سیستم‌های هیدرولیک و پنوماتیک دو فناوری قدرتمند هستند که از سیالات برای انتقال انرژی و ایجاد حرکت استفاده می‌کنند. هر دو سیستم در صنایع مختلفی کاربرد گسترده‌ای دارند، اما تفاوت‌های اساسی بین آنها وجود دارد که انتخاب سیستم مناسب را برای یک کاربرد خاص تعیین می‌کند. در این مقاله، به بررسی جامع تفاوت‌های این دو سیستم می‌پردازیم. در ادامه با ما همراه باشید.
اساس کار هر دو سیستم بر قانون پاسکال استوار است. همانظور که می دانید این قانون می‌گوید: «فشاری که به سیالی محبوس وارد می‌شود، بدون کاهش در تمام جهات و به دیواره ظرف حاوی سیال منتقل می‌شود.» به عبارت دیگر، اگر فشاری به یک نقطه از سیال وارد کنیم، این فشار به طور یکسان به تمام نقاط سیال منتقل می‌شود. این ویژگی به ما اجازه می‌دهد تا نیروی کوچکی را در یک نقطه وارد کنیم و نیروی بسیار بزرگتری را در نقطه دیگری از سیستم ایجاد کنیم.
سیستم هیدرولیک
سیستم‌های هیدرولیک از مایعات تراکم‌ناپذیر مانند روغن هیدرولیک استفاده می‌کنند. روغن هیدرولیک به دلیل ویسکوزیته بالا، تراکم‌ناپذیری و قابلیت روانکاری مناسب، انتخابی ایده‌آل برای این سیستم‌ها است. همچنین سیستم های هیدرولیک معمولاً فشار کاری بالاتری دارند که امکان ایجاد نیرو و گشتاور بیشتری را فراهم می‌کند. این سیستم‌ها برای کاربردهایی که نیاز به نیروی زیاد و کنترل دقیق دارند، مناسب هستند.
اجزای اصلی یک سیستم هیدرولیک
مخزن که حاوی سیال هیدرولیک (معمولا روغن) است.
پمپ ها که مخصوص تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی هیدرولیکی هستند و سیال را با فشار به داخل سیستم پمپ می‌کند.
شیرها جهت جریان سیال را کنترل می‌کنند و میزان فشار را تنظیم می‌کنند.
لوله‌ها و شیلنگ هیدرولیک سیال را بین اجزای مختلف سیستم منتقل می‌کنند.
عملگرها هم نیروی هیدرولیکی را به حرکت مکانیکی تبدیل می‌کنند. رایج‌ترین عملگرها سیلندرها و موتورهای هیدرولیکی هستند.
سیستم پنوماتیک
از گازهای قابل تراکم مانند هوا یا نیتروژن استفاده می‌کنند. هوای فشرده به دلیل فراوانی، ارزان بودن و ایمنی، پرکاربردترین گاز در این سیستم‌ها است. همچنین فشار کاری کمتری نسبت به سیستم‌های هیدرولیک دارند. با این حال، برای بسیاری از کاربردها، فشار ایجاد شده توسط این سیستم‌ها کافی است.
در سیستم‌های پنوماتیک، هوا به عنوان سیال استفاده می‌شود. با فشرده کردن هوا، انرژی پتانسیل در آن ذخیره می‌شود و این انرژی می‌تواند برای انجام کار مورد استفاده قرار گیرد.
اجزای اصلی یک سیستم پنوماتیک
کمپرسور هوای محیط را مکش کرده و آن را فشرده می‌کند.
مخزن هوا هوای فشرده را ذخیره می‌کند و نوسانات فشار را کاهش می‌دهد.
شیرها جهت جریان هوا را کنترل می‌کنند و میزان فشار را تنظیم می‌کنند.
لوله‌ها و شیلنگ پنوماتیک هوای فشرده را بین اجزای مختلف سیستم منتقل می‌کنند.
عملگرها نیروی پنوماتیکی را به حرکت مکانیکی تبدیل می‌کنند. رایج‌ترین عملگرها سیلندرهای پنوماتیکی هستند.
تفاوت اصلی سیستم هیدرولیک و پنوماتیک
تا اینجا متوجه شدیم مهمترین تفاوت سیستم های هیدرولیک و پنوماتیک در سیال مورد استفاده و فشار کاری آنهاست. دانستیم سیستم های هیدرولیک با سیالات مایع مانند روغن و سیستم های پنوماتیک با سیال گاز مانند هوا کار می کنند. در ادامه به برخی از تفاوت ها و محیط های مورد استفاده هردو می پردازیم.
سرعت حرکت
در سیستم‌های هیدرولیک سرعت حرکت در این سیستم‌ها معمولاً کمتر است، اما کنترل دقیق‌تری بر روی سرعت و موقعیت اجزا وجود دارد. اما در سیستم‌های پنوماتیک سرعت حرکت معمولاً بالاتر است، اما کنترل دقیق سرعت دشوارتر است.
تراکم‌پذیری
در سیستم‌های هیدرولیک به دلیل استفاده از مایعات تراکم‌ناپذیر، تغییرات فشار در سیستم منجر به تغییرات حجمی ناچیزی می‌شود. با این تفاوت که در سیستم‌های پنوماتیک به دلیل استفاده از گازهای قابل تراکم، تغییرات فشار می‌تواند منجر به تغییرات حجمی قابل توجهی شود. این امر می‌تواند بر دقت سیستم تأثیر بگذارد.
قابلیت کنترل
سیستم‌های هیدرولیک کنترل دقیق‌تر بر روی پارامترهای مختلف مانند فشار، دبی و سرعت دارد. اما در سیستم‌های پنوماتیک کنترل دقیق‌تر نسبت به سیستم‌های هیدرولیک دشوارتر است، با اینهمه برای بسیاری از کاربردها، دقت موجود کافی است.
ایمنی
در سیستم‌های هیدرولیک روغن هیدرولیک می‌تواند سمی و قابل اشتعال باشد. همچنین، نشت روغن می‌تواند باعث آلودگی محیط زیست شود و سیستم‌های پنوماتیک هوای فشرده معمولاً بی‌خطر است، اما در صورت نشت، می‌تواند باعث ایجاد سر و صدا و کاهش راندمان سیستم شود.
هزینه
سیستم‌های هیدرولیک معمولاً هزینه اولیه و نگهداری بالاتری نسبت به سیستم‌های پنوماتیک دارند.
کاربردها
سیستم‌های هیدرولیک در صنایع سنگین مانند خودروسازی، صنایع نفت و گاز، ماشین‌آلات ساختمانی و جرثقیل‌ها کاربرد گسترده‌ای دارند و سیستم‌های پنوماتیک در صنایع سبک‌تر مانند بسته‌بندی، صنایع غذایی، اتوماسیون صنعتی و روباتیک کاربرد دارند.
جمع بندی
انتخاب بین سیستم هیدرولیک و پنوماتیک بستگی به عوامل مختلفی از جمله فشار مورد نیاز، سرعت حرکت، دقت کنترل، محیط کار و هزینه دارد. در برخی موارد، ترکیبی از این دو سیستم می‌تواند بهترین راه حل باشد.
سوالات متداول
تفاوت بین پنوماتیک و هیدرو پنوماتیک چیست؟
پنوماتیک ها از گازهای با قابلیت تراکم آسان مانند نیتروژن، هوا یا گاز خالص استفاده می کنند. در همین حال، هیدرولیک از سیال مایع نسبتاً تراکم ناپذیر مانند روغن معدنی، اتیلن گلیکول، آب یا سیالات مقاوم در برابر آتش در دمای بالا برای امکان انتقال نیرو استفاده می کند.
گاز هیدرولیک است یا پنوماتیک؟
اول از همه، سیستم‌های پنوماتیک از گاز برای انتقال نیرو استفاده می‌کنند و برای انجام این کار، گاز را فشرده می‌کنند، در حالی که هیدرولیک به نیروی سیال مایع متکی است. از آنجایی که کاربردهای پنوماتیک به سیستم های تحت فشار متکی هستند، نمی توانند بیش از 7بار تولید کنند. علاوه بر این، ساخت آنها باعث تاخیر در حرکت می شود.
پنوماتیک برای چه استفاده می شود؟
سیستم های پنوماتیک به طور گسترده در انواع ماشین ها، موتورها و کاربردهای صنعتی استفاده می شود. هر سیستم پنوماتیکی برای به حرکت درآوردن یک محرک با هوا یا گاز فشرده کار می کند و می تواند به سادگی یک پیستون هوا محور یا به پیچیدگی یک عملیات استخراج با چند محرک باشد.
کدام دقیق تر است، پنوماتیک یا هیدرولیک؟
سیستم های پنوماتیک کنترل دقیق کمتری روی سرعت و نیرو در مقایسه با سیستم های هیدرولیک ارائه می دهند. این باعث می شود آنها برای برنامه هایی که نیاز به دقت بالایی دارند مناسب نباشند.
چرا به جای پنوماتیک از هیدرولیک استفاده کنیم؟
هیدرولیک بهترین گزینه برای استحکام است، زیرا محیط مایع مورد استفاده برای عملکرد آن دارای چگالی جرمی بالایی است و تا حد زیادی تراکم ناپذیر است. این بدان معنی است که هیدرولیک می تواند سطوح بسیار بالاتری از فشار را ایجاد کند و می تواند از آن فشار برای انتقال نیرویی که سیستم شما را هدایت می کند استفاده کند.
کدام سریع تر است، هیدرولیک یا پنوماتیک؟
سیستم های پنوماتیک سرعت بهتری نسبت به هیدرولیک دارند. به این دلیل که سرعت جریان هوای فشرده بالا است. این می تواند به سرعت انرژی را آزاد کند و امکان حرکت با سرعت بالا را برای محرک ها فراهم کند. هوا به سرعت از طریق لوله ها جریان می یابد زیرا چگالی جرم کمتری دارد.
