десно|мини|200пиксел| Бушење великих рупа пнеуматским (механичким) чекићем . десно|мини|200x200пиксел| Очувана пнеуматска локомотива Портер из 1856. године. десно|мини|200x200пиксел| Вијчани ваздушни компресор. десно|мини|329x329пиксел| Двостепени вентил за регулацију притиска . десно|мини|200x200пиксел| Пнеуматски ударни одвијач за затезање вијака . десно|мини|200x200пиксел| Шема пнеуматског разводника и цилиндра. десно|мини|187x187пиксел| Неповратни вентил са челичном куглом и опругом у затвореном положају. десно|мини|184x184пиксел| Приказ рада пнеуматског цилиндра једносмерног дејства . десно|мини|184x184пиксел| Приказ рада пнеуматског цилиндра двоструког дејства. Пнеуматика (према грчком πνευματιϰος (пнеуматикос): је грана технике која се бави коришћењем енергије компримованог (компресованог) ваздуха уз помоћ механичких уређаја. Пнеуматски уређаји се у основи састоје од компресора, цевног развода компримованог ваздуха, пнеуматских извршних делова (актуатора) за остваривање праволинијског (транслаторног) или обртног (ротационог) кретања (пнеуматски мотор), и управљачких делова за управљање овим кретањем. За индустријске сврхе користи се радни притисак компримованог ваздуха од 5 до 7 bar-a (0,5 и 0,7 МPa ). Услед компресије, као и код хлађења, влага се кондензује из ваздуха. Како кондензат не би доспео у управљачки и извршни пнеуматски део, он се одваја уређајима који се називају сушачи ( апсорпциона, адсорпциона и термичка сепарација). Управљање извршним деловима се остварује пнеуматски, коришћењем различитих типова вентила ( разводници, проточни, потисни и запорни вентили) или, све чешће, електронски. С обзиром да је пнеуматски цилиндар најчешћи, до данас је развијено неколико типова извршних делова и њихова примена је многобројна.
Данас је пнеуматика присутна у свим техничким гранама, код возила, производних линија, машина, алата, робота, играчака ( ваздушна пушка ) и медицинских инструмената, до производа за домаћинство и најновије, интелигентне одеће. Од великог броја пнеуматских делова конструишу се уређаји за реализацију вишеструких извршних функција, као што су манипулатори, обртни столови, транспортери и сл. Предности пнеуматских делова су једноставност и могућност разноврсне примене, а недостаци немогућност постизања великих сила, веома мале и уједначене брзине, као и пренос сигнала на веће удаљености, што се решава њиховим комбиновањем са другим елементима (на пример, хидраулични, електрични ). У аутоматизацији преовлађују пнеуматски извршни делови који чине 60 до 70% свих примењених делова. Управо због тесне повезаности напредовања производног процеса и развоја аутоматике и пнеуматике, њена примена се стално шири, а развијају се и нови делови. Један од новијих је такозвани флуидни мишић. То је еластична цев ромбоидног облика, ојачана мрежицом од јаких вештачких влакана, која се скраћује и до 25% у односу на притисак ваздуха у цеви и тако делује као мишић . Конструишу се све мањи пнеуматски делови, па се пнеуматски мини делови већ користе на тржишту, а ради се и на развоју микро делова. За пројектовање пнеуматских система развијене су математичке и инжењерске методе, а користе се и компјутерски програми. Сви елементи система, њихов начин рада и везе, приказани су симболима и дијаграмима сличним онима у електротехници. pneumatika, "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2018.
Историја Прва сазнања о примени компримованог ваздуха стара су хиљадама година, а први такав запис описује катапулт који користи компримовани ваздух грка Ктесибија из Александрије (3. век пре нове ере). Крајем 19. и почетком 20. века пнеуматика почиње да се све значајније користи за погон алата, пре свега ударних (пнеуматски чекићи, длета) и ротационих (бушилице, брусилице и др.). Већина ударних алата има сопствену конструкцију. Ротациони алати користе пнеуматске ламеларне (криласте) моторе, са уграђеним пнеуматским разделницима у кућишту алата. Новија примена пнеуматике је међу алатима за обраду материјала без скидања струготине (пробијање, штанцање, сечење, закивање итд.), где се користи као део помоћних уређаја на пресама, или самосталних уређаја. Затим пнеуматски извршни делови, линеарни и ротациони цилиндри, заједно са управљачким деловима чине пнеуматске системе.
Поређење са хидрауликом За разлику од хидраулике, која користи нестишљиве течности као што су вода и уље, пнеуматика користи ваздух, који нема константну запремину . У већини индустријских примена пнеуматике радни притисак је од 500 до 700 кPа, док су у хидраулици уобичајени притисци од 7 до 35 МPа, а изузетно и преко 70 МPа.
Предности пнеуматике
Радни медијум је лаган, тако да не оптерећује доводне цеви ; Нема потребе за повратном цеви јер се искоришћени ваздух може испустити у околину; Ваздух је еластичан, тако да нема опасности од хидрауличних удара који могу оштетити цеви или опрему; Компримовани ваздух има потенцијалну енергију која се може користити чак и када компресор не ради; Компримовани ваздух је скоро неосетљив на промене температуре и екстремне услове; Неосетљив је на зрачење, магнетна и електрична поља ; Безбедност - јер није експлозивн или запаљив медијум; Када се пусти, не загађује животну средину; Неосетљивост елемената на вибрације .
Предности хидраулике
Може се користити много већи притисак јер, због нестишљивости медијума, не постоји опасност од експлозије у случају оштећења резервоара или цеви. Захваљујући томе, може се пренети много већа снага . Константност запремине медија омогућава прецизну контролу кретања радног механизма.
Особине пнеуматских система Особине пнеуматских система су:
Притисак доводног ваздуха од 1 до 15 bar-а (обично 7 bar-а); Радне температуре ваздуха од -10 до 60 ºC (максимално до 200 ºC); Оптимална брзина протока ваздуха 40 m/s ; Кретање делова: праволинијско (транслација ) и ротационо (ротација); Брзина цилиндра од 1 до 2 m/s (максимално око 10 m/s); Највећа достижна сила је око 40 кN; Највећа снага је око 30 кW; Код пнеуматских система, при температурама компримованог ваздуха нижим од -10 ºC, јављају се проблеми са смрзавањем, док се при температурама вишим од 60 ºC јављају проблеми са заптивањем .
Делови пнеуматског система Делови пнеуматског система се према њиховој функцији у систему могу поделити на: "Pneumatika i hidraulika" Radoslav Korbar, Veleučilište u Karlovcu, www.vuka.hr, 2007.
погонски мотор (електромотор или дизел мотор), ваздушни компресор , посуда под притиском или резервоар, дистрибуција ваздуха (цевовод), припрема ваздуха, извршни пнеуматски уређаји, контролни делови, контролни и сигнални делови, помоћни делови.
Довод и дистрибуција ваздуха Делови за производњу и дистрибуцију ваздуха имају задатак да обезбеде потрошачима потребне количине компримованог ваздуха одговарајућих параметара (компресор, резервоар или посуда под притиском, цевоводне мреже за дистрибуцију). Група за припрему ваздуха садржи филтер за ваздух, регулатор притиска и понекад зауљивач . Главни вод се поставља са падом од 1-2% у правцу струјања ваздуха, како би се обезбедио одлив кондензоване воде . Главни вод треба да обезбеди уједначен притисак без обзира на потрошњу ваздуха.
Компресор ваздуха Компресор компримованог ваздуха се користи за претварање механичке енергије у енергију компримованог ваздуха, док пнеуматски мотори претварају енергију у супротном смеру. Ваздушни компресори и пнеуматски мотори се битно не разликују, разликују се само у конструкцијским детаљима. Ако се, на пример, пуњење и пражњење цилиндра клипног мотора или компресора врши преко усисних и издувних вентила, мотор мора имати механизам за принудно отварање/затварање вентила (брегасто вратило), док је код компресора могуће аутоматски покренути вентил (користећи притисак ваздуха у самом цилиндру). Често иста машина може да ради као компресор или мотор, у зависности од инсталације или прикључка на систем.
Сушење и хлађење компримованог ваздуха Компримовани ваздух није потпуно чист након изласка из компресора . Садржи непожељне примесе, тако да се не може користити у пнеуматским системима без претходног чишћења. Најчешће примесе у компримованом ваздуху су:
вода у течном и гасовитом стању, уље у облику емулзије, капљица или уљне магле (уље доспева у компримовани ваздух из компресора где подмазује покретне делове), чврсте нечистоће, мале атмосферске нечистоће, остаци корозије и хабање покретних делова.
Вода која кондензује из пнеуматске мреже се испушта на унапред одређеним местима за одвод кондензата. Честице уља или уљне емулзије могу се уклонити на истом месту. Чврсте честице се из система се уклањају филтерима који се морају уградити у дистрибутивну мрежу компримованог ваздуха. Vladimir Koroman, Rade Mirković: "Hidraulika i pneumatika", "Školska knjiga", Zagreb, 1991.
Не сме се дозволити кондензација влаге из ваздуха у пнеуматским управљачким и извршним елементима. Због тога се вишак влаге мора извући, а то се ради на излазу ваздушног компресора. Поступци сушења су: хемијски или апсорпциони, физички или адсорпциони и термички или потхлађени:
у хемијском процесу ваздух се пропушта кроз слој хигроскопне супстанце (нпр. магнезијум перхлорат, литијум хлорид, калцијум хлорид). У овом слоју се задржава влага, одводи се, сакупља и одваја на дну слоја. Хемикалија се мало по мало троши, па се мора допунити. у физичком процесу, ваздух се пропушта кроз дробљени силицијум диоксид (силика гел) или алуминијум оксид. Овај материјал је засићен водом, због чега се апсорбери уграђују у пару. Док један од њих ради, други се регенерише топлим ваздухом. термички процес такође смањује превисоку температуру ваздуха на излазу из компресора (хлађење). Ако се жели обезбедити да се вода не кондензује у пнеуматским уређајима током експанзије (смањења температуре), потребно је подхладити ваздух из компресора на температуру од +1,5 ºC (нижа температура би довела до смрзавања воде) . У циљу уштеде енергије, након извлачења кондензоване воде, потхлађени ваздух се користи у измењивачу топлоте (предхладњак) за претходно хлађење ваздуха из компресора. Ово загрева потхлађени ваздух до прихватљиве температуре.
Посуда под притиском Сврха посуде под притиском или резервоара је: смиривање удара притиска клипног компресора (изједначавање притиска), боља координација рада и потрошње компресора, преузимање вршне потрошње и извлачење воде и компресорског уља из компримованог ваздуха. На пример, у прехрамбеној индустрији је неопходан чист ваздух (компресор сувог ваздуха, као што је мембрански или лопатни компресор са тефлонским лопатицама).
Свака посуда под притиском мора имати: прикључак за довод компримованог ваздуха, прикључак за одвод компримованог ваздуха, прикључак регулатора ваздуха, вентил за ограничавање притиска (сигурносни вентил) који се отвара при притиску 10% већем од радног притиска, манометар, славина за одвод кондензата или аутоматски сепаратор кондензата, ревизиони отвор (за чишћење) и запорни вентил (проточни вентил) према мрежи.
Посуде под притиском запремине веће од 10 литара подлежу прописима за посуде под притиском и морају имати сертификат .
Дистрибутивна мрежа