W tym artykule chcielibyśmy przybliżyć Wam, gdzie sprawdzą się urządzenia o napędzie pneumatycznym oraz porównamy je do urządzeń elektrycznych, a także porównamy układy pneumatyczne z hydraulicznymi.

Pneumatyka jest dziedziną techniki, w której wykorzystujemy gaz, jako czynnik roboczy. Najczęściej wykorzystuje się sprężone powietrze. gdyż jest go pod dostatkiem i nie trzeba za nie płacić, o ile nie wliczamy kosztów jego przygotowania :)

Układy pneumatyczne stosuje się najczęściej w zakładach przemysłowych, w których wykonuje się duże serie produktów, gdyż montaż takiej instalacji pneumatycznej jest czasochłonny oraz drogi. Każda instalacja wymaga indywidualnego podejścia i zaprojektowania, należy przy tym uwzględnić spadki ciśnienia na poszczególnych elementach i przewodach oraz odpowiednio dobrać elementy do danej charakterystyki pracy.

W przeciwieństwie do elektryki, energię sprężonego powietrza można łatwo i tanio magazynować w zbiornikach ciśnieniowych. Pozwala to na dobranie odpowiedniej sprężarki (mniejszej) tak, że w trakcie nagłego zapotrzebowania na większą ilość medium roboczego(powietrza), zostanie ono pobrane ze zbiornika, a w czasie mniejszego zapotrzebowania, zostanie on uzupełniony (to tak w dużym skrócie) :)

Urządzenia pneumatyczne mają taką zaletę, że możliwa jest bezstopniowa regulacja ich szybkości pracy (czasu wysuwu dla siłowników oraz prędkości obrotowej dla silników), przez zmianę ciśnienia roboczego lub odpowiednie dławienie na wylocie siłownika lub silnika. W silnikach elektrycznych do sterowania prędkością obrotową musimy wykorzystać falowniki.

Siłowniki i silniki pneumatyczne mogą pracować w strefie zagrożenia wybuchem, gdyż nie posiadają elementów iskrzących. Niektóre silniki elektryczne także są dostosowane do pracy w takich strefach, ale muszą one posiadać odpowiedni poziom zabezpieczeń, a to zwiększa ich cenę.

Urządzenia pneumatyczne posiadają jeszcze jedną zaletę nad urządzeniami elektrycznymi, a mianowicie duży moment rozruchowy i odporność na przeciążenia, przez co np. silnik pneumatyczny, który jest zbyt mocno obciążony nie zacznie się poruszać lub nie osiągnie odpowiedniej szybkości obrotowej i nie pociągnie to za sobą konsekwencji, a silnik elektryczny przy zbyt dużym obciążeniu ulegnie najprawdopodobniej uszkodzeniu na skutek zbyt dużego prądu płynącego przez jego uzwojenia.

Napędy pneumatyczne o podobnych parametrach pracy co elektryczne charakteryzują się dużo mniejszą masą, a tym samym większą mocą przypadającą na 1 kg masy urządzenia. W skrócie można to ująć następująco: silnik elektryczny o tej samej mocy co pneumatyczny będzie po prostu większy.

Ostatnią zaletą dzisiaj przez nas omawianą jest duża prędkość pracy urządzeń pneumatycznych, która oscyluje wokół maksymalnie 30 000 obr./min dla większości silników pneumatycznych oraz prędkością liniową siłowników dochodzącą do 4m/s. Są to wartości nieosiągalne dla typowych urządzeń elektrycznych, zarówno silników liniowych, jak i obrotowych.

Napędy pneumatyczne posiadają także wady. Jedną z nich jest prędkość ruchu, która jest silnie zależna od obciążenia, w przeciwieństwie do napędów elektrycznych.

Układy pneumatyczne generują także duży hałas, przez co konieczne jest odpowiednie wygłuszenie elementów, tak by hałas nie przekraczał dopuszczalnego poziomu.

Siłowniki, jak i silniki pneumatyczne nie nadają się do prac, w których potrzebna jest duża siła. gdyż ogranicza je ciśnienie robocze (ok.6 - 15 bar).

Przejdźmy teraz do porównania układów pneumatycznych do porównania pneumatyki do hydrauliki.

Hydraulika jest dziedziną techniki, w której wykorzystujemy ciecz pod ciśnieniem jako medium robocze.

Układy hydrauliczne stosowane są wszędzie tam, gdzie potrzebujemy dużej siły. Są to najczęściej zakłady przemysłowe oraz maszyny budowlane. My skupimy się dzisiaj na układach mających zastosowanie w zakładach przemysłowych, ale wszystkie cechy, które wymienimy, są wspólne dla obu zastosowań.

Pierwszą zaletą układów hydraulicznych jest duża siła przekazywana przez elementy wykonawcze. Silniki hydrauliczne lub cylindry są w stanie przenosić bardzo duże obciążenia i nie grozi to ich uszkodzeniem. Przekazują one jednak znaczenie większe siły niż układy pneumatyczne.

Układy hydrauliczne mają małą bezwładność, co umożliwia szybkie, częste i płynne zmiany kierunku ruchy, bez ryzyka uszkodzenia układu.

Układy hydrauliczne, dzięki zastosowaniu oleju hydraulicznego są samosmarowne, co oznacza, że olej hydrauliczny smaruje wszystkie elementy układu. Jest to cecha, która jest jednocześnie zaletą i wadą, gdyż nie jest wymagane smarowanie układu, tak jak ma to miejsce w pneumatyce, ale układ nie może pracować "na sucho", czyli bez cieczy roboczej. Szczególnie ucierpiałaby na tym pompa hydrauliczna :)

Układy hydrauliczne podobnie, jak pneumatyczne posiadają możliwość płynnej regulacji prędkości roboczej, przez zmianę ciśnienia medium roboczego.

Małe rozmiary w stosunku do wykonywanej pracy są cechą obu rodzajów omawianych dzisiaj układów. Tą właściwość możemy wykorzystać, kiedy zależy nam na maksymalnym wykorzystaniu przestrzeni, gdyż elementy wykonawcze mają małe gabaryty.

Podobieństwo pneumatyki i hydrauliki widać także w stosowanych tam elementach roboczych, które mają taką samą zasadę działania. Zarówno pompy hydrauliczne, jak i silniki oraz siłowniki pracują tak samo, różnica pomiędzy hydrauliką, a pneumatyką polega głównie na innych ciśnieniach roboczych, które w hydraulice mogą osiągać nawet 300 bar.

Ostatnią dzisiaj omawianą zaletą hydrauliki jest możliwość pracy w warunkach dużego zapylenia oraz w strefie zagrożenia wybuchem. Powoduje to używanie urządzeń hydraulicznych np. na kopalniach.

Urządzenia hydrauliczne posiadają także wady. Pierwszą z nich jest koszt utrzymania układu. Cena oleju hydraulicznego nie jest mała, a należy go zmieniać w odpowiednich odstępach czasu (zależnie od stopnia jego zużycia, warunków pracy układu. Okres, w jakim olej może być stosowany jest określony przez producenta oleju oraz osobę odpowiedzialną za utrzymanie w sprawności takiego układu.) Kolejne koszty związane z konserwacją układu, to okresowa wymiana filtrów oraz uszczelniaczy w elementach układu. Są to znaczne koszty, ale wymiana wyżej wymienionych części jest konieczna, jeśli nie chcemy doprowadzić do awarii.

Temperatura medium roboczego znacząco wpływa na jego lepkość, co jest znaczącym utrudnieniem dla pracy układu, dlatego należy utrzymywać w miarę możliwości stałą temperaturę oleju hydraulicznego, aby układ zachował swoje parametry.

W pracujących pompach hydraulicznych bardzo często zachodzi zjawisko kawitacji, czyli uszkodzenia elementów wewnętrznych, przez powstające i nagle zanikające pęcherzyki powietrza. O tym zjawisku, często lekceważonym napiszemy w przyszłości. Na tą chwilę ważne jest, aby wiedzieć, że jest to zjawisko niepożądane i szkodliwe dla pomp hydraulicznych.

Dużą wadą układów hydraulicznych jest hałas wytwarzany przez pracujące urządzenia, co wymusza stosowanie ochrony słychu przez pracowników przebywających w pobliżu. Jest on spowodowany przepływem cieczy roboczej pod dużym ciśnieniem.

Ostatnią omawianą przez nas wadą jest brak możliwości gromadzenia dużych ilości energii hydraulicznej. Wymusza to stosowanie pomp o odpowiednio dużej wydajności. Pompa w takim układzie (w przeciwieństwie do pneumatyki) pracuje cały czas, a nadmiar cieczy hydraulicznej jest kierowany z powrotem do zbiornika oleju. Należy także wspomnieć, że układ hydrauliczny musi być zamknięty, czyli każdy element wykonawczy musi posiadać odprowadzenie oleju do zbiornika (w przeciwieństwie do pneumatyki, gdzie stosuje się odpowietrzniki.)

Jeśli macie jakieś pytania do artykułu to zapraszamy do sekcji komentarzy, gdzie rozwiejemy wszystkie Wasze wątpliwości :)

Autor: 

Marek Beer

#pneumatyka #hydraulika #porównianie #wady #zalety