Penekan Galas: Pneumatik atau Hidraulik
Sebuah bengkel kejuruteraan kecil menerima tempahan menekan 300 galas setiap minggu ke dalam hab aluminium. Proses sedia ada menggunakan penekan pneumatik dengan silinder bergaris pusat 63 mm, bekalan udara 6 bar, dan injap kawalan arah 5/2. Operator mengadu penekan terhenti-henti dan kadangkala galas tidak masuk sepenuhnya apabila pemampat menghidupkan semula. Tekanan tolok turun daripada 6 bar kepada 4.5 bar semasa pemampat mengisi. Daya yang diperlukan untuk menekan galas dianggarkan 18 kN. Pemilik bengkel bercadang menambah tekanan udara kepada 8 bar tanpa menukar silinder, tetapi pemampat hanya berupaya 7 bar dan hos sedia ada berlabel 10 bar. Bengkel mempunyai silinder hidraulik 50 mm yang boleh beroperasi pada 150 bar, tetapi pam dan injap limpahnya perlu dibeli.
1. Hitung daya silinder pneumatik pada 6 bar dan 4.5 bar. Tentukan sama ada cadangan menaikkan tekanan kepada 8 bar boleh menyelesaikan masalah.
Read the worked answer
Luas omboh pneumatik: A = π × (63/2)² = π × 31.5² ≈ 3,117 mm².
Pada 6 bar = 0.6 N/mm²: F = 0.6 × 3,117 ≈ 1,870 N = 1.87 kN.
Pada 4.5 bar = 0.45 N/mm²: F = 0.45 × 3,117 ≈ 1,403 N = 1.40 kN.
Kedua-dua nilai jauh di bawah 18 kN. Malah pada 8 bar = 0.8 N/mm², daya hanya sekitar 2.49 kN, masih kira-kira tujuh kali lebih rendah daripada keperluan. Jadi menaikkan tekanan udara bukan penyelesaian; ia hanya menghampiri had pemampat dan hos tanpa menghasilkan daya yang cukup.
Penurunan tekanan daripada 6 bar kepada 4.5 bar semasa pemampat mengisi juga menjelaskan gejala terhenti-henti: daya menurun kira-kira 25% tepat semasa operasi. Silinder pneumatik juga menggunakan udara termampat, jadi ia kenyal di bawah beban dan tidak memberikan gerakan menekan yang stabil.
2. Bandingkan pilihan pneumatik dan hidraulik untuk keperluan 18 kN ini, dan cadangkan set tekanan kerja yang selamat untuk silinder hidraulik 50 mm.
Read the worked answer
Pneumatik: mudah, bersih dan murah, tetapi tekanan kerja biasa 6 hingga 7 bar menghasilkan daya terlalu kecil untuk silinder 63 mm. Untuk mencapai 18 kN dengan udara 7 bar, luas omboh perlu sekitar 25,700 mm², iaitu bore kira-kira 181 mm. Silinder sebesar itu memerlukan udara banyak, bergerak tidak stabil dan tidak praktikal untuk bengkel kecil.
Hidraulik: cecair hampir tidak boleh dimampatkan, jadi gerakan menekan lebih licin dan daya kekal walaupun beban berubah. Silinder 50 mm mempunyai luas: A = π × 25² ≈ 1,963 mm².
Tekanan yang diperlukan untuk 18 kN: p = 18,000 / 1,963 ≈ 9.17 N/mm² = 91.7 bar.
Jika sistem beroperasi pada 150 bar, daya maksimum ialah 15 × 1,963 ≈ 29.4 kN. Ini memberi margin sekitar 60%. Tetapkan injap limpah pada tekanan yang selamat, contohnya 110 hingga 120 bar, supaya daya maksimum sekitar 22 hingga 24 kN dan komponen tidak terlebih beban. Hos, penyambung dan tolok mesti berlabel sekurang-kurangnya 150 bar, dan injap limpah perlu diuji sebelum digunakan.
Cadangan: gunakan silinder hidraulik 50 mm dengan pam yang sesuai, injap limpah, tolok tekanan dan penapis. Jangan cuba menaikkan tekanan pneumatik melebihi keupayaan pemampat atau hos.
3. Senaraikan tiga ciri keselamatan dan kawalan yang perlu ditambah apabila sistem hidraulik digunakan untuk menekan galas.
Read the worked answer
1. Injap limpah dan tolok tekanan. Injap limpah menghadkan tekanan maksimum jika operator tersilap menaikkan set point atau jika galas tersangkut. Tolok membolehkan operator melihat tekanan sebenar; tanpa tolok, tekanan boleh melebihi had tanpa disedari.
2. Pelindung dan kawalan dua tangan. Kawasan penekan perlu berpagar atau bertutup supaya tangan tidak boleh masuk antara penekan dan galas. Kawalan dua tangan memastikan kedua-dua tangan operator berada di luar zon bahaya semasa silinder bergerak. Ini lebih dipercayai daripada arahan lisan sahaja.
3. Penyelenggaraan dan pemeriksaan kebocoran. Hos hidraulik boleh retak dan menyembur cecair bertekanan tinggi. Periksa hos, penyambung dan meterai secara berkala; gunakan kadbod, bukan tangan, untuk mencari kebocoran. Cecair hidraulik yang bocor di lantai juga menyebabkan tergelincir. Latihan operator dan prosedur lockout sebelum penyelenggaraan perlu ditulis dan dipatuhi.