منظور از پنوماتیک چیست؟

پنوماتیک یک شاخه از مهندسی مکانیک است که به مطالعه و کاربرد هوای فشرده برای انتقال نیرو و انجام کار می‌پردازد. پنوماتیک از واژه‌ی یونانی pneuma به معنی باد گرفته شده است. پنوماتیک در بسیاری از صنایع و کاربردهای مختلف مانند خودروسازی، هواپیماسازی، رباتیک، دندانپزشکی و غیره به کار می‌رود.

مشخصات فنی پنوماتیک

پنوماتیک از دو نوع اصلی است: پنوماتیک ثابت و پنوماتیک متحرک. پنوماتیک ثابت در ماشین‌آلات صنعتی و تجهیزات کارخانه‌ها به کار می‌رود. پنوماتیک متحرک در وسایل نقلیه و ابزارهای دستی به کار می‌رود. پنوماتیک از چهار پارامتر اصلی برای توصیف عملکرد خود استفاده می‌کند: فشار، جریان، حجم و دما. فشار هوای فشرده نشان‌دهنده‌ی نیرویی است که بر واحد سطح اعمال می‌شود. جریان هوای فشرده نشان‌دهنده‌ی مقدار هوایی است که در واحد زمان از یک نقطه به نقطه‌ی دیگر می‌رود. حجم هوای فشرده نشان‌دهنده‌ی فضایی است که هوا در آن قرار می‌گیرد. دما هوای فشرده نشان‌دهنده‌ی میزان گرمایی است که هوا دارد.

ساختار سیستم پنوماتیک شامل: تولید هوای فشرده، واحد مراقبت، شیر پنوماتیک، عملگر پنوماتیک اتصالات پنوماتیک، شیلنگ ها و لوله های پنوماتیک

سیستم پنوماتیک شامل چندین بخش اصلی است که با هم کار می‌کنند تا هوای فشرده را تولید، انتقال، کنترل و استفاده کنند. این بخش‌ها عبارتند از:

• تولید هوای فشرده: این بخش شامل دستگاه‌هایی است که هوای محیط را جمع‌آوری کرده و به فشار مورد نیاز برای سیستم پنوماتیک تبدیل می‌کنند. این دستگاه‌ها معمولاً از کمپرسورهای هوا، مخازن هوا، خشک‌کننده‌های هوا و فیلترهای هوا تشکیل شده‌اند.
• واحد مراقبت: این بخش شامل قطعاتی است که کیفیت هوای فشرده را تنظیم و نگه‌داری می‌کنند. این قطعات معمولاً از رگولاتورهای فشار، چک‌والوها و مترهای فشار تشکیل شده‌اند.
• شیر پنوماتیک: این بخش شامل قطعاتی است که جریان هوای فشرده را در خطوط هوا باز و بسته می‌کنند. این قطعات معمولاً از شیرهای دو حالته، شیرهای سه حالته، شیرهای چهار حالته، شیرهای پروپرشنال و شیرهای الکتروپنوماتیک تشکیل شده‌اند.
• عملگر پنوماتیک: این بخش شامل دستگاه‌هایی است که هوای فشرده را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کنند. این دستگاه‌ها معمولاً از سیلندرهای خطی، سیلندرهای دورانی، موتورهای پنوماتیک، توربین‌های پنوماتیک و ابزارهای دستی پنوماتیک تشکیل شده‌اند.
• اتصالات پنوماتیک، شیلنگ ها و لوله های پنوماتیک: این بخش شامل قطعاتی است که هوای فشرده را از یک بخش به بخش دیگر سیستم پنوماتیک انتقال می‌دهند. این قطعات معمولاً از اتصالات مستقیم، اتصالات زاویه‌دار، اتصالات تی، اتصالات ی، شیلنگ‌های پلی‌یورتان، شیلنگ‌های نایلون، لوله‌های فولادی و لوله‌های مسی تشکیل شده‌اند.

نکات استفاده از سیستم پنوماتیک

برای استفاده بهینه و موثر از سیستم پنوماتیک باید به چند نکته توجه کرد. این نکته‌ها عبارتند از:

• انتخاب مناسب منبع هوا: باید منبع هوا را بر اساس نیازهای فشار، جریان و حجم هوای فشرده انتخاب کرد. همچنین باید از کیفیت هوای تولید شده اطمینان حاصل کرد و از وجود آلودگی‌هایی مانند آب، روغن، گرد و غبار و ذرات جامد جلوگیری کرد.
• انتخاب مناسب خطوط هوا: باید خطوط هوا را بر اساس قطر، طول و مقاومت در برابر فشار و دما انتخاب کرد. همچنین باید از اتصالات مناسب برای اتصال خطوط هوا به یکدیگر و به سایر قطعات استفاده کرد و از بروز نشتی و افت فشار جلوگیری کرد.
• انتخاب مناسب شیر پنوماتیک: باید شیر پنوماتیک را بر اساس نوع، تعداد، حالت و ولتاژ کنترلی انتخاب کرد. همچنین باید از نصب صحیح و تنظیم مناسب شیر پنوماتیک اطمینان حاصل کرد و از بروز خرابی و اختلال در عملکرد شیر پنوماتیک جلوگیری کرد.
• انتخاب مناسب عملگر پنوماتیک: باید عملگر پنوماتیک را بر اساس نوع، اندازه، قدرت، سرعت و دقت انتخاب کرد. همچنین باید از نصب صحیح و تنظیم مناسب عملگر پنوماتیک اطمینان حاصل کرد و از بروز سایش در قطعات عملگر پنوماتیک جلوگیری کرد.

نکات ایمنی سیستم پنوماتیک

برای ایمنی خود و دیگران در هنگام کار با سیستم پنوماتیک باید به چند نکته توجه کرد. این نکته‌ها عبارتند از:

• رعایت استانداردهای ایمنی: باید از استانداردهای ایمنی مربوط به سیستم پنوماتیک آگاه بود و آن‌ها را رعایت کرد. مثلاً باید از پوشیدن لباس و تجهیزات محافظ مانند عینک، دستکش، کلاه و کفش ایمنی استفاده کرد و از نزدیک شدن به قطعات در حال حرکت و هوای فشرده خارج شده از سیستم پنوماتیک اجتناب کرد.
• رعایت اصول نصب و راه‌اندازی: باید از نصب و راه‌اندازی صحیح و مطابق با دستورالعمل سازنده‌ی سیستم پنوماتیک اطمینان حاصل کرد. مثلاً باید از اتصال صحیح و محکم خطوط هوا به منبع هوا و سایر قطعات اطمینان حاصل کرد و از روشن کردن سیستم پنوماتیک قبل از اتمام نصب و تنظیمات اجتناب کرد.
• رعایت اصول تعمیر و نگهداری: باید از تعمیر و نگهداری منظم و مطابق با دستورالعمل سازنده‌ی سیستم پنوماتیک اطمینان حاصل کرد. مثلاً باید از تعویض فیلترها، روغن‌ها و قطعات ساییده به موقع اطمینان حاصل کرد و از تعمیر سیستم پنوماتیک در حالت روشن و فشار داده شده اجتناب کرد.

کاربرد سیستم پنوماتیک

سیستم پنوماتیک در بسیاری از صنایع و کاربردهای مختلف به کار می‌رود. برخی از این کاربردها عبارتند از:

• خودروسازی: سیستم پنوماتیک در خودروها برای کارکردن برخی از قطعات مانند ترمز، فرمان، تعلیق، توربوشارژر و ایربگ به کار می‌رود. همچنین سیستم پنوماتیک در خطوط تولید خودرو برای حرکت دادن قطعات، جوشکاری، رنگ‌آمیزی و بسته‌بندی به کار می‌رود.
• هواپیماسازی: سیستم پنوماتیک در هواپیماها برای کارکردن برخی از قطعات مانند فرودگاه، چرخ‌ها، درب‌ها، کولرها و محفظه‌ی فشار به کار می‌رود. همچنین سیستم پنوماتیک در فرودگاه‌ها برای حرکت دادن بار، مسافران و سوخت به کار می‌رود.
• رباتیک: سیستم پنوماتیک در ربات‌ها برای کارکردن برخی از قطعات مانند بازوها، دست‌ها، پاها و چشم‌ها به کار می‌رود. همچنین سیستم پنوماتیک در ربات‌های صنعتی، آموزشی، تفریحی و نظامی به کار می‌رود.

• دندانپزشکی: سیستم پنوماتیک در دندانپزشکی برای کارکردن برخی از ابزارها مانند مته، اسپری، سوکت و سرنگ به کار می‌رود. همچنین سیستم پنوماتیک در صندلی دندانپزشکی برای تنظیم ارتفاع و زاویه به کار می‌رود.

مزایای استفاده از سیستم های پنوماتیک

سیستم های پنوماتیک به دلیل ویژگی های زیر مزایایی دارند:

• سادگی و اقتصادی بودن: سیستم های پنوماتیک از قطعات ساده و ارزان تر از سیستم های الکتریکی و هیدرولیک استفاده می کنند. همچنین نیاز به تعمیر و نگهداری کمتری دارند.
• سرعت و قدرت بالا: سیستم های پنوماتیک می توانند با سرعت و قدرت بالایی کار کنند. مثلا سیلندرهای پنوماتیک می توانند با سرعت ۱۰۰۰ متر بر ثانیه حرکت کنند و نیرویی برابر با چندین تن اعمال کنند.
• امنیت و انعطاف پذیری: سیستم های پنوماتیک از هوا به عنوان محیط کاری استفاده می کنند که یک ماده غیر سمی، غیر انفجاری و قابل تجدید است. همچنین سیستم های پنوماتیک می توانند در شرایط مختلف محیطی مانند دما، رطوبت و ضربه کار کنند.

اما سیستم های پنوماتیک همچنین چالش هایی را نیز دارند:

• نویز و اتلاف انرژی: سیستم های پنوماتیک با ایجاد نویز و ارتعاش محیط کار را مزاحم می کنند. همچنین سیستم های پنوماتیک با انتشار هوای فشرده به محیط انرژی زیادی را از دست می دهند.
• دقت و کنترل پایین: سیستم های پنوماتیک به دلیل خاصیت فشردگی هوا دقت و کنترل کمتری نسبت به سیستم های الکتریکی و هیدرولیک دارند. مثلا سیلندرهای پنوماتیک نمی توانند موقعیت و سرعت خود را با دقت بالایی تنظیم کنند.

نتیجه گیری

پنوماتیک یک علم و فناوری مهم و مفید است که در بسیاری از صنایع و کاربردهای مختلف کاربرد دارد. پنوماتیک از هوای فشرده برای انتقال نیرو و انجام کار استفاده می کند. پنوماتیک مزایایی مانند سادگی، اقتصادی بودن، سرعت، قدرت، امنیت و انعطاف پذیری دارد.