیکی استفاده میشود. همچنین در صندلی ماشین‌های جدید نیز از آن بهره می‌برند.
کاربرد سیستم‌های پنوماتیکی در صنعت کشاورزی:
برای به حرکت در آوردن تراکتورهای سنگین، کشاورزان بدون اینکه سختی زیادی را متحمل شوند، از سیستم‌های پنوماتیکی استفاده می‌کنند. دستگاه‌هایی چون کمباین، کلوخ شکن، میوه‌چین، بیل مکانیکی، از مواردی هستند که در صنعت کشاورزی با استفاده از سیستم‌های پنوماتیک کار می‌کنند.
کاربرد سیستم‌های پنوماتیکی در صنایع برقی:
از موارد کاربرد پنوماتیک در صنعت برق، می‌توان به ماشین‌های برقی که در حوزه صنایع برس چوب، جوشکاری و… استفاده می‌شوند، اشاره کرد.
جمع بندی
سیستم‌های پنوماتیک و هیدرولیک، از پرکاربردترین و مهم‌ترین، سیستم‌های مورد استفاده در صنعت می‌باشند و در همه صنایع دارای کاربرد هستند. این سیستم‌ها در نگاه کلی با یکدیگر مشابه هستند. اما تفاوت‌هایی میان آنها وجود دارد که موجب متمایز شدن این دو سیستم در صنعت می‌باشد.
در این مطلب، سعی کردیم تا شما را تفاوت سیستم‌های هیدرولیک و پنوماتیک با یکدیگر و همچنین مزایا و معایب و کاربردهای آنها در صنایع مختلف آشنا کنیم.
