مفاهیم اساسی موتور هوا با نیروی پنوماتیک
موتور هوا که به عنوان موتورهای پنوماتیک نیز میشناسند. از هوای فشرده برای ایجاد حرکت چرخشی استفاده میکنند که میتواند برای اهداف مختلف به جای موتورهای الکتریکی استفاده شود.
هوای فشرده با مقدار مورد نیاز (مانند 4-6 بار یا تقریباً 60-90 psi و سرعت جریان کافی) مکانیسم داخلی خود را برای ارائه عملکرد موتور فعال میکند.
ساختار داخلی و اصل کار آن کاملاً با موتورهای الکتریکی معمولی متفاوت است و ویژگی ها و عملکردهای منحصر به فردی را ارائه میدهد که موتورهای الکتریکی معمولی فاقد آن هستند.
در صنایع فرآیندی، آنها عمدتاً در کاربردهایی استفاده میشوند که استفاده از موتورهای الکتریکی میتواند خطرناک باشد.
کنترل سرعت و جهت موتور هوا
با شیر کنترل فشار و جریان مناسب، موتورهای با هوا میتوانند هم سرعت و هم کنترل جهت را درست مانند موتورهای الکتریکی فراهم کنند.
کنترل سرعت موتور بادی
کنترل سرعت و جهت بستگی به نحوه عرضه هوای فشرده به موتور هوا دارد.
سرعت موتور هوا به طور مستقیم با جریان هوای فشرده با فرض فشار کافی تامین میشود. هر چه سرعت جریان بیشتر باشد، سرعت موتور هوا بیشتر است و بالعکس. با بالا بردن دبی با شیرهای کنترلی مناسب میتوان سرعت موتور هوا را تغییر داد.
از طرف دیگر، افزایش فشار سیستم میتواند سرعت جریان را از طریق اجزای انتقال هوا با اندازه مناسب افزایش دهد.
بنابراین، سرعت موتور را میتوان با افزایش فشار با کنترل های تنظیم کننده متغیر افزایش داد.
کنترل جهت موتور هوا
جهت موتور هوا بستگی به اتصال درگاه های تغذیه و برگشت هوای فشرده روی موتور دارد. جهت را میتوان با تعویض درگاه های تغذیه و برگشت در موتور هوا معکوس کرد.
به عنوان مثال، اگر موتور هوا در جهت عقربه های ساعت (CW) در هنگام اتصال منبع تغذیه در پورت A و منبع برگشتی در پورت B حرکت کند، میتوان جهت آن را با اتصال منبع تغذیه و برگشت در پورت B به جهت CCW تغییر داد.
اصل کار موتور هوا
انواع مختلف مکانیزم های داخلی شامل موتورهای پره، پیستونی و توربین است. هر نوع دارای پارامترهای عملیاتی و دستههای کاربردی متفاوتی است.
موتور پره ای هوا (Vane Air Motor)
موتورهای هوا پرهای رایج ترین نوع مورد استفاده در صنعت فرآیند هستند. متشکل از یک استوانه (استاتور) و یک روتور محصور تشکیل است. روتور خارج از مرکز قرار میگیرد، به سبکی غیرعادی و فضایی ناهموار در اطراف روتور ایجاد میکند.
ساختار پرهای مخزن داخلی را به مناطق مختلف با اندازههای مختلف تقسیم میکند. این محفظههای مجزا، با فاصله ناهموار بین روتور و استاتور، مکانیزم آب بندی را ایجاد میکنند.
محفظه مهر و موم شده شرایط عالی را برای اعمال نیرو توسط هوای پنوماتیک فراهم میکند. هوا از یک مخزن به مخزن دیگر عبور میکند و یک سری حرکات را ایجاد میکند که منجر به چرخش مداوم موتور در جهت مربوطه میشود.
موتور هوا پیستون (Piston Air Motor)
موتورهای هوای پیستونی از چندین سیلندر در اطراف یک محور چرخان استفاده میکنند و میتوانند حداکثر از 6 سیلندر تشکیل شوند. هوای متراکم نیرویی به سیلندرها وارد میکند که شفت را میچرخاند.
موتورهای هوای پیستونی قادر به ارائه گشتاور بالا در سرعت های پایین هستند.
موتور هوای توربین (Turbine Air Motor)
همانطور که از نام آن پیداست، از یک چرخ توربین در داخل موتور استفاده میکند. یک روتور به چرخ توربین متصل است که از پره های منحنی تشکیل میشود که هوا از آن عبور میکند. با عبور هوا، روتور را میچرخاند که موتور را میچرخاند.
این موتورهای هوا در کاربردهایی که نیاز به سرعت بالا با گشتاور کم دارند کاربرد دارند.
ویژگی های موتور هوا
موتورهای با نیروی هوا برخی از ویژگی های منحصر به فرد را بالاتر از رقبای الکتریکی خود ارائه میدهند.
اندازه فشرده (Compact Size)
موتورهای هوا فشرده تر از موتورهای الکتریکی همتای خود هستند. سیمپیچهای سیمپیچ در موتورهای الکتریکی در مقایسه با اجزای دوار داخل موتور هوا، فضا و مواد بیشتری مصرف میکنند (وزن بیشتری را اضافه میکنند). آنها میتوانند همان مقدار قدرت را در اندازه فشرده خود ارائه دهند.
کنترل بی گام (Stepless Control)
عملکردهای مختلف موتور هوا، مانند سرعت و گشتاور، را میتوان به صورت بدون پله، یعنی بدون هیچ مرحلهای متناوب کنترل کرد. این موتورها را میتوان با شیرهایی که ممکن است به صورت دستی یا کامپیوتری کنترل شوند، کنترل کرد.
اگر به صورت دستی کنترل شود، سرعت با دستگاه های صرفا آنالوگ تنظیم میشود. از سوی دیگر، موتور الکتریکی که توسط VFD هدایت میشود، با دقت خروجی PWM از درایو محدود میشود.
انعطاف پذیری اضافه بار
موتورهای هوا میتوانند شرایط اضافه بار را بدون آسیب قابل توجهی به اجزای داخلی خود تحمل کنند، زیرا این موتورها حاوی قطعاتی نیستند که در شرایط اضافه بار دچار مشکل شوند.
الکترو موتورها در سیم پیچ های خود آسیب میبینند، که احتمالاً در شرایط اضافه بار گرم میشوند.
موتورهای هوا به حفاظت اضافه بار نیاز ندارند. حتی در بدترین شرایط اضافه بار، نیروی معکوس اعمال شده به سادگی حرکت چرخشی را بدون آسیب رساندن به موتور متوقف میکند.
مناسب برای محیط های خطرناک
شرایط خطرناک در هر صنعت فرآیندی رایج است و خطر قابل توجهی از قرار گرفتن در معرض اجزای الکتریکی از جمله موتورها را به همراه دارد.
این محیط های خطرناک میتواند شامل وجود گرد و غبار، پودر و حلال آلی باشد. هنگامی که این ذرات خطرناک با جریان الکتریکی زنده تماس پیدا میکنند، باعث انفجار میشوند.
برخی از موتورهای الکتریکی در چنین شرایطی بسیار خطرناک تر هستند (مانند موتورهای DC، با برس هایی که در هر چرخش قوس میشوند). با این حال، موتورهایی که بدون خطر گرما یا جرقه کار میکنند ذاتا ایمنتر هستند.
موتورهای هوا از جریان الکتریکی برای کارکردن و انجام کارهای ضروری در محدوده این مکان های خطرناک استفاده نمیکنند. ساختار فلزی آنها نیز مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی ایجاد میکند و لرزش های سنگین را تحمل میکند.
موتورهای برقی هوا
اگرچه کمتر از موتورهای الکتریکی رایج است، اما هنوز هم میتوان این دستگاه ها را در مواقعی که برق خطرناک است یا به سادگی در دسترس نیست یافت میشود.
استفاده از یک سیستم هوای تحت فشار میتواند کنترل سرعت و جهت عالی را فراهم کند در حالی که حرکت را در ضریب شکل کوچکتر نسبت به دستگاههای الکتریکی ارائه میدهد.
امیدوارم از خواندن مقاله (مفاهیم اساسی موتورهای هوا با نیروی پنوماتیک) لذت برده باشید.
در صورت هرگونه سوال و پیشنهاد با مجموعه پرگاران تماس حاصل نمایید.
