Pnömatik motorlar
Pnömatik motorlar, bir basınçlı hava akımının hareketini (kinetik enerjisini) ve basıncını (potansiyel enerjisini) devamlı bir döndürme kuvvetine veya dönme hareketine dönüştüren ünitelerdir.
Daha belirgin bir ifade ile; bir pnömatik motorda, basınçlı havanın kinetik enerjisi dönen bir milin kinetik enerjisine dönüştürülür. Çıkış mili motorun çalıştırılacak makineye veya cihaza bağlandığı noktadır.
Pnömatik motora ait grafik semboller
tek yönlü
döner hareketlendirici
çift yönlü
Motora giren basınçlı havanın basıncı, motordan elde edilebilecek kuvveti veya çıkış torkunu tayin eder.
Havanın debisi ise, motor hızını belirler. Basınç ve debinin her ikisi birlikte olarak, motor çıkış gücünü tayin eder.
Pnömatik motorların genel yapısı, bazı hidrolik motor ve pompaların yapısına benzer.
Ancak, pnömatik motorlar üzerinde yapılan bir takım belli değişiklikler, bunların basınçlı hava ile daha verimli olarak çalışabilmelerini sağlar.
Bir hava kompresörünün sisteme mümkün olduğu kadar fazla miktarda basınçlı hava sevk edebilmesini sağlamak için, hacimsel verimi genellikle çok yüksektir. Bunun nedeni; piston, rotor ve diğer parçaların çok sıkı geçmeli bir yapıda olmaları ve dolayısıyla maksimum çıkış kapasitesi sağlamalarıdır
Bir motorun mümkün olduğu kadar büyük bir mekanik çıkış gücüne sahip olabilmesini sağlamak için; motorlar mümkün mertebe, daha yüksek mekanik ve toplam verim değerleri amaçlanarak tasarlanır.
Yani, motor büyük miktarda iş veya tork sağlayabilir; fakat bu da daha fazla miktarda hava kullanılmasına mal olur.
Motor Seçimini Etkileyen Faktörler 1 - Pnömatik motorun basınç verimliği 2- Pnomatik motorun hız aralığı 3- Pnömatik motorun moment değeri 4- Pnömatik motorun hizmet ömrü 5- Pnömatik motorun maliyeti 6- Pnömatik motorun ebat, ağırlık ve montaj yöntemi motor seçimini etkilemektedir.
Pnömatik motorun basınç verimliği;
Motorun herhangi bir hasara veya istenmeyen miktara dahili kaçaklara neden olmaksızın hava basıncına karşı koyabilme kabiliyetine göre belirlenir.
Bir çok motor, belli bir basınç aralığı içinde çalışacak şekilde tasarlanır.
Bir motorun basınç aralığı 2 bar ile 10 bar arasında değişmektedir.
Pnömatik motorun hız aralığı; Motor tipine ve tasarımına bağlı olarak, 500 dev/dak’ dan 6000 dev/dak değerine kadar değişir. Bazı küçük aletler ise çok yüksek devirli olup; hız, 1500 dev/dak mertebesinde olabilir. Motor çalışma hızı uygulamaya bağlı olarak belirlenir .
Pnömatik motorun moment değeri
Bir motorun moment değeri, bir cisim üzerine etki eden döndürme kuvvetidir. Motor momenti üç gruba ayrılır bunlar; İlk
hareket momenti Çalışma momenti Tam yükte durdurma momenti
ilk hareket momenti; motorun tam hareketsiz bir konumda iken başlamak için etki ettiği bir kuvvettir
Çalışma momenti; motor çalışmakta iken etki eden bir kuvvet olup hava basıçındaki değişimlere bağlı olarak değişir.
Tam yük momenti; çalışmakta olan bir motoru durdurmak için gerekli olan kuvvettir
Moment - hız grafiği
Moment hız grafiğinde; motor düşük devirde çalışmakta iken moment yüksektir. Yüksek devirde ise, moment düşüktür.
Motorları bir dişli tertibatına vasıtasıyla birbirine irtibatlandırmak suretiyle, düşük devir ve yüksek moment bileşiminden oluşan bir sistem elde edilebilir.
Pnömatik motorların kilowatt cinsinden çıkış gücü, mil hızı ile moment değerlerinin çarpıma eşit olup; aşağıdaki eşitlik vasıtasıyla hesaplanabilir.
moment (N.m) x hız (dev/dak) Güç (kw) = 60000
Örneğin; 230 Nm’lik bir moment değerine sahip ve 2000 dev/dak hızla dönmekte olan bir motorun kw cinsinden gücünü hesaplamak istediğinizi varsayınız. Bu durumda çıkış güçü ne olur ?
Verilenler;
Moment: 230 Nm
moment (N.m) x hız (dev/dak) Güç (kw) = 60000 Hız : 2000 dev/dak
230 x 2000 Güç = = 7,66kW 60000
Bir pnömatik motorunun tipik güç eğrileri
Şekildeki güç eğrisi grafiğindeki; maksimum çıkış gücünün, ortalama bir hız ve yine ortalama bir çıkış momentinden elde edildiğine dikkat ediniz.
Bu nedenle, herhangi bir uygulamada maksimum bir güç elde etmek için, motorun maksimum devirde çalışması gerekli değildir.
Pnömatik motorun hizmet ömrü
Pnömatik motorun hizmet ömrü; çalışma saatine, yük çevrimlerine ve motora güç veren basınçlı havanın kalitesi ile doğrudan ilişkilidir.
Basınçlı hava kalitesinin, uygun bir filtreleme ve yağlama ile sağlanabildiğini unutmayınız
Pnömatik motorun maliyeti;
Pnömatik motorun hizmet ömrü, iletme maliyeti ve parça değiştirme giderlerinin yanı sıra; montaj, tesisat, çekim ve mil bağlantı tertibatı ile ilgili maliyetlerin de satın alma maliyetide vardır.
Bu motorların hidrolik motorlara göre basınçlı hava temini daha yüksek bir ilk maliyet gerektirmektedir
Pnömatik motorun ebat, ağırlık ve montaj yöntemi;
Genellikle, yekpare yapıda ve küçük hacimlere kolayca yerleştirilebilir özellikte olan motorlar tercih edilir. Motorun toplam ölçüleri, şekli, montaj tipi, mil bağlantıları ve hava hattı boru bağlantıları; genellikle imalatçı katalogunda verilir.
Pnömatik Motor Çeşitleri
1- Pistonlu motorlar a-) Eksenel pistonlu b-) Radyal pistonlu 2- Paletli (kanatlı) motorlar 3- Dişli motorlar 4-Türbin tip motorlar
Pistonlu motorlar
Belirli sayıdaki pistona basınçlı havanın kazandırıldığı doğrusal hareketin dairesel harekete dönüştürülmesi prensibine göre çalışır.
Radyal ve eksenel olmak üzere ikiye ayrılır.
Eksenel pistonlu
Çalışma prensibi; giriş ağzından içeri giren basınçlı hava piston üzerine etki ederek, pistonu sola iter.
Denge miline bağlı salgılı (veya eksantrik) plaka üzerine etki eden pistonun baskı kuvveti, eksantrik plakanın dönmesine neden olur.
Bu dönme hareketi de bir dişli tertibatı vasıtasıyla çıkış miline iletilir. Denge mili dönmekte iken giriş ağzındaki kontrol valfi de döner ve basınçlı havayı değişik pistonlara yönlendirir. Piston üzerinde meydana gelen kuvvet, havanın basınca; piston hızı ise debiye bağlıdır.
Piston strokunu tamamladıktan ve piston içindeki hava basıncı düşerek genleştikten sonra, hava çıkış ağzından geçerek dışarı atılır.
Eksenel pistonlu motorlarda hava debisinin kontrolü, giriş ve çıkış ağızlarının düzenlenmesi ile sağlanır.Piston sayısı 5 ya da daha fazla olabilir.
Yükteki devir sayıları 2500–3000 dev/dak’dır. Güç aralığı 1,5-2 0 kW’tır.
ď Ž
Eksenel pistonlu hava motoru
Radyal pistonlu motorlar:
Pistonlar hareket miline dik yerleştirilmiştir. Yüksek dönme momenti istenilen yerlerde kullanılır.
Devir sayıları çok yüksek değildir. Silindir sayısı arttıkça daha düzenli çalışırlar.
Devir sayıları yükte 1000-1500 dev/dak’dır.
Çalışma prensibi: pistonlar, çıkış miline kama ile tespit edilmiş olan beş taraflı eksantrik bir valf bloğunun çevresine monte edilmiştir.
Pistonların bağlı olduğu valf grubu, ileri geri doğrusal hareketin milin dönme hareketine dönüştürülmesini sağlar.
Radyal pistonlu hava motoru
ď Ž
Radyal pistonlu hava motoru
Paletli motorlar:
Yapıları basit ve hafiftir. En çok kullanılan pnömatik motor çeşidindendir.
Rotor adı verilen dönen kısım, paletlere yataklık yapmaktadır. Rotor gövde (stator) içine eksantrik olarak yerleştirilmiştir.
Bu eksantriklikten dolayı bir tarafta hacim genişlemesi, diğer tarafta ise hacim küçülmesi olur.
İçeri giren basınçlı hava, rotoru hacim genişlemesi yönünde döndürerek dışarı atılır. Dönüş yönü değiştirilmek istenirse hava diğer girişten gönderilir
Devir sayıları boşta 50.000 dev/dak’ya kadar çıkabilmektedir. Yükte ise bu değer yarı yarıya azalır.
Güçleri 0,1-17 kW arasındadır.
Paletli tip pnömatik motor parçaları
Paletli tip pnömatik motorun çalışma prensibi
Dişli motorlar:
Birbirine hareket veren iki dişliden oluşmuştur.
Beraber çalışan iki dişliden birisi motor miline bağlı olup, basınçlı havanın dişlilere çarpması sonucu dairesel hareket meydana gelmektedir.
Düz veya helisel dişlinin kullanıldığı bu tip pnömatik motorlarda, her iki yöne doğru dairesel hareket üretilebilir.
Dişli motorlar endüstride yüksek güç ve dönme momentinin gerektiği şartlarda tercih edilmektedir. Motor gücü 45 kW (60 HP) civarındadır
Dişli tipi pnömatik motorun çalışma prensibi
Türbin tipi motorlar: Türbin tipi motorlar düşük gücün yeterli olduğu yerlerde kullanılır. Ancak bu tip pnömatik motorların hızları çok yüksektir. Bu motorlarla 500.000 dev/dak’lık hız elde edilebilir. Dişçilikte kullanılan havalı matkaplarda bu hız yeterli olmaktadır.
Türbin tip hava motoru ve çeşitleri
4. Pnömatik Motorların Özellikleri 1. Hız ayarı sınırsızdır 2. Farklı momentler elde edilebilmektedir 3. Az yer kaplarlar ve hafiftirler 4.Aşırı yüklere karşı emniyet sistemleri vardır
5. Soğuğa, sıcağa, toza ve suya karşı duyarsızdır ve bunlardan etkilenmezler, verimli çalışırlar 6. Yüksek hızlarda çalışırlar 7. Bakımları kolaydır 8. Dönüş yönleri kolayca değiştirilebilir.
KAYNAKLAR: 1. Muammer NALBANT.“Temel Pnömatik”, MEB Yayınları, ANKARA:1981 2. İsmail KARACAN.”Hidrolik ve Pnömatik”, Simav 1997 3. Faruk KARTAL. “Hidrolik ve Pnömatik”, MANİSA 2001