Pnömatik Nedir?

Pnömatiğin Tanımı: Pnömatik; basınçlı hava yardımı ile hareket ve kuvvetlerin üretimi ve kumanda edilmesidir.

Pnömatik Sistem nedir?
Havaya basınç kazandırılarak ve çeşitli kontrol sistemleri ile kontrol edilerek doğrusal, dairesel ve açısal hareket elde edilmesini sağlayan sistemlere pnömatik sistemler denir.

Pnömatiğin Uygulama Alanları

• Hızlı ve büyük olmayan kuvvetlere ihtiyaç duyulan süreçlerin otomasyonunda. Genel olarak iş parçalarının hareketinde:
• İş parçalannın bağlanmasında,
• İş parçalarının ilerletilmesinde,sürülmesinde,
• İş parçalarının konumlandırılmasında,
• İş parçalarının sistem içinde yönlendirilmesinde
• İş parçalarının sıkma, paketleme, damgalama vb yerlerde,
• Plastik malzemelerin yapıştırılması, ısı ile mühürlenmesi ve kaynak edilmesinde tutma işlemi için,
• Bükme, çekme, haddeleme gibi şekil verme işlemlerinde uygulama alanlarına sahiptir.

Endüstride Pnömatiğin Kullanıldığı Yerler

• Her türlü ilaç endüstrisinde Makine imalat sanayisinde,
• Ağaç ve mobilya sanayisinde Tıp ve kimya sanayisinde,
• Her çeşit montaj sanayisinde,
• Tekstil sanayisinde,
• Her çeşit ambalajlama sanayisinde,
• Cam, taşçılık ,seramik ve tuğla sanayisinde,
• Robot endüstrisinde Dişçi matkaplarında,
• Beton ve asfalt döşemelerinde dövme ve sıkıştırma işlemlerinde kullanılır.

Pnömatiğin Avantajları

• Basınçlı havanın üretimi kolaydır.
• Temizdir, sızıntılar olması halinde çevreyi kirletmez.
• Kolayca depolanabilir.
• Hortumlar ve borular ile kolayca transport edilebilir.
• Geri dönüş hattı yoktur.
• Sıcaklık karşısında hassas değildir.
• Kıvılcım oluşması sonucu patlama tehlikesi yoktur. Aşırı yükleme güvenliği kolaydır.
• Yüksek çalışma hızı.
• Devre basit ve tehlikesiz olarak kurulabilir.
• Devre elamanları basit ve ucuzdur.
• Montaj ve bakımları kolaydır.
• Kompleks işlerde ve uzun vadeli süreçlerde maliyeti düşüktür.

Pnömatiğin Dezavantajları

• Basınçlı havanın üretilmesi ve kullanılması gürültülüdür.
• Sınırlı çalışma alanı.
• Büyük kuvvetlerin üretimi güçtür. -Hassas yol sınırlaması yapılamaz.
• Sabit silindir hızı elde edilemez (hava sıkışabilirdir.) Pahalıdır.
• Basınçlı havanın iyi hazırlanması gereklidir.
• Hava içine karışmış olan nem ve su buharı, paslanmalara yol açabilir.

The post Pnömatiğe Giriş ve Tanımlar appeared first on Makine Eğitimi.

Kuvvet

Basınç

Pnömatik için en önemli birimlerden biri olan basınç, birim yüzeye düşen kuvvettir.
Basınç birimi ( P ) bar’dır.

Pnömatikte basınç birimi olarak “bar” kullanılır. Bu nedenle gerekli yerlerde birimlerin birbirlerine dönüştürülmeleri doğru yapılmalıdır.

1 bar = 100000 Pa
1 bar = 10N/cm²
1 bar = 1 kg/cm²

Örnek Soru:

Taban alanı 0,5 m² ve ağırlığı 10 kg olan katı cismin uyguladığı basıncı hesaplayınız.

Pnömatikte Kullanılan Kanunlar

Pascal Kanunu

Pascal kanunu şunu ifade eder: Kapalı bir kapta sıkıştırılmış sıvı kabın her yüzeyine aynı basıncı uygular

Resimdeki sistemde Pascal kanunu, basıncın giriş ve çıkış kısmında aynı olduğunu söyler.
Basıncı P= F/A formülüyle bulduğumuza göre;

P = F₁ /A₁ = F₂ / A₂

şeklinde yazmak doğru olur. Dolayısıyla, basınç hep aynı olduğuna göre, birinci kısımla ikinci kısımdaki kesit alanını farklı uygularsak, iletilen kuvvette farklı olacaktır.

Boyle Mariotte Kanunu

Sıkıştırıldıkça hacmi azalan gazların basıncı ve sıcaklığı artar. Hava, sıcaklığı sabit kalacak şekilde sıkıştırılırsa, sıkıştırılmadan önceki hacmi ve basıncının çarpımı, sıkıştırıldıktan sonraki hacmi ve basıncının çarpımına eşittir.

Basınç ile hacim arasında ters orantı vardır. Aşağıdaki eşitliğe göre sıcaklık sabit tutulduğunda hava basıncı sıkıştırma oranına bağlı olarak artar.

Örneğin: Hava iki kat sıkıştırılacak olursa mutlak basıncı iki kat oranında artacaktır.

Örnek Soru:

Atmosfer basıncında, serbest haldeki havanın hacmi 1 lt’ dir. Sıcaklığı sabit tutularak hacmi 0,5 lt’ye düşürülecek olursa basıncı ne olur?

Gay Lussac Yasası

1 – Sabit Basınç Altında Genleşme

Gazlar, basıncı sabit kalmak şartıyla; eşit değerlerde ısıtılınca, eşit miktarlarda genleşir. Hacim ve sıcaklık arasında doğru orantı vardır.

Örnek:
Belirli bir basınçtaki gazın sıcaklığı 10^oC, hacmi ise 1 lt’ dir. Gazın basıncı sabit kalmak koşuluyla sıcaklığı 40^oC’ ye yükseltilecek olursa hacmi ne olur?

Çözüm:
T₁= 10^oC = 273 + 10 = 283 K T₂= 40^oC = 273 + 40 = 313 K
V₁ / V₂ = T₁ / T₂
1 x 313 = 283 x V₂
V₂ = 1, 106 lt

2 – Sabit Hacim Altında Genleşme

Bir gazın ilk sıcaklığı, basıncı ve cinsi ne olursa olsun, sabit hacim altında belli miktarlar kadar ısıtılırsa, basıncı eşit miktarda artar. Basınç ile sıcaklık arasında doğru orantı vardır.

Örnek Soru:
Açık havada bekletilen hava kazanının içindeki havanın sıcaklığı gece ölçülmüş ve sıcaklığı T₁= 10^oC, basıncı P₁= 4 Bar bulunmuştur. Kazan içindeki havanın sıcaklığı gündüz saatlerinde T₂= 50^oC’ ye kadar çıkmaktadır. Bu sıcaklıktaki basınç değerini (P₂) hesaplayınız.

Çözüm:
T₁= 10^oC = 273 + 10 = 283 K T₂= 50^oC = 273 + 50 = 323 K

p₁ / p₂ = T₁ / T₂
p₁ . T₂ = T₁ . p₂
4 x 323 = 283 x p₂
p₂ =4,56 Bar

Genel Gaz Denklemi

Isı transferinin olmadığı bir ortamda herhangi bir gazı sıkıştıracak olursak (hacmini düşürürsek); sıcaklık değeri basınçla birlikte artacaktır.

Örnek Soru:
Atmosfer basıncındaki serbest haldeki havanın hacmi 10 lt, sıcaklığı 10^oC’ dir. Hava sıkıştırılarak hacmi iki lt’ye düşürülmektedir. Sıcaklığı ise 50^oC olmaktadır. Sıkıştırılan havanın basıncını hesaplayınız.

Verilenler:
T₁= 10^oC = 273 + 10 = 283 K
T₂= 50^oC = 273 + 50 = 323 K
V₁= 10 lt = 0,010 m³
V₂= 2 lt = 0,002 m³
P1= 1 atm = 1,013 bar

Çözüm:
P₁ . V₁ / T₁ = P₂ . V₂ / T₂
1,013 . 0,010 /283
P₂ . 0,002 / 323
P₂ = 5,78 bar sonuç mutlak basıncı vermektedir. Gösterge basıncı 5,78 – 1,013= 4, 767 bar olur.

Sıkıştırılmış Havanın Debisi

Belirli bir kesitten akan akışkanın debisi, kesitin büyüklüğü ve akış hızına bağlı olarak değişir (Q=A.V). Kesitte değişme olmadığı müddetçe boru içinden akan havanın hızı aynıdır. Kesit alanı büyüdükçe akış hızı azalır, kesit alanı küçüldükçe akış hızı artar. Özet olarak: Hava, küçük kesitlerde daha hızlı akar diyebiliriz.

Örnek: 
Küçük çaplı kesiti 10 cm2 olan bir boru içinden geçen havanın hızı 4,2 m/s’ dir. Boru kesiti 25 cm2 ye büyütüldüğünde hava hızı ne olur?

Verilenler:
A1= 10 cm2
V1= 4,2 m/s = 420 cm/s
A2= 25 cm2

Çözüm:
A1 . V1 = A2 . V2
10 . 420 = 25 . V2
V2 = 4200/25 
V2 = 168 cm/s = 1,68 m/s

The post Pnömatik için Temel Fizik ve Kanunlar appeared first on Makine Eğitimi.

Hava içerisinde nem olarak bir miktar su bulunmaktadır. Bu miktar,havanın sıcaklığı ile doğru orantılıdır. Havanın soğutulması ile, içerisindeki nem su damlaları olarak ayrışır. Bu suya yoğunlaşma suyu denir.

Pnömatik için havadaki su miktarının basınca değil, havanın sıcaklığına ve hacmine bağlı olduğu için önemlidir. Örneğin, sistem basıncının Pe=6 bar olduğu sistemde 7 kat daha fazla hava sıkıştınlmıştır. Fakat içerisindeki su miktarı 1 birimlik hava kadardır. Bunun sonucunda pnömatikte yoğunlaşma suyunun çeşitli donanımlarla havadan ayrıştırılması zorunludur. Havanın sıcaklığının artması aynı zamanda su miktarının da artması anlamına gelmektedir. Örneğin 1 m³ hava, 30^oc de 30 cm³, 10^oc de 2 cm³ su içermektedir.

Bağıl Nem Oranı ve Sıcaklığa Bağlı Olarak Hava İçindeki Nem Miktarı

Atmosfer havası içinde havanın bağıl nem oranına (BNO) ve hava sıcaklığına bağlı olarak belirli oranlarda nem bulunur.

Sıcaklık arttıkça havanın nem miktarı artar.

Yandaki grafikte, Bağıl nem oranına (BNO) ve sıcaklığa bağlı olarak hava içindeki nem miktarını görüyoruz.

Havanın Sıkıştırılmasıyla Açığa Çıkan Nem Miktarı hesabı

Örnek Soru:

Bir kompresör 20^oC sıcaklıkta ve bağıl nem oranı % 70 olan 10 m³ havayı 7 bar basınca yükseltmektedir. Açığa çıkan nem miktarı nedir?

Çözüm: 

BNO % 100 olan (neme doymuş) havanın içerdiği nem miktarı yukarıdaki şekilde görüleceği üzere 20^oC için 17,4 gr/m³ olarak bulunur. 10 m³ havada 17,4 x 10 = 174 gr nem vardır. 
Soruda kompresörün emdiği havanın BNO % 70 olduğuna göre 174 x 70 /100 = 121,80 gr nem vardır.

Hava basıncı 1 bar mutlak basınçtan 8 (7+1) bar mutlak basınca sıkıştırıldığı için havanın hacmi azalır ve hava içindeki nem yoğunlaşarak su haline dönüşür. 10 m³ hava, 7 bar basınca kadar sıkıştırıldığında havanın hacmi şu formülle hesaplanır.

P₂ . V₂ / T₂ = P₁ . V₁ / T₁

(7+1) . V₂ / 273+20 = 1 . 10 / 273+20
V₂ = 1.25 m³

10 m³ serbest hava 7 bar basınca sıkıştırıldığında 1,25 m³ hacme düşer. Kompresörden çıkan sıkıştırılmış havanın içindeki nem miktarı 1,25 m³ x 17,4 gr/m³ = 21,75 gr olacaktır.
Açığa çıkan nem miktarı: 121,80 – 21,75 gr = 100,05 gr olur.

The post Sıkıştırılmış Havanın Nem Miktarının Hesabı appeared first on Makine Eğitimi.