بررسی تخصصی
جک پنوماتیک یا سیلندر پنوماتیک چیست؟
یک جک پنوماتیک از فشار یک گاز برای انجام کار بخصوص کار خطی استفاده می کند. کلمه پنوماتیک از یونانی آمده و به هوا اطلاق می شود که کمترین قیمت و رایج ترین نوع گاز مورد استفاده در سیلندرهای پنوماتیک است. هوا را می توان به راحتی وارد کرد و برای پر کردن سیستم های پنوماتیک , فشرده شده و همان خطر سایر گاز ها را ایجاد نمی کند. در عوض ممکن است از برخی گاز های بی اثر استفاده شود. هوا باید در مخازن ساخته شده که قابل فشرده سازی هستن استفاده کرد که به کمپرسوهای هوا معروف هستند. خود سیلندر یا جک شامل محفظه ای برای ورود هوای فشرده , مسیری برای خروج از آن , پیستونی که بیشتر کارها را انجام می دهد و نوعی از سیستم عمل که پیستون بخشی از آن است. چندین نوع سیستم مختلف عمل برای سیلندر یا جک پنوماتیک وجود دارد و هر یک نوع نیرویی کمی متفاوت دارند. اولین و ساده ترین نسخه سیلندر (جک) تک کاره یا تک حالته است که در آن یک سیستم پیستون محور هوای فشرده را از طریق یک دریچه برقی وارد قسمت پشت پیستون می کند. این هوای کاملا فشرده ساده ترین راه برای خروج را جستجو می کند و مقدار زیادی نیرو را برروی پیستون وارد می کند. مساحت سطح پیستون یا اندازه خمش مستقیما تاثیر می گذارد تا هوا چگونه بتواند پیستون را فشار دهد. هر چه اندازه ورود هوا بزرگ تر باشد هوا به راحتی آن را جابجا می کند. با بیرون راندن پیستون هوا از طریق دریچه های فرار که به دقت موقعیت بیشتری در سیلندر دارند خارج می شود. پیستون به طور طبیعی با فنر برگشت در جای خود قرار می گیرد. در نوع دیگر جک پنوماتیک دو حالته است که یک راه برای ورود هوا و یک راه برای خروج هوا در بالا و پایین سیلندر قرار دارد که به وسیله آن جک باز و بسته می شود. کنترل ورود و خروج هوا نیز توسط یک شیر برقی پنوماتیک انجام می شود. به طور کلی جک یا سیلندر پنوماتیک برای تولید نیرو که با استفاده از هوای فشرده که در کمپرسورهای هوا تولید می شود را به نیرو خطی تبدیل می کند و باعث جابجایی و به حرکت در آمدن اجسام و بلند کردن اجسام و انواع حالت های مورد نیاز استفاده می شود
جک یا سیلندر پنوماتیک، دسته ای از عملگر های پنوماتیک هستند و همانطور که از نام آنها مشخص است؛ توسط هوای فشرده کار می کنند، روند کلی حرکت در جک پنوماتیک به این شکل است که هوای فشرده از پورت ورودی جک وارد شده و در پشت سیلندر جمع می شود؛ در نهایت با فشار خود منجر به حرکت صفحه ای می شود که شفت جک به آن متصل است و به این ترتیب جک به حرکت درخواهد آمد. این جک ها به منظور جابه جایی و انتقال خطی مورد استفاده قرار می گیرند. پارامتر های مهم برای انتخاب جک پنوماتیک مشخص کردن طول کورس و قطر پیستون جک است. لازم به یادآوری است که فاصله بین نقطه حرکت اولیه تا آخرین نقطه ای که میله پیستون یا شفت سیلندر طی می کند، طول کورس نام دارد و با واحد میلی متر معین می شود. به طور معمول طول کورس برای جک های پنوماتیک متناسب با طراحی انجام شده از 1 تا 2000 میلی متر متغیر است.
جک هیدرولیک، جک پنوماتیک متفاوت از موتور هیدرولیکی است که وظیفه ایجاد حرکت دورانی را بر عهده دارد، و نقش آن ایجاد حرکات انتقالی (خطی) می باشد که از طریق آن نیروها منتقل می شوند.
اگر ماشین به صورت خطی عمل کند، مزایای زیر را می توان برای حرکت جک در نظر گرفت:
- طراحی ساده حرکت مستقیم با سیلندر ها و تسهیل در چیدمان
- راندمان بالای سیلندر به دلیل عدم نیاز به تبدیل حرکت دورانی به حرکت خطی
یک سیلندر بسته به مدل آن می تواند نیروهای فشاری یا کششی اعمال نماید
ابعاد جک هیدرولیک امکان ساخت درایو های با قدرت بزرگ اما ابعاد کوچک را فراهم میسازد
بالا بردن، پایین آوردن، ثابت نگه داشتن و جابجایی بارها کاربرد های اصلی سیلندر های هیدرولیک است.
تقسیم بندی انواع سیلندر ها بر اساس عملکرد
دو نوع جک یا سیلندر پنوماتیک وجود دارد :
- تک حالته : هوا از طریق یک دریچه ورودی وارد سیلندر می شود و پیستون را به جلو هول می دهد و هوا از طریق دریچه بالایی که اگزوز است خارج می شود. برای برگشت پیستون با استفاده از فنر , برگشت ایجاد می کند و به حالت طبیعی اول بر می گردد.
- دو حالته : هوا از طریق دریچه پایینی وارد سیلندر می شود و پیستون را به جلو هول می دهد و برای برگشت پیستون به حالت اولیه باید از طریق دریچه بالایی هوا وارد سیلندر شود و جک به حالت اول برگردد.
از دیدگاهی دیگر، جک های پنوماتیک در دسته عملگر های خطی پنوماتیک قرار می گیرند و این جک های خطی خود به دو گروه زیر تقسیم می شوند:
- سیلندر های یک کاره یا یک طرفه
- سیلندر های دو کاره یا دو طرفه
سیلندر های یک کاره یا یک طرفه
همانطور که از نام این سیلندر ها مشخص است، قادر به انجام کورس حرکتی خود از یک طرف هستند؛ به این ترتیب که هوای فشرده از یک جهت وارد شده و با ورود خود پیستون را به حرکت درمی آورد. هرگاه فشار هوای ورودی به سیلندر قطع شده و هوای داخل سیلندر تخلیه شود؛ پیستون و میله پیستون به کمک فنر بازگرداننده به حالت اولیه برمی گردند.
کاربرد سیلندر پنوماتیک یکطرفه
کاربرد این گروه از سیلندر ها در صنعت، بیشتر شامل فشرده سازی یا پرس قطعات، ساخت گیره های پنوماتیکی و یا جدا کردن قطعات از قالب ساخته شده است.
مجموعه ای از مشخصات کلی که برای جک های یک طرفه پنوماتیک مطرح می شود عبارت است از:
- مصرف هوا تنها در زمانی است که جک حرکت دارد.
- توقف دقیق جک حتی زمانی که فشار هوا قطع باشد.
- با توجه به محدودیت طول کورس فنر، میزان خروج سیلندر محدود است.
- مقاومت فنر باعث کاهش ده درصدی نیروی جلو رفتن می شود.
سیلندر های دوکاره یا دو طرفه
نام این سیلندر ها گویای نحوه عملکرد آنها می باشد، به این معنا که قادرند هم در رفت و هم در برگشت میله پیستون کار انجام دهند، علاوه بر مورد ذکر شده تفاوت این سیلندر ها با سیلندر های یک کاره در این است که برگشت پیستون توسط فنر بازگرداننده نیست و همان هوای فشرده حرکت بازگشت را ایجاد می کند.
در برخی موارد سیلندر دو کاره دارای شفت یا میله پیستون دو طرفه است؛ به این معنا که از هر دو طرف سیلندر، شفت یا میل پیستون بیرون آمده است و در نتیجه قادر است که از هر دو طرف کار را انجام دهد. نکته قابل توجه در سیلندر دو کاره یا سیلندر دو طرفه ای که میله پیستون آنها دوطرفه است، در این خواهد بود که با توجه به برابر بودن سطح دو طرف پیستون، نیروی هر دو جهت (حالت رفت و حالت برگشت جک) با هم برابر است. در جک ها و سیلندر های دو طرفه ای که با یک میله پیستون، نیروی کار رفت و برگشت با هم برابر نخواهد بود، چراکه میله پیستونی که به پیستون متصل است، بخشی از سطح تحت فشار قرار گیرنده نیروی هوای فشرده را از بین برده است. در تصویر زیر نحوه عملکرد جک دو طرفه پنوماتیک را مشاهده می کنیم.
نحوه عملکرد این سیلندر ها به این ترتیب است که هوای فشرده از طریق مجرای ورودی جک دوطرفه وارد می شود و به این ترتیب باعث حرکت پیستون و خروج می شود. تا زمانی که جریان هوای فشرده توسط شیر عکس شود، هوای فشرده موجود در سیلندر تخلیه می شود و همزمان هوای فشرده از مجرای موجود در روی درپوش بالایی سیلندر وارد شده و منجر به بازگشت پیستون و شفت سیلندر به حالت اولیه می شود.
کاربرد سیلندر پنوماتیک دو طرفه
کاربرد عمده جک دو طرفه در حرکات خطی است که نیروی کم یا متوسطی را می خواهند. به عنوان مثال در صنایع پرسکاری، برش، سوراخکاری و پایین آوردن قطعات استفاده می شود.
