جک (سیلندر) پنوماتیک | تجهیزی ساده با انتخابی پیچیده

جک پنوماتیک دقیقا چه کاری انجام می دهد؟

در اغلب سیستم های صنعتی، دائما نیاز به جا به جا کردن و حرکت دادن اشیاء داریم. بیشتر مواقع این حرکت دادن، هل دادن و کشیدن در یک خط راست است. گاهی هم باید چیزی را بلند کنیم، نگه داریم یا بچرخانیم. در این مواقع یک سیستم مکانیکی کارآمد که بتواند از دستورات سیستم اتوماسیون پیروی کند از ضروریات است. اینجا است که به «جک پنوماتیک» می رسیم.

جک یا سیلندر پنوماتیک، نیروی هوای فشرده را به حرکت تبدیل می کند. اگر بخواهیم آن را از نظر ظاهری توصیف کنیم، می توان این طور گفت که با یک پیستون درون یک محفظه سروکار داریم.

هر جک پنوماتیک دارای ویژگی های متعددی است. مجوعه ای از ارقام و عددها که می تواند گیج کننده باشد. در ادامه در مورد هر کدام و اهمیتشان در انتخاب جک درست صحبت می کنیم.

قطر و کورس ؛ لازم اما نه کافی!

هر جایی صحبت از سیلندر باشد، اولین ویژگی هایی که مطرح می شوند، قطر و کورس هستند. منظور از قطر در سیلندر پنوماتیک، قطر محفظه است. کورس نیز به طول میله پیستون (شفت) گفته می شود.

چرا باید به قطر جک توجه کنیم؟ همه چیزی که ما از یک جک پنوماتیک انتظار داریم، این است که این سیلندر بتواند اشیاء را جا به جا کند. بنابراین دائما با مفاهیم فیزیکی فشار و نیرو کار داریم. اما قطر کجای این محاسبات می ایستد؟ دقیقا در راس کار.

هر چه قطر بیشتر باشد، نیرویی که پیستون تولید می کند بیشتر می شود. بنابراین اگر به دو سیلندر یکی با قطر ۱۰۰ و دیگری ۶۳ میلی متر، فشار یکسان اعمال کنیم، اولی نیروی بیشتری به ما می دهد و نیروی بیشتر یعنی توانایی جا به جایی جسم سنگین تر.

حالا که با اهمیت قطر تا حدودی آشنا شدیم، نوبت مشخصه بعدی است، یعنی کورس. کورس که در متون فنی با نام Stroke معرفی می شود، یعنی سیلندر تا چه اندازه قابلیت جا به جایی دارد. برای مثال وقتی گفته می شود جک با کورس ۲۰۰ میلی متر، یعنی میله این جک می تواند تا ۲۰ سانتی متر جا به جا شود.

چرا قطر و کورس برای خرید جک پنوماتیک کافی نیستند؟

بیایید از زاویه دیگری وارد ماجرا شویم. تصور کنید می خواهید لپ تاپ بخرید، اگر اطلاعات کافی از برندها و مشخصات فنی نداشته باشید، فروشنده اول این سوال را می پرسد : «برای چه کاری به لپ تاپ نیاز دارید؟»

در انتخاب جک پنوماتیک هم این سوال مطرح می شود. ابتدا ببینید چرا به این تجهیز نیاز دارید. افرادی که در هنگام خرید فقط قطر و کورس و مدل جک را اعلام می کنند، معمولا از قبل با طراح پروژه مشورت کرده اند یا صرفا نیاز به جایگزینی تجهیز قدیمی دارند.

جک پنوماتیک چقدر بار را می تواند جابه جا کند؟

یکی از مواردی که برای واحدهای صنعتی اهمیت دارد، این است که بتوانند، اجسام را بدون اختلال و آسیب جا به جا کنند. مواد اولیه وارد خط تولید شده، پرداخت و در نهایت بسته بندی می شود. بنابراین عملگر جا به جا کننده، باید نیروی لازم برای بلند کردن را داشته باشد. این فرمول اساس کار است:

 

(نیرو)F = (فشار)P × (مساحت سطح مقطع)A

هدف این است که بفهمیم چند کیلوگرم را می توانیم جا به جا کنیم، پس باید یک فرمول دیگر هم داشته باشیم:

m = F/g

مهندسان برای انجام محاسبات، مستقیم به سراغ کاتالوگ جک مورد نظر خود می روند. فشار، یکی از مشخصه هایی است که هر سازنده در کاتالوگ اعلام می کند. مساحت نیز با استفاده از قطر قابل محاسبه است. در نهایت ما می فهمیم که هر سیلندر قادر به تحمل چند کیلوگرم است. در ادامه مثالی از جک ۱۰۰ و ۶۳ میلی متر با فرض فشار ۰.۶ نیوتن بر میلی متر مربع (۶ بار) را آورده ایم.

 

قطر ۶۳	قطر ۱۰۰
A = π × (63÷2)² ≈ 3117 mm²	A = π × (100÷2)² ≈ 7854 mm²
F = 0.6 N/mm² × 3117 ≈ 1870 N	F = 0.6 N/mm² × 7854 ≈ 4712 N
m = 1870 ÷ 9.81 ≈ 190.7 kg	m = 4712 ÷ 9.81 ≈ 480.3 kg
مقدار g (شتاب گرانش زمین) برابر با ۹.۸۱ در نظر گرفته می شود.

سرعت جک پنوماتیک چقدر است؟

دو فاکتور برای واحدهای صنعتی اهمیت بیشتری دارند: مدت زمان تولید هر محصول و هماهنگی اجزای مختلف با هم.

طبیعتا مهم است که یک کارخانه بتواند در هر شیفت کاری، تعداد محصولات برنامه ریزی شده را تولید کند. ضمنا مهم است که این کار بدون مشکل انجام شود و هیچ ناهماهنگی بین بخش های مختلف وجود نداشته باشد. نمی خواهیم در این بخش به سراغ فرمول های بیشتری برویم، به همین دلیل به معرفی فاکتورهای تعیین کننده بسنده می کنیم. ضمن اینکه برخی از برندها مثل ایرتک در مستندات خود رنج سرعت را اعلام می کنند. اگر نتوانستید مستقیما این مشخصه را پیدا کنید، به دنبال این موارد باشید: دبی بر حسب Nl/min، فشار هوای ورودی، قابلیت های شیر کنترل جریان و قطر سیلندر.

جنس قطعات جک پنوماتیک

اگر نگاهی به مشخصات سیلندرها بیندازید، می بینید که هر بخش از بدنه آن ها، از یک جنس ساخته شده و در مدل ها و برندهای مختلف تنوع زیادی وجود دارد. دلیل آن ساده است. سیلندر قرار است در ارتباط مستقیم با تولیدات شما قرار بگیرید، بنابراین دائم با مواد مختلف برخورد دارد. مواد شیمیایی، گرد و غبار، ذرات روغن، آب و سایر مایعات. همچنین بسته به باری که باید تحمل کند و مسیری که باید در طول آن در رفت و برگشت باشد، باید بر اصطکاک غلبه کند و کمترین انحراف را از مسیر داشته باشد.

قطعه	جنس
بدنه (لوله سیلندر)	آلومینیوم، استیل، فولاد
درپوش جلو و عقب	آلومینیوم، آلیاژ آلومینیوم، گاهی فولاد
میله پیستون	فولاد، فولاد آبکاری شده با کروم، استیل
پیستون	آلومینیوم، POM، پلی آمید یا آلیاژهای مهندسی
آب بندها (Seal)	PU ،NBR ،FKM و گاهی PTFE
واشرها و رینگ های راهنما	POM ،PTFE، پلی آمید و مواد مهندسی مشابه
فنر در مدل های فنر برگشت	فولاد فنری

جک را به کجا و چگونه نصب کنیم؟

وقتی از شما در مورد کاری که با جک دارید می پرسند، برای این است که نوع نصب هم از همان ابتدا مشخص شود. معمولا هر جک قابلیت این را دارد که با چند بست مختلف نصب شود، اما کدام برای شما مناسب است؟ آیا نیاز است روی یک سطح ثابت نصب شود؟ به عملکرد کششی نیاز دارید یا فشاری؟ استاندارد سیلندر کدام ISO است؟ زاویه بین سیلندر و بار چقدر باید باشد؟

کیفیت هوای فشرده چه تاثیری بر جک پنوماتیک دارد؟

حتما هنگام راه اندازی سیستم مکانیکی پروژه خود، دیده اید که سیلندر تنها تجهیز مورد نیاز نیست و تعداد زیادی تجهیز دیگر با نام فیلتراسیون سر راه آن نصب می شود. یک اصل مهم در سیستم های پنوماتیک وجود دارد، هوای فشرده باید تمیز شود و سپس وارد سیلندر شود. فیلتراسیون همین وظیفه را برعهده دارد و هوا را پیش از ورود، عاری از هر ذره آلوده مثل قطرات آب و روغن و گرد و غبار می کند. این کار برای بالا بردن عمر قطعات انجام می شود. با توجه به اینکه سیلندر یک تجهیز مصرفی است و اغلب قابلیت تعمیر ندارد، مهم است که بتوانیم برای مدت مناسبی از آن ها استفاده کنیم.

قطر شفت در کورس های بلند

وقتی قرار است اجسام را در مسافت های بلندتر جا به جا کنیم، میله پیستون در حالتی که کامل بیرون آمده، آسیب پذیر می شود. فشارهای مکانیکی زیاد می تواند موجب انحراف یا خم شدن شفت شود. بنابراین باید توجه کنیم در مدل کورس بلندی که انتخاب می کنیم، قطر شفت با طول جا به جایی تناسب داشته باشد و مقاومت کافی داشته باشد.

آخرین نکته در انتخاب جک : جک پنوماتیک چقدر باید کار کند؟

وقتی در مورد جنس قطعات سیلندر، سرعت، کیفیت هوای فشرده و نحوه نصب جک پنوماتیک صحبت می کردیم برای این بود که به این نقطه برسیم: «تعداد دفعات رفت و برگشت در روز»

نهایتا همه چیزی که از سیلندر انتظار داریم، این است که بتواند نیاز روزانه سیستم را تامین کند. و این کار را برای مدت مناسبی انجام دهد. برای مثل جکی که انتخاب می کنیم، بتواند برای ۶ ماه در دو شیفت یک کارخانه در هر شیفت ۱۰ هزار سیکل کاری (رفت + برگشت) را بدون مشکل به انجام برساند. اگر بتوانید از کمک مهندسان این حوزه کمک بگیرید، کار شما راحت تر و نتیجه حرفه ای تر خواهد بود.

صنعت و معدن