سیستم‌های سیالات تحت فشار هیدرولیک و پنوماتیک

هیدرولیک و پنوماتیک دو نوع از ابزارهای سیالات تحت فشار هستند که در صنایع مختلف کاربردهای بسیار گسترده‌ای دارند.

ابزارهای هیدرولیک برای انتقال انرژی استفاده شده و مزیت آن نسبت به ابزارهای مکانیکی و الکترونیک قابلیت افزایش نیرو در حین انجام عملیات و امکان تغییر جهت نیروی وارده است.

ابزارهای پنوماتیک یا ابزارهای بادی با به‌کارگیری گازهای فشرده انرژی مکانیکی ایجاد می‌کنند که در صنایع مختلف و کارخانه‌ها کاربردهای فراوانی دارند.

اکثر تجهیزات پنوماتیک با استفاده از روش فشرده سازی هوا مانند کمپرسورهای سیلندری و موتورهای الکترونیکی هوا را در یک سیلندر ذخیره کرده و با جهت دهی خروج هوا، آن را برای منظور مورد نظر استفاده می‌کنند.

در این راهنما مفهوم هیدرولیک، انواع ابزارهای هیدرولیک و کاربردهای هیدرولیک و مفهوم پنوماتیک، انواع ابزارهای پنوماتیک و کاربردهای پنوماتیک در صنایع را بیان می‌کنیم.

پیش از ورود به مطلب لازم است بدانید که شرکت صنعت کوشان که خدمات ابزارهای دقیق مورد نیاز صنایع مختلف را انجام می‌دهد، ابزارها و تجهیزات هیدرولیک و پنوماتیک صنایع را فراهم می‌نماید.

 

تجهیزات ابزار دقیق صنعت کوشان در زمینه مشاوره، طراحی و تامین سیستم های اتوماسیون صنعتی و ابزار دقیق در حوزه صنایع نفت، گاز و پتروشیمی فعال است.

همچنین این شرکت نمایندگی برندهای معتبر ویکا ، اندرس هاوزر ، هانیول و روزمونت آلمان را داراست.

شما می توانید با شماره های زیر با کوشان صنعت تماس بگیرید.

۰۲۱-۲۶۱۴۶۸۰۵
۰۲۱-۲۶۱۴۶۹۵۴
۰۹۹۱۰۱۸۹۸۷۸

 

انواع سیستم‌های تحت فشار سیالات

بیشتر سیستم‌های دارای مدارات قدرت سیال از هوای فشرده (پنوماتیک) یا مایعات (هیدرولیک) به عنوان محیط کار خود استفاده می‌کنند. این دو سیستم از جنبه بسیاری یکسان هستند ولی از جهاتی با هم تفاوت دارند.

به‌عنوان‌مثال در سیستم‌های تحت فشار که در فضای باز به فشار نیاز است به جای استفاده از هوای فشرده از نیتروژن خشک استفاده می‌شود تا مشکلات ناشی از انجماد هوای فشرده برطرف شود.

گاز نیتروژن از آن جایی که در سیلندر عرضه می‌شود در حالت نرمال دارای شبنم نیست، می‌تواند گزینه مناسب‌تری برای استفاده در فضای باز باشد.

سیستم‌های هیدرولیک معمولاً از مایعات مختلف استفاده می‌کند. از آب گرفته تا انواع مایعات مقاوم در برابر آتش و دمای بالا.

 

سیستم‌های پنوماتیک

سیستم‌های پنوماتیک معمولاً در مدارهای کم قدرت (معمولاً حدود ۲ تا ۳ اسب بخار) کار می‌کنند.

دو مزیت اصلی مدارهای پنوماتیک قدرت کم، یکی هزینه اولیه کم و دیگری سادگی در طراحی آن است.

از آن جا که سیستم‌های پنوماتیک در فشار نسبتاً کمی کار می‌کنند، اجزای این سیستم‌های می‌توانند از مواد ارزان ساخته شود. این مواد در فرایندهای تولید انبوه به صورت تزریق و ریخته گری ساخته می‌شوند.

در حالی که هزینه اولیه راه اندازی سیستم‌های بادی کمتر از سیستم‌های هیدرولیک است، اما هزینه کار این سیستم‌ها ۵ تا ۱۰ برابر بیشتر است زیرا فشرده سازی هوا به نیروی زیادی نیاز دارد.

از سوی دیگر موتورهای هوا یکی از پرهزینه‌ترین قطعات برای کارکردن است. موتورهای فشرده سازی هوا هنگام کار کردن برای رسیدن به ۶۰ cfm به ۱۵ اسب بخار انرژی نیاز دارند. البته خوشبختانه نیاز نیست که این موتورها به صورت مداوم کار کنند.

از جمله کاربردهای پنوماتیک استفاده از آن در کارخانه‌ها برای راه اندازی مته‌ها و پرس‌هاست. همچنین از پنوماتیک برای جوشکاری، لحیم کاری و فرم دهی در کارگاه‌ها نیز استفاده می‌شود.

 

عکس از پیسوله پنوماتیکی رنگ در کارگاه رنگ پاچی

 

مقایسه سیستم‌های هیدرولیک و سیستم‌های پنوماتیک

در مقایسه سیستم‌های هیدرولیک و پنوماتیک باید گفت که ابزارهای پنوماتیک معمولاً کم صدا تر از ابزارهای هیدرولیک هستند. دلیل اصلی آن این است که کمپرسور هوا در فاصله دورتر از دستگاه محفظه نصب می‌شود که به مهار نویز صوتی کمک می‌کند.

از سوی دیگر از آنجایی که یک سیستم پنوماتیک نمی‌تواند فشاری را که سیستم‌های هیدرولیک نگه می‌دارد را ایجاد کند.

برای حل کردن این مشکل از یک دستگاه محرک هوا که از ترکیبی از برق و روغن به عنوان واسطه استفاده می‌کند، به عنوان نیروی محرک استفاده می‌کند که خود این مسئله به افزایش هزینه‌های این سیستم دامن می‌زند.

علاوه بر این، تفاوت دیگر ابزارهای پنوماتیک با ابزارهای هیدرولیک این است که سیستم‌های پنوماتیک همیشه تمیزتر از سیستم‌های هیدرولیک هستند.

از سوی دیگر نشت مواد در مدار هوا مشکلی ایمنی به وجود نمی‌آورد. هر چند که رفع آن ممکن است هزینه زیادی لازم داشته باشد.

 

سیستم‌های هیدرولیک

در سیستم‌های هیدرولیک یک موتور به صورت دائمی یک مایع را به صورت مکرر در مدار به گردش در می‌آورد.

مایع در ابزارهای هیدرولیکی مایعی تقریباً غیر قابل انقباض است؛ بنابراین محرک‌ها را می‌توان در موقعیت‌ها، سرعت‌ها و نیروهای مختلف به صورت بسیار دقیق ارزیابی و کنترل کرد.

اکثر سیستم‌های هیدرولیکی از روغن معدنی برای گردش در مدار خود بهره می‌برند. اما استفاده از مایعات دیگر مانند آب، اتیلن گلیکول یا انواع مایعات مصنوعی بسته به محل استفاده نیز در این سیستم‌ها کاربرد دارند.

در سیستم‌های هیدرولیک معمولاً برای هر ماشین یک مدار جداگانه اختصاص داده می‌شود. و این سیستم‌ها به دلیل بسته شدن دبی آن‌ها به مدت طولانی نیاز به شارژ فشار ندارند.

علت استفاده از سیستم‌های اختصاصی برای هر ماشین این است که به وجود آمدن ایراد در سیستم فقط منجر به از کار افتادن همان ماشین شود، نه همه ماشین‌ها. این چینش مزیت در دسترس بودن پمپ‌های جایگزین در صورت خرابی یک ابزار هیدرولیک را نیز دارد

 

تصویری از یک اچاد هیدرولیکی که به کمک نیروی روغن پیچ هارا سفت میکند

 

مزایا و معایب سیستم‌های هیدرولیک در مقایسه با سیستم‌های پنوماتیک

مزیت اصلی سیستم‌های هیدرولیک نسبت به سیستم‌های پنوماتیک این است که سیستم‌های هیدرولیک در شارهای بسیار بالاتر (معمولاً ۱۵۰۰ تا ۲۵۰۰ psi) کار می‌کنند.

امکان ایجاد فشار بیشتر به معنای شلوغی کمتر در محل کار است.

در مقایسه بین سیستم‌های هیدرولیک و پنوماتیک عیب اصلی ابزارهای هیدرولیک بالا بودن هزینه اولیه راه اندازی آن است. البته اگر طول عمر دستگاه هیدرولیک بالاتر از دو سال باشد به دلیل پایین بودن هزینه عملیاتی آن، این هزینه راه اندازی اولیه جبران می‌شود.

مشکل دیگری که اغلب برای ابزارهای هیدرولیک به وجود می‌آید مشکلات ایمنی ناشی از نشت آن است. در این سیستم‌ها نشت ناشی از عملکردهای نادرست لوله کشی می‌تواند زیاد باشد.

استفاده از روش‌های مناسب لوله کشی، مواد مناسب و نگه داری پیشگیرانه، می‌تواند در از بین بردن احتمال نشت هیدرولیکی بسیار مؤثر باشد.

علاوه بر آن چه ذکر شد، عیب دیگر هیدرولیک می‌تواند پیچیده‌تر بودن راه اندازی و نیاز به پرسنل ماهر و متخصص برای راه اندازی و نگه داری آن دانست.

 

 

اگر برای انتخاب سیستم‌های هیدرولیک و پنوماتیک مناسب نیاز به مشاوره دارید با صنعت کوشان تماس بگیرید

تجهیزات ابزار دقیق صنعت کوشان در زمینه مشاوره، طراحی و تأمین سیستم‌های اتوماسیون صنعتی و ابزار دقیق در حوزه صنایع نفت، گاز و پتروشیمی فعال است.

همچنین این شرکت نمایندگی برندهای معتبر ویکا، اندرس هاوزر، هانیول و روزمونت آلمان را داراست.

شما می‌توانید با شماره‌های زیر با کوشان صنعت تماس بگیرید.

۰۲۱-۲۶۱۴۶۸۰۵
۰۲۱-۲۶۱۴۶۹۵۴
۰۹۹۱۰۱۸۹۸۷۸

 

اجزای اصلی سیستم هیدرولیک

بعد از شناخت سیستم‌های هیدرولیک و پنوماتیک، به صورت تخصصی‌تر به این سیستم‌ها نگاهی می‌اندازیم. اجزای اصلی سیستم‌های هیدرولیک عبارت‌اند از:

مایع هیدرولیک: این مایعات معمولاً غیر قابل تراکم بوده و داری نقطه اشتعال کم هستند.

مخزن: قسمت مخزن مایعات سیستم را نگه داری می‌کند. در مخزن فضای کافی برای انبساط مایعات وجود دارد. مخزن به گونه‌ای طراحی شده است که اجازه می‌دهد هوای از مایعات خارج شده و ضمناً مایعات خنک شوند.

فیلتر: معمولاً در جریان حرکت مایعات ذرات ریز فلز و سایر مواد به داخل مایعات راه پیدا می‌کنند. سیستم هیدرولیک با استفاده از فیلترها و صافی‌ها این ذرات خارجی را جمع کرده و از سیستم خارج می‌کنند. آلودگی‌ها و وجود ناخالصی‌ها اصلی‌ترین دلیل بروی مشکلات در این سیستم هستند.

محرک (موتور): از انواع موتورهای الکتریکی یا موتورهای دیزلی گازی برای راه اندازی و حرکت دادن مایع در سیستم هیدرولیکی استفاده می‌شود.

پمپ: وظیفه گرفتن مایع از مخزن را به عهده داشته و از طریق یک شیر، فشار و میزان انتقال مایع به شبکه را کنترل می‌کند.

اتصالات: شبکه‌ای متشکل از لوله‌ها، شلنگ‌ها و شیرهاست که مایع هیدرولیک در درون آن جریان می‌یابد.

سوپاپ‌ها: شیرهای مختلفی هستند که میزان جریان مایع، فشار و جهت آن را کنترل می‌کنند.

عملگر: ابزارهای هیدرولیک هستند که اعمال کاری را انجام می‌دهند. این ابزارها می‌توانند دوار بوده یا به صورت خطی و سیلندری کار خود را انجام دهند.

 

تصویری از یک پمپ هیدرولیک و جک هیدرولیک

 

مزایای سیستم‌های هیدرولیک

مزایای سیستم‌های هیدرولیک بسیار قابل توجه است و به همین دلیل در صنایع مختلف استفاده‌های فراوانی دارد. برخی از مزایا به شرح زیر است.

از اجزای کوچک برای انتقال نیروی زیاد با توان خروجی ثابت استفاده می‌کند.

دارای عملگرهایی است که امکان موقعیت یابی دقیق را دارند.

امکان راه اندازی آن در فشارهای بسیار بالا وجود دارد.

در فشارهای مختلف، عملکرد یکنواختی را ارائه می‌کند.

کنترل و تنظیم آن با استفاده از سوپاپ‌ها و شیرهای مختلف به آسانی دسترس‌پذیر است.

گرما را به راحتی و به سرعت از سیستم خارج می‌کند.

در محیط‌های گرم عملکرد قابل قبولی دارد.

 

معایب سیستم‌های هیدرولیک

هنگام راه اندازی سیستم هیدرولیک و پنوماتیک باید به معایب آن‌ها نیز توجه نمود. معایب سیستم‌های هیدرولیک عبارت است از:

پمپ‌ها، شیرها، اتصالات و عملکردهای آن گران است.

امکان ایجاد آلودگی به واسطه نشت مایع و حتی آتش سوزی دارند.

برای کار با سرعت‌های بالا مناسب نیستند.

مایعات آن به آلودگی حساس بوده و آلودگی باعث آسیب به سیستم آن می‌شود.

تغییر دما در آن می‌تواند باعث تغییر ویسکوزیته شود.

 

انواع مایعات هیدرولیک

رایج‌ترین انواع مایعات هیدرولیک، به دلیل تراکم پذیری بسیار پایین روغن‌های معدنی، پلی آلفاولفین ها و استرهای فسفات هستند.

در سیستم‌های هیدرولیک آب مایع خیلی مناسبی محسوب نمی‌شود، زیرا در دماهای پایین یخ زده و در دماهای بالا به جوش می‌آید. به علاوه، آب می‌تواند باعث ایجاد خوردگی در اتصالات سیستم شود.

مایعات در یک سیستم مبتنی بر هیدرولیک ۴ وظیفه را انجام می‌دهند:

  1. نیرو را از طریق خطوط به عملگرها منتقل می‌کنند.
  2. قطعات، دستگاه‌ها، سوپاپ‌ها و عملگرها را روغن کاری و روان می‌کنند.
  3. گرما را از سیستم خارج کرده و در نقش یک خنک کننده ظاهر می‌شوند.
  4. فاصله بین قطعات سیستم هیدرولیک را آب بندی می‌کنند.

علاوه بر این، انواع مایعات هیدرولیک خصوصیات و مشخصاتی دارند که به شرح زیر است:

ویسکوزیته

به مقاومت داخلی مایعات در برابر جریان ویسکوزیته گفته می‌شود. با بالا رفتن دما ویسکوزیته در سیستم افزایش می‌یابد.

یک مایع مناسب باید بتواند به خوبی کل سیستم را آب بندی کرده و ضمناً آن قدر ویسکوزیته بالایی نداشته باشد که مانع جریان سیال شود.

مایعات با ویسکوزیته بالا باعث اتلاف توان و افزایش دمای کار می‌شوند و مایعات خیلی رقیق نیز امکان ساییدگی و خوردگی سیستم را افزایش می‌دهند.

پایداری شیمیایی

مایع هیدرولیکی باید از نظر شیمیایی پایدار باشد. این مایع باید در برابر اکسیداسیون مقاوم باشد و در شرایط سخت و فشار و دمای بالا پایداری خود را حفظ کند.

عملکرد طولانی ممکن است باعث پایین آمدن عمر مفید مایع هیدرولیک شود.

نقطه اشتعال

مایع هیدرولیک باید نقطه اشتعال بالایی داشته باشد. نقطه اشتعال دمایی است که مایعات به بخار تبدیل شده و قابلیت اشتعال پیدا می‌کنند.

 

اجزای سیستم‌های پنوماتیک

یک سیستم پنوماتیک از اجزای مختلفی تشکیل شده است. به صورت کلی اجزای سیستم‌های پنوماتیک عبارت است از:

کمپرسور هوا: این کمپرسور هوا را از اتمسفر گرفته و آن را فشرده کرده و هوای فشرده شده را به سمت مخزن هدایت می‌کند.

محرک اولیه: یک موتور الکتریکی یا گازسوز است که انرژی لازم برای راه اندازی کمپرسور را تأمین می‌کند.

مخزن هوا: هوای فشرده را از کمپرسور تحویل گرفته و آن را به دستگاه مکانیکی تحویل می‌دهد.

دستگاه کنترل: سوپاپ‌ها و شیرهای تحت فشار هستند که میزان فشار جریان و جهت آن را مشخص می‌کنند.

عملگرها: ابزارهای پنوماتیک هستند که انرژی هوای فشرده را گرفته و آن را به یک حرکت مکانیکی تبدیل می‌کنند.

سیستم انتقال: شبکه‌ای از لوله‌ها و شلنگ‌هاست که هوای فشرده را از مخزن به عملگر منتقل می‌کند.

 

تصویری از دریل برقی زرد مشکی و یک دستگاه هیلتی بادی و پنوماتیکی

 

مزایای سیستم‌های پنوماتیک

بخشی از مزایای سیستم‌های پنوماتیک در مقایسه هیدرولیک و پنوماتیک مشخص شد، اما به صورت تخصصی مزایای سیستم‌های پنوماتیک عبارت است از:

کارایی بسیار بالایی دارند. از هوا که رایگان و نامحدود است استفاده می‌کنند. آن را به راحتی فشرده می‌کنند. به راحتی قابل حمل و نقل هستند. هزینه زیادی نداشته و آسیبی به محیط زیست نمی‌زنند.

طراحی ساده‌ای داشته به آسانی قابل مونتاژ و راه اندازی هستند. دوام زیادی داشته و به آسانی قابل تعمیر هستند.

توانایی کار در سرعت بالا را داشته و در چرخه‌هایی که به سرعت بالا نیاز دارند، بسیار مناسب هستند.

پاکیزه هستند و نشت آن باعث آلودگی محیط نمی‌شود. به علاوه امکان اشتعال و خطر انفجار ندارند.

هزینه راه اندازی کمتری دارند ولی تا حدودی هزینه نگه داری آن از سیستم هیدرولیک بیشتر است.

در محیط‌های سخت و حتی گردوغبار هم قابل استفاده هستند. هر چند که در گرمای بالا و در خورندگی زیاد دچار مشکل می‌شوند.

 

مضرات سیستم‌های پنوماتیک

توان آن‌ها کم بوده و نهایتاً تا ۱۵۰psi می‌توانند فشار ایجاد کنند. سیلندرها کوچکی داشته و قدرت تحمل بارهای سنگین را ندارند.

سروصدای زیادی در هنگام فشرده سازی هوا تولید می‌کنند. و هنگام آزاد شدن هوا صدای زیادی از خود به وجود می‌آورند.

به علت حرکت خشن هوای فشرده، حرکات این سیستم دقیق و یکدست نیست.

قبل از ورود هوا به سیستم نیاز به تصفیه آن هست و گرنه ذرات وارد سیستم شده و به آن آسیب می‌زنند.

 

تصویری از یک پمپ هیدرولیکی نقره ای برای درب منازل

 

نکته آخر این که بعد از دانستن ابزارهای صنعتی اندازه گیری فشار، لازم است تا بتوانید انواع این ابزارها را از یک تأمین کننده مطمئن، تهیه کنید.

شرکت صنعت کوشان خلیج فارس با دارا بودن کادری متخصص و مجرب، با هدف تأمین تجهیزات صنایع بزرگ نفت، گاز و پتروشیمی خدمات و راهکارهای مناسبی در تأمین کالا و قطعات به شما مشتریان محترم ارائه می‌کند.

صنعت کوشان این افتخار را دارد که همگام با توسعه تکنولوژی روز دنیا پیش رفته و توانسته جایگاه تأمین کننده برتر قطعات و تجهیزات برندهای معتبر ویکا، هانیول، روزمونت، ایندرس هاوزر، یوکوگاوا را به دست آورد.

نام صنعت کوشان را به عنوان یکی از بازیگران اصلی در صنعت ابزار دقیق و سیستم کنترل به خاطر بسپارید.