Posted on Leave a comment

ماكينة نظام الهواء المضغوط الجزء الأول

مقدمة:

الهيدروليك والنيوماتك تعرف بأنها قوة ضغط الموائع. وهو علم يعتمد على خواص السوائل المحتبسة غير القابلة للإنضغاط والغازات القابلة للإنضغاط. فهي تؤثر على الموائع بالضغط عليها ذلك يقود إلى توزيع ضغطها داخله بشكل منتظم. يؤدي هذا إلى تحويل قوة صغيرة من سطح مكبس صغير وتحويلها إلى قوة أكبر على سطح مكبس كبير ، أو العكس بالعكس.

ميزات الأنظمة الهيدروليكية / النيوماتية:

  • تحويل القوة الصغيرة إلى كمية أكبر من القوة ، أو العكس بالعكس.
  • أنظمة تحكم عالية الدقة.
  • العزم والقوة المولدة في النظام الهيدروليكي ثابتة.
  • أنظمة الأمان والحماية في الأنظمة عالية.
  • الحصول على قدرة عالية السعة مقارنة مع وزن النظام.
  • يعمل الزيت الهيدروليكي على تشحيم الآلات ووآلية التشحيم تمنع من التآكل والصدى.
  • يعمل الهواء المضغوط على تبريد الأجهزة لزيادة الوقاية من ارتفاع درجة الحرارة

مبدأ عمل ضاغط الهواء

هو عبارة عن جهاز ميكانيكي يحتوي على مكبس وصمامات تعمل على ضغط الهواء داخل خزان التجميع إلى حد معين ، وتكون آلية ضغط الهواء من خلال تقليل حجمه. وهو عمل مشابه لمبدأ المضخات ، بمعنى أن كلاهما قادر على زيادة ضغط المائع ونقله عبر خط الأنابيب ، ولكن في الضاغطات تنخفض الغازات المضغوطة في حجمها. بينما في المضخات ، تكون المادة السائلة ثابتة غير قابلة للضغط على حجمها. ينتج عن الضغط قوة تعمل على نقل السائل من مكان إلى آخر ، وهذا هو مبدأ العمل لمضخات السوائل.

ضواغط الهواء في المركبات عبارة عن محرك احتراق ضاغط ، يعتمد على الحركة المنتظمة للمكبس صعودا وهبوطا من خلال دخول الهواء وضغطه داخل الأسطوانة ، وبعض الأنواع تعتمد على الأغشية لسحب الهواء وضغطه ، ومنعه من العودة للخلف والخروج خارج الاسطوانة خلال عملية الجمع.

لقد تطورت صناعة الضواغط في عصرنا الحالي وضاغط الغاز الحالي قادر على تخزين ضغوط هائلة لتكون جاهزة للاستخدام الصناعي. يتم تحديد سعة ضاغط الهواء عن طريق تحديد كمية الهواء التي يمكن أن تدخل إلى الخزان مع القدرة على ضغطها إلى حد معين ، عادة ضغط 690 كيلو باسكال عند درجة حرارة 20 درجة مئوية ورطوبة 38٪ ، وحدة قدرة الضاغط هو m3 / h ، وعادة ما يكون اسم الضاغط يشمل سعته.

يعتمد عدد الأجهزة التي يمكن تشغيلها باستخدام الضاغط على حجم الغاز الذي يحتاجه كل جهاز ، ولا يمكننا تشغيل عدد من الأجهزة معًا بينما تحتاج إلى أكبر حجم للغاز من سعة الضاغط ، وإذا بدأنا عددًا كبيرًا من الأجهزة ما بعد سعة الضاغط الصغيرة قد تسبب تلفه.

استخدام الأنظمة الهيدروليكية والنيوماتية:

تستخدم الأنظمة الهيدروليكية عمليا في بعض التطبيقات والنيوماتية في تطبيقات أخرى للاعتبارات التالية:

– إذا كان التطبيق يتطلب سرعة و دقة  متوسطة وضغط نسبي، يمكن استخدام الأنظمة النيوماتية.

– إذا كان التطبيق يتطلب ضغطًا ودقة متوسطًا ، دقة أكبر للتحكم يمكن استخدامهما معا الأنظمة النيوماتية والأنظمة الهيدروليكية.

– عليه ، إذا كان التطبيق يتطلب الكثير من الضغط  ودقة التحكم العالية، يجب استخدام الأنظمة الهيدروليكية.

التطبيقات

هناك تطبيقات واسعة النطاق للمحركات النيوماتية  الأدوات اليدوية ، مفاتيح الشد ، أدوات النبض ، مفكات البراغي ، مشغل الصواميل ، المثاقب ، المطاحن ، الصنفرة وهلم جرا. كما تستخدم محركات تعمل بالهواء المضغوط ثابتة في مجموعة واسعة من التطبيقات الصناعية. على الرغم من أن الكفاءة العامة في استخدام الطاقة في أدوات ضغط الهواء منخفضة وتحتاج إلى الوصول إلى مصدر الهواء المضغوط ، إلا أن هناك العديد من المزايا على الأدوات الكهربائية. أنها توفر كثافة طاقة أكبر (يمكن للمحرك الهوائي الأصغر أن يوفر نفس القدر من الطاقة كمحرك كهربائي كبير) ، لا تتطلب جهاز تحكم سرعة إضافي (إضافة إلى تماسكها) ، وتوليد حرارة أقل ، ويمكن استخدامها في أجواء أكثر تذبذبًا لأنها لا تتطلب الطاقة الكهربائية ولا تخلق الشرر. يمكن تعريضها للتحميل و التوقف مع عزم دوران كامل بدون أضرار.

تاريخيا ، حاول العديد من الأفراد تطبيق المحركات الهوائية على صناعة النقل. مثل جاي نيجر ، الرئيس التنفيذي ومؤسس شركة Zero Pollution Motors ، كان رائداً في هذا المجال منذ أواخر الثمانينيات. قامت Engineair مؤخراً بتطوير محرك دوّار للاستخدام في السيارات. تضع Engineair المحرك مباشرة إلى جانب عجلة المركبة ولا تستخدم أي أجزاء وسيطة لنقل الحركة مما يعني أن كل طاقة المحرك تقريبًا تُستخدم لتدوير العجلة.

المحرك النيوماتي (المحرك الهوائي) هو نوع من المحركات التي تقوم بأعمال ميكانيكية من خلال توسيع الهواء المضغوط. تحرك المحركات الهوائية عموما طاقة الهواء المضغوط إلى العمل الميكانيكي من خلال الحركة الخطية أو الدورانية. يمكن أن تأتي الحركة الخطية إما من مشغل الديافرام (Diaphragm or Actuator) أو المكبس ، في حين يتم توفير الحركة الدورانية إما بواسطة محرك هواء من نوع ريشة ، أو محرك هواء مكبس ، أو توربين هواء أو محرك من نوع ناقل الحركة.

وقد وجدت المحركات الهوائية في أشكال عديدة على مدى القرنين الماضيين ، تتراوح في الحجم من المحركات المحمولة إلى محركات تصل إلى عدة مئات حصانا. تعتمد بعض الأنواع على المكابس والاسطوانات. والآخرى على الدوارات مشقوق مع دوارات (محركات دوارة) وغيرها تستخدم التوربينات. تعمل العديد من محركات الهواء المضغوط على تحسين أدائها عن طريق تسخين الهواء الوارد أو المحرك نفسه. حققت المحركات الهوائية نجاحًا واسعًا في صناعة الأدوات اليدوية ، ولكنها تستخدم أيضًا في مجموعة كبيرة من التطبيقات الصناعية. يتم بذل محاولات مستمرة لتوسيع استخدامها في صناعة النقل.

السكك الحديدية

استخدمت محركات الهواء المضغوط في الترام والقطار ، وفي نهاية المطاف وجدت مكانة ناجحة في قاطرات التعدين ، على الرغم من أنه في النهاية تم استبدالها بالقطارات الكهربائية ، تحت الأرض. على مر السنين ازدادت التصاميم في التعقيد ، مما أدى إلى محرك توسع ثلاثي مع إعادة تسخين الهواء إلى الهواء بين كل مرحلة

الطيران

تستخدم الطائرات فئة النقل ، مثل الطائرات التجارية ، مبدئ تشغيل الهواء المضغوط لبدء عمل المحركات الرئيسية. يتم توفير الهواء بواسطة ضاغط الحمل لوحدة الطاقة المساعدة للطائرة ، أو بواسطة المعدات الأرضية.

تستخدم صواريخ المياه هواء مضغوط لتشغيل الطاقة المائية الخاصة بهم وتوليد قوة الدفع ، ويتم استخدامها كألعاب.

كما تستخدم Air Hogs ، وهي ماركة ألعاب ، الهواء المضغوط لتشغيل محركات المكبس في طائرات الألعاب (وبعض سيارات الألعاب الأخرى).

السيارات

هناك حاليا بعض الاهتمام بتطوير السيارات الهوائية. وقد اقترحت العديد من المحركات لهذه ، على الرغم من أن لا شيء قد أظهر الأداء والحياة الطويلة اللازمة للنقل الشخصي.

أمثلة على الأنظمة والمكونات الهوائية

  • الفرامل الهوائية على الحافلات والشاحنات
  • فرامل الهواء في القطارات
  • ضاغطات الهواء
  • المحركات الهوائية للمركبات التي تعمل بالهواء المضغوط
  • أنظمة Barostat المستخدمة في طب الجهاز العصبي المركزي وللبحث عن الكهرباء
  • نفث الكابل ، وسيلة لتثبيت الكابلات في القنوات
  • حفر الأسنان
  • محرك الهواء المضغوط ومركبات الهواء المضغوط
  • إعادة التحميل تعمل بالغاز
  • بروجكتور هولمان ، وهو سلاح هوائي مضاد للطائرات
  • أنظمة التحكم HVAC
  • الهياكل القابلة للنفخ
  • يمكن استخدام العاب ليجو بضغط الهواء لبناء نماذج تعمل بالهواء المضغوط

 

 

الغازات المستخدمة في الأنظمة التي تعمل بالهواء المضغوط

يستخدم في الأنظمة الهوائية في المنشآت الثابتة ، مثل المصانع ، الهواء المضغوط لأن الإمداد المستدام يمكن أن يتم عن طريق ضغط الهواء الجوي. عادةً ما تتم إزالة الرطوبة من الهواء ، ويتم إضافة كمية صغيرة من الزيت في الضاغط لمنع التآكل وتليين المكونات الميكانيكية.

لا يحتاج مستخدمو الطاقة الهوائية المحترفين في المصنع إلى القلق بشأن التسرب السام ، لأن الغاز عادة ما يكون مجرد هواء. يمكن للأنظمة الأصغر أو القائمة بذاتها استخدام الغازات المضغوطة الأخرى التي تشكل خطر الاختناق ، مثل النيتروجين – والذي يشار إليه غالبًا باسم OFN (النيتروجين الخالي من الأكسجين) عند تزويده بالأسطوانات.

أي غاز مضغوط غير الهواء يصحبه خطر الاختناق – بما في ذلك النيتروجين ، الذي يشكل 78 ٪ من الهواء. لا يخنق الأكسجين المضغوط (حوالي 21٪ من الهواء) ، ولكنه لا يستخدم في الأجهزة التي تعمل بالهواء المضغوط لأنه خطر للحريق ، وأكثر تكلفة ، ولا يقدم أي ميزة أداء على الهواء.

غالباً ما يتم تشغيل الأدوات الهوائية المحمولة والمركبات الصغيرة ، مثل ماكينات روبوت الحروب وغيرها من تطبيقات الهواة ، باستخدام ثاني أكسيد الكربون المضغوط ، وذلك لأن الحاويات المصممة لحملها مثل علب تيار الصودا وطفايات الحريق متوفرة بسهولة ، وتغير الطور بين السائل والغاز يجعل من الممكن الحصول على كمية أكبر من الغاز المضغوط من حاوية أخف من الهواء المضغوط. ثاني أكسيد الكربون يصحبه خطرالاختناق ويمكن أن يكون خطر تجميد إذا استخدم التنفيس بشكل غير صحيح.

 

 

مزايا نظام الهواء المضغوط

  • بساطة التصميم والتحكم – يتم تصميم الآلات بسهولة باستخدام أسطوانات قياسية ومكونات أخرى ، وتعمل عن طريق التحكم البسيط.
  • الموثوقية – تتمتع الأنظمة التي تعمل بالهواء المضغوط بصفة عامة بعمر تشغيلي طويل وتتطلب القليل من الصيانة. نظرًا لأن الغاز قابل للانضغاط ، فإن المعدات تكون أقل عرضة لتلف الصدمات. يمتص الغاز القوة المفرطة ، في حين أن السوائل في المكونات الهيدروليكية تنقل القوة مباشرة. يمكن تخزين الغاز المضغوط ، بحيث تستمر الماكينات في العمل لفترة من الوقت إذا فقدت الطاقة الكهربائية.
  • اﻟﺳﻼﻣﺔ – ھﻧﺎك اﺣﺗﻣﺎل ﺿﺋﯾل ﻟﻟﺣرﯾق ﻣﻘﺎرﻧﺔ ﺑزيت اﻟﮭﯾدروﻟﯾﮐ. الآلات الجديدة عادة ما تكون آمنة في الحمل الزائد.

اترك رد

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.