Pneumatic 111428

TAJUK : PENGENALAN ASAS SISTEM PNEUMATIK Pengajar : Suffian Bin Ayob

DUTY 8.01 (L2)TROUBLESHOOT PNEUMATIC SYSTEM FAILURE 1.Identify Pneumatic Equipment Knowledge Of : 1.1 Types of components 1.2 Specific component terminology/symbols 1.3 Equipment/Components Specification 1.4 Functionality of equipment/components 1.5 Equipment Service Manual Ability To : 1.6 Determine types of components 1.7 Interpret specific components terminology/symbols 1.8 Interpret Equipment/Components Specification 1.9 Determine function of equipment/components 1.10 Interpret Equipment Service Manual

TUJUAN PEMBELAJARAN: • Menerangkan kegunaan sistem pneumatik • Menerangkan asas bagi sistem pneumatik. • Menerangkan bahagian komponen dan fungsi sistem penghasilan angin • Menyatakan prinsip Boyle yang digunakan dalam sistem Pneumatik

Pengenalan Sistem Pneumatik • Pneu merupakan perkataan yang berasal dari Greek yang bermaksud angin, manakala matik pula merujuk kepada kuasa. • Oleh itu, sistem pneumatik bolehlah ditafsirkan sebagai sistem yang digerakkan oleh kuasa angin. • Sistem pneumatik menggunakan udara termampat sebagai media pemindahan kuasa. • Udara termampat adalah udara sekeliling yang telah dimampatkan dengan menggunakan pemampat udara kendalian motor elektrik. • Sistem pneumatik banyak digunakan dalam industri pemasangan komponen elektronik, mesin memproses makanan, alat pneumatik seperti mesin gerudi, motor udara dan lain-lain. • Sebagai contoh, sistem pneumatik juga digunakan oleh bas pada sistem pintu automatiknya dan juga pada bahagian brek.

Aplikasi Sistem Pneumatik • Forming operations of bending, drawing and flattening. • Bottling and filling machines. • Pneumatic robots. • Component and material conveyor transfer. • Air separation and vacuum lifting of thin sheets.

KEBAIKAN SISTEM PNEUMATIK Di antara kebaikan sistem pneumatik adalah seperti di bawah : Mudah disalurkan untuk jarak yang jauh dan mudah disimpan. Iaitu kebolehdapatannya tidak terbatas.  Udara tidak tertakluk kepada suhu dan tidak mudah terbakar.  Dapat menyediakan cara yang berkesan untuk pendaraban daya, mudah diselaraskan dan tiada masalah beban.  Udara dapat menyediakan kebolehlenturan dalam kawalan mesin  Dapat memberikan sambutan (Tindakan) yang cepat untuk memulakan dan memberhentikan kawalan.  Udara tidak memerlukan aliran balik.  Udara adalah bersih, kebocorannya tidak akan mencemarkan persekitaran.  Isipadu udara rendah, jadi pergerakannya lebih laju berbanding dengan minyak hidraulik.  Komponen sistem pneumatik mudah dibina jika dibandingkan dengan sistem lain.

KEBURUKAN SISTEM PNEUMATIK Keburukan sistem pneumatik pula adalah seperti di bawah:  Udara termampat memerlukan persediaan sistem yang teliti.  Udara yang terkeluar dari proses pemampatan mengeluarkan bunyi yang bising.  Walaupun kos penyenggaraannya rendah tetapi kos penyediaannya tinggi (untuk membuang bahan cemar).  Keperluan dayanya terhad, hanya dari 20 kN – 30 kN. (As a rule pneumatic component is designed for a maximum operating pressure of 8- 10 bar (800-7000 kPa) but in practice it is recommended to operate at between 5 and 6 bar (500-600 kPa) for economic use)

 Kebolehmampatan tidak dapat menghasilkan kelajuan piston yang malar dan seragam.  Untuk menjadi sumber kuasa, udara termampat boleh dikatakan mahal.  Ianya menggunakan banyak paip.

Sistem Pneumatik Asas

Rajah 2

Sistem Pneumatik Asas • Sistem pneumatik asas, ditunjukkan dalam Rajah 2, terdiri daripada dua bahagian utama:• 1. Penghasilan dan sistem pengedaran angin.(Production) • 2. Sistem penggunaan angin (Consumption) • Silinder pneumatik, aktuator berputar dan motor pneumatik membekalkan daya dan gerakan untuk operasi kebanyakan sistem kawalan pneumatik. • Untuk operasi dan kawalan aktuator, komponenkomponen pneumatik lain diperlukan, seperti unit servis angin, angin mampat dan injap untuk mengawal tekanan, aliran angin dan arah gerakannya.

SISTEM PENGHASILAN ANGIN (PRODUCTION) • Bahagian komponen dan fungsi utamanya ialah:1) Kompressor • Udara yang diambil pada tekanan atmosfera, dimampatkan dan dihantar pada tekanan yang lebih tinggi ke dalam sistem pneumatik. Ia dengan demikian menukarkan tenaga mekanikal kepada tenaga pneumatik. (2) Motor Elektrik • Membekalkan kuasa mekanikal kepada kompressor. Ia menukarkan tenaga elektrik kepada tenaga mekanikal. (3) Suis Tekanan • Mengawal motor elektrik dengan mengesan tekanan di dalam tangki. Ia disediakan kepada tekanan maksima dalam mana ia memberhentikan motor, dan juga tekanan minima, di mana ia memulakan motor sekali lagi. (4) Check Valve • Membenarkan angin mampat daripada kompressor mengalir masuk ke dalam tangki, dan mencegahnya daripada mengalir balik apabila kompressor diberhentikan. (5) Tangki • Menyimpan angin mampat. Saiznya disesuaikan dengan kemampuan kompressor.

SISTEM PENGHASILAN ANGIN (PRODUCTION) (6) Pressure Gauge • Menunjukkan tekanan di dalam tangki. (7) Auto drain • Mengeluarkan ke semua Pegentalan air di dalam tangki. (8) Safety Valve • Membawa angin mampat keluar, jika tekanan di dalam tangki dinaikkan lebih daripada tekanan yang dibenarkan. (9) Refrigerated Air Dryer • Menyejukkan angin mampat kepada beberapa darjah diatas tahap pembekuan yang mengentalkan kebanyakan daripada kelembapan udara. Ini mencegah daripada berlakunya pengaliran wap yang berisi air mengalir kedalam sistem. • Berfungsi untuk mengeringkan udara yang telah dimampatkan daripada wap air sebelum udara dihantar ke sistem untuk mengelakkan komponen pneumatik dari berkarat. (10) Line Filter (Penapis Talian) • Ia berada dalam paip yang utama. Filter ini mestilah mempunyai kejatuhan tekanan yang minima, dan berupaya mengeluarkan kabus minyak. Ia juga menolong untuk menyerap habuk, debu dan air daripada paip.

SISTEM MENGGUNAKAN ANGIN (CONSUMPTION) Bahagian komponen dan fungsi utamanya ialah:(1) Air take-off • Untuk pengguna, angin dikeluarkan daripada bahagian paip utama. Air dikeluarkan daripada bawah paip, ia akan mengalir ke dalam automatik drain dan pengetalan akan dikeluarkan. (2) Auto-drain • Setiap tiub yang menurun mesti mempunyai drain di bawah. Cara yang paling baik ialah dengan auto-drain yang mencegah air berlebihan dari bertakung di dalam tiub jika drain secara manual tidak diperlukan. (3) Air Service Unit • Unit ini membekalkan angin mampat yang bersih pada tekanan optima dan kadangkala menambahkan pelincir untuk memanjangkan jangkahayat untuk komponen sistem pneumatik yang memerlukan pelinciran. (F,R,L UnitFilter,Regulator & Lubricator) (4) Directional Valve • Mengawal arah pengaliran angin mampat. (5) Actuator • Menukarkan tenaga yang di hasilkan oleh tekanan udara kepada kerja dalam bentuk daya atau gerakan. • Berfungsi untuk melakukan kerja sebagaimana yang telah dikehendaki. (6) Speed Controllers • Ia membolehkan larasan kelajuan silinder.

Gambarajah blok komponen sistem pneumatik

Pemampat Udara

Penerima

Production

Pengering

Unit Servis

Injap Kawalan

Consumption

Penggerak

Jadual Penggunaan unit SI dalam Sistem Pneumatik

Asas Tekanan Udara • Udara ialah gabungan dari beberapa jenis gas yang menyelubungi bumi sehingga ketinggian 50,000 meter dari aras laut. • Tekanan udara berkadar songsang dengan altitud atau tinggi, iaitu tekanan udara akan berkurangan pada altitud yang tinggi. • Titik rujukan ialah aras laut di mana tekanan udara (atmosfera) ialah 1.01325 bar (101.325 kPa). • Pada aras 100 meter di atas permukaan laut, tekanan udara ialah 1.00 bar (100 kPa) bagi setiap 100 meter.

Gauge and Absolute scales of measurement • Dalam kontek pneumatik, tekanan dianggap sebagai ‘tekanan melampau’ iaitu lebih daripada tekanan atmosfera dan dirujuk sebagai ‘tekanan gauge’ (Gauge Pressure). • Manakala ‘tekanan absolute’ (Absolute Pressure), tekanan yang dibandingkan dengan tekanan sifar didalam hampagas. Dalam teknologi vakum, tekanan kurang daripada atmosfera iaitu ‘tekanan rendah’ digunakan.

Gauge and Absolute scales of measurement Absolute pressure measurements take a complete vacuum as the zero point Gauge pressure measurements take Atmospheric pressure as the zero point p.s.i g bar g

Pressure

Vacuum range from Atmospheric pressure

Atmospheric pressure ~ 1 BAR

to a complete vacuum

Complete vacuum (Absolute zero)

Rajah Perbandingan diantara Absolute Pressure dan Pneumatics Overpressure

UNIT-UNIT DAN FORMULA YANG DIGUNAKAN DALAM SISTEM PNEUMATIK 1) Tekanan adalah suatu daya yang bertindak ke atas luas sesuatu kawasan. Formula yang bekaitan ialah PRESSURE (TEKANAN) = FORCE (DAYA) AREA (LUAS KAWASAN) • Dimana : • Force (Daya) diukur dalam unit Pounds (lbf) ,Kilogram (kg) atau Newtons (N) • Area (Luas kawasan) dalam unit Inci ², Meters atau Sentimeter • Pressure (Tekanan) dalam unit Bar, Psi dan Pascal • 1 Bar = 14.5 psi = 100kPascal • 1 Pascal = 1 Newton • 1 Meter²

Unit Tekanan • Ia mesti diperhatikan bahawa unit ISO untuk tekanan ialah Pascal (Pa). •

1 Pa = 1 N/m²(Newton per square metre)

• Untuk mengelak dari menggunakan angka-angka yang besar dalam praktikal, ianya telah dipersetujui untuk menggunakan bar sebagai se unit dalam 100,000 Pa sebab dimensinya adalah lebih realistik dalam kegunaan industri. •

100,000 Pa = 100 kPa = 1 bar = 14.5 psi

Force Calculation Pascal’s Law: •Pressure exists when a force F is imposed on an enclosed fluid with a surface A, The pressure exerts an equal effect on all points of the surfaces. F P= A

N/m2

F P

A

Hukum Boyle’s Hukum Boyle’s menyatakan “Dengan adanya suhu malar (tetap), tekanan sekumpulan gas berkadaran songsang dengan isipadu” • • •

P  1/V PxV =C P1 x V1 = P 2 x V 2

• • • • • •

Iaitu :adalah pemalar. adalah tekanan pada keadaan awal (N/m2) adalah isipadu pada keadaan awal (m3) adalah tekanan pada keadaan akhir (N/m2) adalah isipadu pada keadaan awal (m3)

C P1 V1 P2 V2

Rajah Ilustrasi sebuah injap dalam Hukum Boyles

a P1 X V1

b P2 X V2

c P3 X V3

Contoh Pengiraan Tekanan Soalan: Apabila isipadu V1 = 1m³ pada tekanan bebas 100kPa (1 bar ABS) di mampatkan pada suhu yang tetap kepada isipadu V2 = 0.5m³ , maka P2 (tekanan akhir ialah) :Penyelesaian: p1.V1 = p2.V2 p2 = p1.V1 V2 p2 = 100kPa x 1m³ 0.5m³ = 200kPa atau (2barABS)

SOALAN: 1. Nyatakan 2 bahagian utama Sistem Pneumatik asas? 2. Diberi isipadu V1 = 1m³ pada tekanan bebas 100kPa (1 bar ABS) dimampatkan pada suhu yang tetap kepada isipadu V2 = 0.2m³, Cari P2?