پایان نامه

 

  پایان نامه پنوماتیک در pdf دارای 146 صفحه می باشد و دارای تنظیمات و فهرست کامل در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد پایان نامه پنوماتیک در pdf   کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

این پروژه توسط مرکز مرکز پروژه های دانشجویی آماده و تنظیم شده است

توجه : توضیحات زیر بخشی از متن اصلی می باشد که بدون قالب و فرمت بندی کپی شده است

 

بخشی از فهرست مطالب پروژه پایان نامه پنوماتیک در pdf

پنوماتیک(نیوماتیک) چیست؟  
قانون پاسکال:  
خواص اصلی انرژی پنیوماتیک به شرح زیر است:  
معایب سیستم پنیوماتیک به شرح زیر است:  
مزایا و معایب سیستم پنوماتیک و بیان ترکیبات هوا  
فشار  
فشار اتمسفر:  
اتمسفر استاندارد:  
بارومتر جیوه‌ای:  
اتمسفر و خلا:  
هوای فشرده صنعت:  
قانون گازها  
دما ثابت:  
فشار ثابت:  
حجم ثابت:  
قوانین عمومی گازها:  
فرآیند آدیاباتیک:  
اصل ونتوری  
تبدیل واحدها  
حجم:  
طول:  
توان:  
مساحت:  
علائم سمبلیک  
1) کمپرسورها و موتورها  
اجزای سیستم پنوماتیک  
کمپرسور :  
کاربرد کمپرسور ها :  
انواع کمپرسورها( تقسیم بندی کلی کمپرسور ها )  
« کمپرسور های دینامیک  
« کمپرسور های رفت و برگشتی  
اکمپرسور چند مرحله ای:  
کمپرسورهای پره های:  
کمپرسورهای پیچی(اسکرو):  
کمپرسورهای پیچی عاری از روغن:  
کمپرسورهای گوشواره ای(دمنده روتس):  
کمپرسورهای رینگ مایع:  
نگهداری و تعمیرات سیستم:  
نگهداری و تعمیرات سیستم کنترل:  
نگهداری و تعمیرات ابزار :  
مدارک و گزارشهای نگهداری :  
روشهای کنترل کمپرسور  
آبگیرها دارای دو نوع سوپاپ تخلیه هستند:  
خشک کن  
آّب جمع شده در مخزن و لوله ها:  
سه روش جهت خشک کردن هوا وجود دارد:  
خشک کن تبریدی  
خشک کن تبریدی با استفاده از آب:  
روش ادزورپشن(جذب سطحی)  
مزایای خشک‌کنهای تبریدی نسبت به نوع جذبی سطحی:  
سیستمهای لوله کشی ومحاسبه قطر لوله  
تعیین اندازه لوله هوا  
عوامل موثر در افت فشار در یک سیستم پنوماتیک:  
طرز محاسبه قطر لوله پنوماتیک با توجه به دیاگرام:  
محاسبه طول معادل لوله اصلی:  
جنس لوله ها:  
نحوه لوله‌کشی جهت یک سیستم پنوماتیک:  
طریقه نامگذاری شیرها  
ساختمان شیرهای کنترل جهت و شیوه عملکرد آنها:  
نمای شماتیک محرک(کارانداز)شیر  
ماهیچه ی پنیوماتیکی  
جک پنوماتیک :  
طراحی مدارات پنوماتیک  
طراحی مدار فرمان (کنترل سیلندر پنیوماتیکی)  
طراحی مدار فرمان (کنترل موقعیت-وضعیت اولیه: بی اهمیت!)  
کنترل منطقی II  
طراحی مدارات پنوماتیک توسط نرم افزار  
آشنایی با محیط نرم‌افزار  
نوار عنوان  
نوار منو  
منوی  
گزینه  
معرفی منوی  
بررسی منوی  
معرفی منوی  
منبع:  

پنوماتیک(نیوماتیک) چیست؟

پنوماتیک یکی از انواع انرژی هایی است که در حال حاضر از آن استفاده وافر در انواع صنایع می شود و می توان گفت امروزه کمترکارخانجات یا مراکز صنعتی را می توان دید که از پنیوماتیک استفاده نکند و در قرن حاضر یکی از انواع انرژی های اثبات شده ای است که بشر با اتکا به آن راه صنعت را می پیماید

پنیوما در زبان یونانی یعنی تنفس باد و پنیوماتیک علمی است که در مورد حرکات و وقایع هوا صحبت می کند امروزه پنیوماتیک در بین صنعتگران به عنوان انرژی بسیار تمیز و کم خطر و ارزان مشهور است و از آن استفاده وافر می کنند

خواص اصلی انرژی پنیوماتیک به شرح زیر است

عامل اصلی کارکرد سیستم پنیوماتیک هواست و هوا در همه جای روی زمین به وفور وجود دارد

هوای فشرده را می توان از طریق لوله کشی به نقاط مختلف کارخانه یا مراکز صنعتی جهت کارکرد سیستم های پنیوماتیک هدایت کرد

هوای فشرده را می توان در مخازن مخصوص انباشته و آن را انتقال داد یعنی همیشه احتیاج به کمپرسور نیست و می توان از سیستم پنیوماتیک در مکان هایی که امکان نصب کمپرسور وجود ندارد نیز استفاده نمود

افزایش و کاهش دما اثرات مخرب و سوئی بر روی سیستم پنیوماتیک ندارد و نوسانات حرارتی از عملکرد سیستم جلوگیر ی نمی کند

هوای فشرده خطر انفجار و آتش سوزی ندارد به این دلیل تاسیسات حفاظتی نیاز نیست

قطعات پنیوماتیک و اتصالات آن نسبتا ً ارزان و از نظر ساختمانی قطعاتی ساده هستند لذا تعمیرات آنها راحت تر از سیستم های مشابه نظیر هیدرولیک می باشد

هوای فشرده نسبت به روغن هیدرولیک مورد مصرف در هیدرولیک تمیز تر است و به دلیل این تمیزی از سیستم پنیوماتیک در صنایع دارویی و نظایر آن استفاده می شود

سرعت حرکت سیلندر های عمل کننده با هوای فشرده در حدود 1 الی 2 متر در ثانیه است و در موارد خاصی به 3 متردر ثانیه می رسد که این سرعت در صنایع قابل قبول است و بسیاری ازعملیات صنعتی را می تواند عهدهدار شود

عوامل سرعت و نیرو در سیستم پنیوماتیک قابل کنترل و تنظیم است

عناصر پنیوماتیک در مقابل بار اضافه مقاوم بوده و به آنها صدمه وارد نمی شود مگر اینکه افزایش بار سبب توقف آنها گردد

تعمیرات و نگه داری سیستمای پنیوماتیک بسیار کم خطر است زیرا در انرژی های قابل مقایسه نظیر برق خطر جانی و آتش سوزی و در هیدرولیک انفجار و جانی وجود دارد اما در پنیوماتیک خطر جانی به صورت جدی وجود ندارد وآتش سوزی اصلا ً وجود ندارد و بدین دلیل در صنایع جنگ افزارسازی از سیستم تمام پنیوماتیک استفاده می شود

اجزای تشکیل دهنده سیستم های نیوماتیکی

1- کمپرسور

2- خنک کننده و خشک کننده هوای تحت فشار

3- مخزن ذخیره هوای تحت فشار

4- شیرهای کنترل

5- عملگرها

قانون پاسکال

1- فشار سرتاسر سیال در حال سکون یکسان است .(با صرف نظر از وزن سیال)

2- در هر لحظه فشار استاتیکی در تمام جهات یکسان است

3- فشار سیال در تماس با سطوح بصورت عمودی وارد میگردد

کار سیستمهای نیوماتیک مشابه سیستم های هیدرولیک است فقط در آن به جای سیال تراکم ناپذیر مانند روغن از سیال تراکم پذیر مانند هوا استفاده می کنند . در سیستمهای نیوماتیک برای دست یافتن به یک سیال پرفشار ، هوا را توسط یک کمپرسور فشرده کرده تا به فشار دلخواه برسد سپس آنرا در یک مخزن ذخیره می کنند، البته دمای هوا پس از فشرده شدن بشدت بالا میرود که می تواند به قطعات سیستم آسیب برساند لذا هوای فشرده قبل از هدایت به خطوط انتقال قدرت باید خنک شود. به دلیل وجود بخار آب در هوای فشرده و پدیده میعان در فرایند خنک سازی باید از یک واحد بهینه سازی برای خشک کردن هوای پر فشار استفاده کرد

خواص اصلی انرژی پنیوماتیک به شرح زیر است

- عامل اصلی کارکرد سیستم پنیوماتیک هواست و هوا در همه جای روی زمین به وفور وجود دارد

- هوای فشرده را می توان از طریق لوله کشی به نقاط مختلف کارخانه یا مراکز صنعتی جهت کارکرد سیستمهای پنیوماتیک هدایت کرد

- هوای فشرده را می توان در مخازن مخصوص انباشته و آن را انتقال داد یعنی همیشه احتیاج به کمپرسور نیست و می توان از سیستم پنیوماتیک در مکان هایی که امکان نصب کمپرسور وجود ندارد نیز استفاده نمود

- افزایش و کاهش دما اثرات مخرب و سوئی بر روی سیستم پنیوماتیک ندارد و نوسانات حرارتی از عملکرد سیستم جلوگیر ی نمی کند

- هوای فشرده خطر انفجار و آتش سوزی ندارد به این دلیل تاسیسات حفاظتی نیاز نیست

- قطعات پنیوماتیک و اتصالات آن نسبتا ً ارزان و از نظر ساختمانی قطعاتی ساده هستند لذا تعمیرات آنها راحتتر از سیستم های مشابه نظیر هیدرولیک می باشد

- هوای فشرده نسبت به روغن هیدرولیک مورد مصرف در هیدرولیک تمیز تر است و به دلیل این تمیزی از سیستم پنیوماتیک در صنایع دارویی و نظایر آن استفاده می شود

- سرعت حرکت سیلندر های عمل کننده با هوای فشرده در حدود 1 الی 2 متر در ثانیه است و در موارد خاصی به 3 متردر ثانیه می رسد که این سرعت در صنایع قابل قبول است و بسیاری ازعملیات صنعتی را می تواند عهدهدار شود

- عوامل سرعت و نیرو در سیستم پنیوماتیک قابل کنترل و تنظیم است

- عناصر پنیوماتیک در مقابل بار اضافه مقاوم بوده و به آنها صدمه وارد نمی شود مگر اینکه افزایش بار سبب توقف آنها گردد

- تعمیرات و نگه داری سیستمای پنیوماتیک بسیار کم خطر است زیرا در انرژی های قابل مقایسه نظیر برق خطر جانی و آتش سوزی و در هیدرولیک انفجار و جانی وجود دارد اما در پنیوماتیک خطر جانی به صورت جدی وجود ندارد وآتش سوزی اصلا ً وجود ندارد و بدین دلیل در صنایع جنگ افزارسازی از سیستم تمام پنیوماتیک استفاده می شود

معایب سیستم پنیوماتیک به شرح زیر است

- چون سیال اصلی مورد استفاده در سیستم پنیوماتیک هوای فشرده و جهت تهیه هوای فشرده باید با کمپرسور آن را فشرده کرد همراه هوای فشرده شده مقداری رطوبت وناخالصی هوا ومواد آئروسل وارد سیستم شده و سبب برخی خرابی در قطعات می شود لذا باید جهت تهیه هوای فشرده فیلتراسیون مناسب استفاده نمود

- هزینه استفاده از هوای فشرده تا حد معینی اقتصادی می باشد و این میزان تا وقتی است که فشار هوا برابر 7 بار و نیروی حاصله با توجه به طول کورس و سرعت حداکثر بین 20000 تا 30000 نیوتن می باشد

به طور خلاصه می توان گفت که جهت قدرت های فوق العاده زیاد مقرون به صرفه تر است از نیروی هیدرولیک استفاده شود

- هوای مصرف شده در سیستم پنیوماتیک در هنگام تخلیه از سیستم دارای صدای زیادی است که این مسئله نیاز به کاربرد صدا خفه کن را الزامی می کند

- به علت تراکم پذیری هوا به خصوص در سیلندر های پنیوماتیکی که زیر بار قرار دارند امکان ایجاد سرعت ثابت و یکنواخت وجود ندارد که این مسئله از معایب پنیوماتیک به شمار می رود اما قابل ذکر است که اخیرا ً یک نوع سیلندر که بجای شفت سیلندر از نوار لاستیکی استفاده می کند ساخته شده است که این عیب را بر طرف می کنند

به طور کلی در مقایسه مزایا و معایب پنیوماتیک می توان گفت با توجه به مزایای بسیار نسبت به معایب کمتر می توان از پنیوماتیک بعنوان یک انرژی شایسته در صنایع استفاده کرد به خصوص با توجه به مزیت تمیزی سیستم تعمیر و نگه داری راحت تر ، نداشتن خطر جانی جهت پرسنل عملیاتی و تعمیراتی در سیستم که در سیستم های دیگر نظیر الکتریک و هیدرولیک وجود ندارد ضمنا ٌ این سیستم بی همتاست و گاهی فقط از این سیستم در جهت عملیات تولیدی باید استفاده شود نظیر : صنایع غذایی ، دارویی ، جنگ افزار که حتما ً عملیات تولیدی توسط سیستم پنیوماتیک انجام می پذیرد

مزایا و معایب سیستم پنوماتیک و بیان ترکیبات هوا

بشر همواره در طول تاریخ سعی در مهار و کنترل نیروهای طبیعت در جهت براورده کردن اهداف و رفع نیازهای خود بوده است. ما امروزه بسیاری از پیشرفتهای خود را مدیون توانایی انسان در کنترل اتش وحرارت میدانیم. با استفاده از اتش انسان موفق به ذوب و استخراج فلزات شدوبا کنترل حرارت ماشین الات را به حرکت دراورد.با نگاهی به گذشته نه جندان دور میتوان سیر تحولی ماشین آلات بخار و صنعتی را تا رسیدن به خودروهای مدرن و دستگاههای صنعتی فوق مدرن ،  به راحتی دنبال کرد وتمام این پیشرفتها مدیون مهار وکنترل نیروها است. یکی از نیروهایی که مدت زمانی است با تولید واستفاده از ان فواید زیادی نصیب انسان شده و خوشبختانه چندی است در کشور ما مورد استفاده قرار میگیرد ، نیروی هوای فشرده(پنوماتیک) است. اگر شما اطلاعاتی هر چند اندک از صنعت داشته باشید مطمئنا اصطلاح هیدرولیک وپنوماتیک به گوش شما خورده است. هیدرولیک علم استفاده از نیروی حاصل از فشار روغن و پنوماتیک علم استفاده از نیروی حاصل از فشار باد است. لازم به ذکر است که در بعضی از کتب به جای لغت “پنوماتیک” از لغت ” نیوماتیک” استفاده شده است که تلفظ صحیح لغتpneumatic است. بدلیل اینکه در صنعت وبیشتر متون از لغت “پنوماتیک” استفاده شده ما هم در اینجا از همین واژه استفاده میکنیم

فشار

هوا ضروری‌ترین ماده برای ادامه حیات موجود زنده است. درصد گازهای موجود در هوا شامل 78 درصد ازت ، 206 درصد ‌اکسیژن و به ترتیب 04، 0934و 0035درصد بخار آب، آرگون و دی‌اکسید کربن میباشد. عناصر دیگری را نیز در ترکیبات هوا یافت که نام آنها به همراه میزان درصد آن در هوا، در شکل زیر آورده شده است

فشار اتمسفر

فشار اتمسفر ، ناشی از وزن هوای بالای سطح زمین میباشد که مقادیر آن در ارتفاعات و کوهستانها کاهش یافته و در گودیها و عمق معادن افزایش می‌یابد. مقدار فشار همچنین با تغییر شرایط آب و هوایی تغییر می‌یابد.مقادیر فشار اتمسفر در نقشه‌های آب و هوایی قابل مشاهده می‌باشند. مقدار فشار بر حسب میلی بار ( mbar ) روی هر خط نشان داده شده است. این خطوط مکان هندسی نقاط هم فشار میباشند. این نقشه ها به پیش بینی وضعیت آب و هوا و جهت و مقدار نیروی باد کمک میکنند

 اتمسفر استاندارد

مشخصات اتمسفر استاندارد توسط سازمان هوانوردی بین‌المللی بر مبنای فشار و دمای هوا در سطح دریا تعریف شده است که عبارتند از

p =  101325 فشار مطلق                                                    ( T= 288 °k (15°c دمای مطلق

 

بارومتر جیوه‌ای

فشار اتمسفر را میتوان بوسیله ارتفاع ستون سیال در خلا، اندازه‌گیری نمود. در صورتیکه سیال مورد استفاده جیوه باشد 760 میلیمتر ارتفاع  ستون سیال بیانگر 10139mbar فشار هوا است.  چنانچه از آب استفاده گردد ارتفاع ستون سیال جهت دستیابی به فشار فوق به بیش از 10 متر خواهد رسید زیرا چگالی جیوه 136 برابر آب میباشد

 بمنظور اندازه‌گیری خلا ، از واحدهای زیر استفاده میشود

760Torr = فقدان خلا         صفر Torr = خلا کامل        1mmHg = 1 torr

اتمسفر و خلا

 قدرت فشار اتمسفر در صنعت هنگام استفاده از کلاهکهای مکش و ماشینهای شکل‌دهی توسط خلا بصورت محسوس نمایان میگردد. در حقیقت با تخلیه هوا از یک سمت، فشار اتمسفر در سمت دیگر توان انجام کار را پیدا میکند

هوای فشرده صنعت

فشار نسبی( P_g) عبارتست از مقادیر فشار بالاتر از خط اتمسفر

فشار اتمسفر( P_o ) عبارتست از فشار نبی صفر

فشار مطلق( P_a ) که از آن در محاسبات استفاده میشود عبارتست از مجموع فشار نسبی و فشار اتمسفر (P_a= P_g + P_o)

در محاسبات سریع ، 1 اتمسفر معادل 1000mbarدر نظر گرفته میشود

در محاسبات استاندارد، 1 اتمسفر معادل 1013mbar میباشد

 قانون گازها

برای جرم مشخصی از هوا سه خاصیت قابل تغییر فشار، حجم و دما وجود دارد. با ثابت فرض کردن هر یک از متغیرهای مذکور میتوان رابطه بین دو متغیر دیگر را بررسی نمود

مقدار ثابت = P/V حجم ثابت    ،  مقدار ثابت =  V/T فشار ثابت  ،  مقدار ثابت = P.V دما ثابت

دما ثابت

طبق قانون بویل حاصلضرب فشار مطلق در حجم یک گاز با جرم مشخص همواره مقدار ثابتی است
چنانچه دمای گاز ثابت نگه داشته شود به فرآیند مذکور ، دما ثابت(ایزو ترمال) گفته میشود. در این فرآیند، تراکم یا انبساط هوا می‌بایست بقدر کافی آرام صورت پذیرد تا امکان تبادل بمیزان لازم جهت ثابت ماندن دما فرآهم گردد

فشار ثابت

طبق قانون شارل، حجم جرم مشخصی از گازها در فشار ثابت با دمای مطلق آن متناسب است
در صورت صرفنظر کردن از اصطکاک، فشار به هنگام تغییر حجم ثابت باقی خواهد ماند

حجم ثابت

طبق قوانین بویل و شارل، چنانچه حجم جرم مشخصی از هوا ثابت نگه داشته شود، فشار آن با دمای مطلق کلوین(K) متناسب خواهد بود

قوانین عمومی گازها

با ترکیب قوانین بویل و شارل، قانون عمومی گازها جهت بیان رابطه بین سه متغیر فشار ، حجم و دما (برای جرم مشخصی از گاز) بدست آمد

طبق این قانون هر سه متغیر میتوانند بصورت همزمان تغییر نمایند ولی رابطه بین آنها بصورت زیر همواره مقدار ثابتی است

مقدار ثابت = P₁V₁/T₁=P₂V₂/T₂

فرآیند آدیاباتیک

از نطر تئوری به فرآیندی که در آن حجمی از هوا بصورت لحظه‌ای فشرده شده و فرصتی جهت انتقال حرارت به خارج ، لز طریق دیواره‌های سیلندر وجود نداشته باشد، فرآیند آدیاباتیک گویند

برای تراکم و انبساط آدیاباتیک :  مقدار ثابت =  PVⁿ

برای هوا 14 = n  در نظر گرفته میشود

در سیلندر هوا با وجود سرعت بالای تراکم، کمی حرارت از دیواره‌های سیلندر به خارج انتقال می‌یابد. بر این اساس مقدار n از 14 کمتر است.(تقریبا 13 برای یک کمپرسور با سرعت بالا)

اصل ونتوری

اثر ونتوری اثر کاهش فشار در سیالی است که از یک لوله باریک عبور می‌کند. اثر ونتوری به نام جیووانی باتیستا ونتوری دانشمند ایتالیایی نامگذاری شده است

وقتی قطر لوله کوچک می‌شود با توجه به معادله پیوستگی، سرعت زیاد‌ می‌شود. و فشار با توجه به بقای انرژی کم‌ می‌شود. انرژی جنبشی با افت فشار یا گرادیان فشار بالانس‌ می‌شود. برای محاسبه افت فشار در لوله ونتوری‌ می‌توان از ترکیب معادله پیوستگی و معادله برنولی معادله‌ای به دست آورد

محدودیت اثر ونتوری وقتی است که لوله ونتوری آنقدر باریک شود که سیال به حالت چوک یا خفگی برسد. در این حالت سرعت سیال به سرعت صوت‌ می‌رسد. وقتی سیال به خفگی‌ می‌رسد دبی جرمی سیال با کاهش بیشتر فشار افزایش پیدا می‌کند. هرچند در سیال تراکم پذیر سیال فشرده شده و چگالی آن زیاد‌ می‌شود(سرعت زیاد می‌شود.)

با توجه به معادله برنولی در شرایط سیال غیرقابل تراکم، معادله افت فشار موضعی p1 p2 در قسمت باریک شده لوله به صورت زیر به دست‌ می‌آید

 با تحت فشار قرار دادن حجم زیادی از هوا، بخار آب موجود در آن فشرده شده و مقادیر قابل توجهی آب تشکیل خواهد داد

هوای موجود در مخزن هوای فشرده در حالت اشباع کامل (رطوبت نسبی 100%)(Relative Humidity = 100%)  قرار دارد

مقدار بخار آب موجود در اتمسفر بر حسب رطوبت نسبی RH% بیان میگردد. درصد مذکور بیانگر میزان بخار آب موجود در هوا نسبت به حداکثر ظرفیت هوا جهت پذیرش بخار آب در دمای معین میباشد
جهت روشن شدن بهتر مطلب، در نظر بگیرید که هر یک از مکعبهای نشان داده شده در شکل زیر محتوی یک مترمکعب هوای اتمسفریک با دمای 20 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی 50% باشد

بنابراین هر یک حاوی 87 گرم بخارآب ، یعنی نصف حداکثر میزان ممکن (174 گرم) خواهند بود. هنگامی که کمپرسور حجم این چهار مترمکعب هوا را به یک متر مکعب کاهش دهد،‌ مقدار بخارآب موجود در این یک مترمکعب به ، گرم 348 = 87 * 4 خواهد رسید ،‌ولی یک مترمکعب هوا در دمای 20 درجه سانتیگراد گنجایش بیش از 174 گرم از بخار آب موجود در هوا به قطرات آب تبدیل شده و میبایست از سیستم هوای فشرده خارج گردند

 4 مترمکعب هوا با رطوبت نسبی 50% و فشار اتمسفریک 1000mbar طی عمل تراکم به یک مترمکعب هوا با فشار نسبی 3bar تبدیل میگردد. 174 گرم از کل آب موجود بصورت بخارآب باقی مانده و رطوبت نسبی حاصل 100% خواهد شد و 174 گرم باقی مانده به قطرات آب تقطیر شده تبدیل میگردد. فرآیند مذکور یک فرآیند پیوسته است و با کاسته شدن هر مترمکعب از حجم هوا در فشار نسبی 1bar و دمای 20 درجه سانتیگراد ،
87 گرم آب بصورت قطرات ، از هوا خارج خواهد گردید

 

تبدیل واحدها

 

کلمات کلیدی :