چرا هیدرولیک و پنوماتیک؟

با وجود شباهت‌های زیادی که سیستم‌های هیدرولیک با سیستم‌های پنوماتیک دارند،

چرا در بعضی دستگاه‌ها از هیدرولیک استفاده می‌شود و در بعضی‌ها پنوماتیک؟

تفاوت‌های این دو نوع سیستم در چیست؟»

تفاوت هیدرولیک و پنوماتیک

در تعاریف انجام کار آمده است کار وقتی صورت می پذیرد که یک جسم به حرکت درآید

و حرکت یک جسم صرف انرژی را طلب می کند. همینطور می دانیم انرژی با صورت های گوناگون

در پیرامون انسان وجود دارد. اما ما انسانها علاقه مندیم حتی الامکان از آن نوع انرژی استفاده کنیم

که برای ما قابل کنترل تر است.

برای مثال سوختهای فسیلی خود منبع انرژی های متفاوت هستند

اما بدلیل قابلت های ویژه انرژی الکتریکی در نیروگاه ها سوخت به برق تبدیل می شود

قابل کنترل بودن انرژی الکتریسیته و تبدیل ارزان آن به سایر انرژی ها و همچونین قابلیت انتقال آسان

و خیلی از خصوصیات دیگر باعث شده تا کاربرد آن روز افزون شود.

عملکرد هیدرولیک و پنوماتیک

عملگرهای نهایی در سیستم‌های هیدرولیک و پنوماتیک در اغلب موارد همان سیلندر‌ها

و موتورهای هیدرولیکی یا پنوماتیکی هستند.

این عملگرها به‌کمک توان هیدرولیکی و پنوماتیکی کاری را در سیستم انجام می‌دهند.

به‌عنوان مثال در یک دستگاه بالابر هیدرولیک، عملگر سیستم، همان سیلندر (جک) هیدرولیک است

که به کابین متصل می‌شود و آن‌را حرکت می‌دهد؛ یا در یک دستگاه پرس ظروف که با سیستم

پنوماتیک عمل می‌کند، عملگر سیستم همان سیلندرها (جک)‌های پنوماتیکی هستند که قالب سنبه

را بالا و پایین می‌برند تا عملیات پرس و شکل‌دهی ظروف انجام گردد.

در بالابر ها  با توجه به اینکه سیستم محرک آن هیدرولیک است

و روغن هیدرولیک تراکم‌ناپذیر است، حرکت سیلندر هیدرولیک را در موقعیت‌های مختلف کورس سیلندر

(پوزیشن‌های مختلف) با دقت زیادی می‌توان تعیین کرد.

به‌عنوان مثال، اگر فرض کنیم ارتفاع کورس بالابر هیدرولیک، ۴ متر باشد،

در ارتفاع‌های ۱ متری و ۲ متری و ۳ متری نیز می‌توانیم یک نقطه توقف

برای بالابر تعیین کنیم. در این صورت، کابین بالابر با رسیدن به این نقاط،

دقیقاً در نقطه تعیین‌شده توقف خواهد کرد. اما درمورد سیلندر‌های پنوماتیک،

نمی‌توان این کار را انجام داد. به‌دلیل تراکم‌پذیر بودن هوا، حرکت سیلندر پنوماتیک

معمولاً همراه با نوسان و بریده‌بریده حرکت‌کردن است و توقف آن نیز با کمی

تأخیر انجام خواهد شد. بر همین اساس اگر در مثال بالابر، به‌جای سیلندر هیدرولیک،

از سیلندر پنوماتیک استفاده کنیم، موقعیت‌های ۱ متری و ۲ متری و ۳ متری را نمی‌توانیم

دقیقاً تعیین کنیم؛ چون احتمالاً سیلندر پنوماتیک فرضی ما دقیقاً در نقاط تعیین‌شده

توقف نخواهد کرد و چه بسا از نقطه تعیین‌شده عبور کند!

این تفاوت، به‌دلیل تفاوت در ماهیت روغن هیدرولیک و هوای فشرده است.

به‌یاد داشته باشید که روغن هیدرولیک یک سیال «تراکم‌ناپذیر»

و هوای فشرده یک سیال «تراکم‌پذیر» است.
مثلا در یک موتور دیزل توان گشتاور انرژی با مقادیر ثابت با مقدار مصرف سوخت ثابت همراه است

و در صورت افزایش گشتاور یا فشار مصرف سوخت نیز بالا می رود.

با توجه به توضیحات چرا در بعضی از ماشین الات

از سیستم هیدرولیکی یا سیال تحت فشار استفاده می شود؟

با کمی فکر کردن می توان فهمید که دلیل استفاده از سیال تحت فشار

سهولت دسترسی به هر نوع توان است که البته رابطه مستقیم با زمان دارد

برای درک بهتر مثالی ملموس مطرح می کنم فرض کنید یک پمپ هیدرولیکی

را به یک موتور الکتریکی که دارای توان ثابت است کوپل کرده ایم و روغن خروجی

توانی معادل 100 کیلو گرم بر سانتیمتر مربع را داشته باشد حال اگر خروجی پمپ

را به یک جک با پیستونی به مساحت 10 سانتیمتر مربع کوپل کنیم پیستون جک

قادر است وزنه ای معادل 1000 کیلوگرم را جابجا کند. حال اگر همان پمپ

را به یک جک با مقطع پیستونی 100 سانتی متر مربع کوپل کنیم این جک فشاری

معادل 10000 کیلوگرم یا 10 تن وارد میکند و تفاوت در عملکرد دو جک غیر

از فشار در زمان نیز نمایان می شود به گونه ای که جک دوم که حجمی معادل

ده برابر اول دارد سرعت پیمایشی معادل یک دهم جک اول را خواهد داشت.

 این اشتباه برای انتخاب هیدرولیک و پنوماتیک در افراد رخ می دهد

که مثلا فکر میکنند پمپ جرثقیل10 تن قوی تر است و مثلا اگر برای جرثقیل 5 تن

خود پمپ 10تنی نصب کنند دستگاه قوی تر خواهد شد در صورتی که این تفکر اشتباه است.

انتخاب پمپ بر اساس پارامتر هایی چون تعداد دور خروجی پی تو او جهت گشتاور توان

موتور حداکثر توان خروجی فشار پمپ و لیتراژ خروجی پمپ و… تعیین می شود.

در سیستم جرثقیل با تراک دیزل انرژی سوخت در موتور به انرژی گشتاور تبدیل می شود

که با گذر از گیربکس و پی تی او و عموما با کوپل گاردان این انرژی گشتاور

به پمپ هیدرولیک انتقال داده می شود.

پمپ جرثقیل منبع قدرت در مکانیزم سیال تحت فشار محسوب می شود

و بسته به نوع مصرف و سیاست تولید کننده در تنوع های گوناگون انتخاب می شود.