HDROLK SSTEMLER Basnlandrlm akkann mekanik zelliklerini davranlarn kuvvet
HİDROLİK SİSTEMLER
• Basınçlandırılmış akışkanın, mekanik özelliklerini, davranışlarını, kuvvet iletiminde kullanılmasını, akışkanın hareket ve kontrolünü inceleyen bilime hidrolik ya da pnömatik denir. • Hidrolikte enerji iletimini yağ ve su gibi daha yoğun akışkanlar gerçekleştirirken pnömatikte kullanılan akışkan cinsi havadır.
Akışkan gücü olarak basınçlı yağın kullanıldığı sistemler hidrolik sistemlerdir. Yağ tanktan hidrolik pompaya emilir ve sıkıştırılarak basıncı yükseltilir. Pnömatikte ise basınçlı akışkan olarak hava kullanılır. Hava atmosferden kompresörle emilir ve sıkıştırılarak basıncı yükseltilir. Hidrolik ve pnömatik sistemlerde basınçlı akışkan iş elemanlarına etki ederek doğrusal ve dairesel hareket elde edilir.
• Hidrolik sistemlerde basınçlı akışkanı üreten iş elemanı hidrolik pompalardır. Hidrolik pompalar emiş hattından yağı çekerler ve yağın basıncını yükselterek sisteme basarlar. Pompaların seçiminde dikkat edilmesi gereken iki nokta basınç ve debidir. Seçilen pompanın sisteme yeterli debide akışkanı basmadığı veya basıncın yeterli olmadığı durumlarda sitem tasarlandığı gibi çalışmayacaktır.
• Hidrolik sistemlerde genellikle akışkan olarak su ve yağ kullanılır. Su oksitlenmeye yol açması nedeniyle çok dar bir alanda ancak su kullanılır. Normal şartlarda ise akışkan olarak petrolden elde edilen madensel yağlar kullanılır.
• Hidroliğin Uygulama Alanları: 1. Endüstriyel alanlarda (takım tezgahlarda, Agır sanayi makinalarda, pres ve çeşitli kaldırıcılarda, Plastik enjeksiyon makinalarda. ) 2. Çelik haddehanelerinde. 3. Maden Ocaklarında 4. Hareketli hidrolik araçlarda 5. Gemicilik endüstrisinde 6. Enerji üretiminde 7. Özel alanlarda
Hidroliğin Uygulama Alanları:
• Hidrolik sistemin avantajları: 1 -Küçük hacimlerden büyük kuvvetler elde edilir. 2 -Hidrolik elamanlar görevlerini yaparken yağlanmış olurlar. 3 -Hız değişimi hareket devam ederken yapılabilir. 4 -Hidrolik sistem birkaç noktadan emniyete alınabilir. 5 -Hidrolik elamanlar sessiz ve gürültüsüz çalışır.
• Hidrolik sistemin avantajları: 6 - Hidrolik akışkanlar sıkıştırılamaz kabul edildikleri için titreşimsiz hareket elde edilir. 7 - Akışkan olarak hidrolik yağ kullanıldığı için devre elemanları aynı zamanda yağlanmış olurlar. 8 - Emniyet valfleri yardımıyla sistem güvenli çalışır. 9 - Hassas hız ayarı yapılabilir. 10 - Hidrolik akışkan oluşan ısının çevreye yayılmasını sağlar.
• Hidrolik sistemin avantajları: 11 - Hidrolik devre elemanları uzun ömürlü ve ekonomiktir. 12 - Hidrolik sistemin kumandası ve kullanılması kolaydır 13 - İstenilmeyen büyük yüklerde hareket çok çabuk durur.
• Hidrolik Sistemlerin Dezavantajları Hidrolik sistemlerde büyük kuvvetler elde edebilmek bir avantaj olsa da kuvveti elde etmek için gerekli olan yüksek basınç; bağlantı elemanlarında kaçak ve sızıntı oluşturması ya da iş güvenliği açısından tehlike arz etmesi nedeniyle bir dezavantaja dönüşür.
Hidrolik Sistemlerin Dezavantajları Kaçak ve sızıntı yapmış yağ aynı zamanda bir kirlilik unsuru oluşturur. Kullanılan yağın ömrünü tamamladığında atık olarak uzaklaştırılması da yönetmeliklerle düzenlenmiş maliyet yaratıcı bir işlemdir. Yağın kirlenmesi sadece çevresel açılardan değil kullanılan devre elemanları açısından da büyük önem taşır. Hidrolik devre elemanları kirliliğe karşı oldukça duyarlıdır. İyi bakım yapılmamış sistemlerde devre elemanları süreklilik gösteremez.
Hidrolik Sistemlerin Dezavantajları • Hız konusunda pnömatik sistemlere göre yavaş olan hidrolik sistemlerin devre elemanlarının maliyetleri daha yüksektir. • Hidrolik akışkanlar, yüksek ısılara karşı hassastır. Akışkan sıcaklığının 50 o. C’yi geçmesi istenmez. • Hidrolik devre elemanları, yüksek basınçlarda çalışacağı için yapıları sağlam olmalıdır. • Hidrolik devre elemanlarının fiyatları pahalıdır. • Hidrolik devre elemanlarının bağlantıları sağlam ve sızdırmaz olmalıdır.
Hidrolik Sistemlerin Dezavantajları • Hidrolik akışkanların sürtünme direnci yüksek olduğu için uzak mesafelere taşınamaz. • Depo edilebilirliği azdır. • Akış hızı düşüktür. Devre elemanları, düşük hızlarla çalışır. • Hidrolik akışkanlar havaya karşı hassastır. Akışkan içindeki hava gürültü ve titreşime yol açar, düzenli hızlar elde edilemez.
Hidrolik Teorisi • Basınç; birim yüzeye etki eden kuvvet olarak tanımlanır. Basınç kavramı hidrolik teorisinin temelini oluşturur. Temel basınç birimleri şu şekilde özetlenebilir; • 1 bar = 0. 9869 atm = 1. 0197 kg/cm 2 = 750. 06 torr = 101. 325 k. Pa = 1. 013 x 105 N/m 2 = 10 m su sütunu
• Hidrolik enerji iki dalda incelenmiştir. Birincisi durgun akışkanların mekaniğini inceleyen hidrostatik; ikincisi ise hareketli akışkanların mekaniğini inceleyen hidrodinamiktir. Hidrolik uygulamalarında her iki teoriden de yani akışkanlar mekaniği kavramlarından faydalanılır.
Hidrostatik basınç • Durgun bir sıvının bulunduğu kabın tabanına yaptığı basınca hidrostatik basınç denir. Sıvı aynı olduğu sürece bu basınç değeri kabın şeklinden ve taban alanından bağımsızdır.
Hidrostatik basınç P = Sıvının kap tabanına yaptığı basınç (Pa) ρ = Sıvı yoğunluğu (kg/m³) g = Yerçekimi ivmesi (m/s²) h = Sıvı yüksekliği (m)
HİDROLİK PRENSİPLER
• Yer çekimi kuvveti ihmal edilecek olursa; kapalı Bir kaba etki eden kuvvetin sonucunda meydana gelen basınç sıvı tarafından kabın bütün çeperlerine aynı şiddetle etki eder. • Yani basıncın etkileri bütün kenar ve yüzeylerde eşit ve aynı zamanda bütün noktalarda aynı olur. • Bu kuraldan yararlanılarak basınçla olan arasındaki ilişki kuvvetle olan arasındaki ilişki ortaya konmuştur.
Hidrolik sistemde kuvvet ilişkisi
Hidrolikte sıvıların sıkıştırılama kabiliyetlerinden dolayı güç iletimi gerçekleşir. Yani küçük bir kuvvet uygun bir şartta büyük bir kuvvete dönüştürülebilir. F 1=P. A 1 F 2=P. A 2
Örnek Problem : Şekildeki sistemde 180 kğ lık kuvvet uygulayarak kaç kğ lık F 2 kuvveti elde edilir.
• Herhangi bir kesitten birim zamanda geçen akış hacmine debi denir.
• Borunun çapı ve sıvının akış hızına bağlı olarak akış şekli değişir. Akışkan belli bir kritik hızın altında kaldığı sürece düzenli tabakalar halinde hareket eder. Bu tür akış laminer akış olarak adlandırılır. İkinci bir akış tipi ise türbülanslı akıştır. Boru kesitinin küçülmesi ya da boru yüzeyindeki pürüzlülüğün artışı gibi sebeplerden akışkan hızı kritik hızın üstüne çıkar, düzenli tabakaların hareketi bozulur ve düzensiz bir akış meydana gelir. Uzun ömürlü bir sistem oluşturmak için tasarım yapılırken laminer akış tercih edilmeli türbülanslı akıştan kaçınılmalıdır.
• Kritik hızı belirlemek için ‘Reynolds sayısı’ kullanılır. Reynolds sayısı 2300’den küçükse akış laminer; büyükse akış türbülanslıdır.
• Viskozite kısaca akışkanın akmaya karşı gösterdiği dirençtir. Yüksek viskoziteli akışkanlar koyudur yani daha zor akarlar. Düşük viskoziteli akışkanlar incedir ve daha kolay akarlar. • Dinamik ve kinematik viskozite olmak üzere iki çeşittir. Dinamik viskozitenin birimi poise; kinematik viskozitenin birimi ise stoke’dır. Hidrolik yağların viskozite sınıfları ISO normunda ve DIN 51524 normunda tanımlanmıştır. Viskozite, sıcaklık ve basınçla değişir. Sıcaklık arttıkça viskozite düşer, basınç arttıkça viskozite yükselir.
• Hidrolik akışkanlar • Hidrolikte kullanılan akışkanlar öncelikle basıncı iletme görevini üstlenirler. Bunun dışında sistemi korozyondan koruma, sürtünme kaynaklı problemleri yok etmek için sistem elemanlarının yağlanması, sistemin soğutmasının yapılması, sinyal iletimi ve de aşınma kaynaklı kopan parçaların sistemden uzaklaştırılması gibi işlevlere de sahiptir.
Hidrolik sistemlerde akışkan olarak genelde su, doğal yağlar ve sentetik yağlar kullanılır. İyi bir hidrolik akışkanın; • Güç iletebilmesi için sıkıştırılabilirlik özelliğinin düşük olması gereklidir. • Uygulama yerine göre viskozitesi iyi seçilmelidir. Çok yüksek viskoziteli akışkanlar hareketi yavaşlatır, basıncı düşürür, aşırı zorlamadan dolayı ısınma gerçekleşir ve verim düşer; düşük viskoziteli akışkanlar ise sızıntı ve kaçak problemi oluşturur ayrıca ince film tabakası elemanları yağlayamaz. Sistem için akışkan seçimi yapılırken özellikle sıcaklık ve basınca göre viskozitenin değişimin az olduğu yağlar tercih edilmelidir.
• Yanma ve yaşlanmaya hatta oksitlenmeye karşı direnci yüksek olmalıdır. Özellikle yüksek yanma noktasına sahip yağlar tercih edilmelidir. • Köpüklenmemelidir. Köpüklenme yağın içine hava karışması sonucu oluşur. Köpüklenme yağın kendi özelliklerinden kaynaklanabileceği gibi hatalı tasarım, dış kirleticiler gibi etkenler den de kaynaklanabilir. Sistemde oluşacak köpüklenme; basınç düşümüne, sıcaklık artışın, kavitasyona ve devre elemanlarının aşınmasına sebep olur.
• Köpüklenmeden kaçınmak için öncelikle köpüklenmenin kaynağı olan hava girişi engellenmelidir. Hava girişi engellense bile; sistemde farklı boru çapları kullanılmamalı, boruların yüzeyleri düzgün olmalı, ani çap ve kesit daralmalarından ve de bağlantı elemanlarının keskin bükümlerinden kaçınılmalıdır. • Yüksek basınç ve sıcaklık gibi zorlu şartlarda sentetik yağlar yüksek verim sağlar.
HİDROLİK DEVRE 1. Elektrik motoru 2. Hidrolik pompa 3. Basınç hattı 4. Emniyet valfi 5. Yön kontrol valfi 6. Dönüş hattı 7. Silindir 8. Yük 9. Basıncın fazla olduğu andaki akışkanın depya dönüş hattı 10. Emiş hattı 11. Yağ deposu (tank)
Hidrolik Devrenin Ana Kısımları : 1 - Yağ deposu: • Hidrolik sistemde kullanılan akışkanın içinde depo edildiği çelik saçtan veya dökümden yapılan, akışkanın içinde dinlendirildiği elamana yağ deposu veya yağ tankı denir. Sistemdeki akışkanın görevini tamamladıktan sonra buraya gelir. Dönen akışkanın içine çeşitli yabancı maddeler karışabilir. Bunlar depoda ayrışır ve temiz olarak sisteme akışkan gönderilir.
• Yağ tankı genellikle iki oda olacak şekilde imal edilir. Bu odalardan biri emmenin yapılacağı emme odası; diğeri ise yağın geri döndüğünde depolanacağı dönüş odasıdır. Bu iki odayı delikli bir plakadan oluşan perde birbirinden ayırır. Devreye herhangi bir kirlilik göndermemek için emme odasının dönüş odasına göre eğimli yapılması tercih edilir.
• Tankların üzerinde sisteme basınçlı akışkan göndermek üzere hidrolik pompa bulunur. Pompanın emiş hattına kirlilikleri bertaraf etmek için bir emiş filtresi yerleştirilir. Yağın dönüşünde de aynı filtreleme tekrarlanabilir. Ancak her filtrenin basınç düşürücü bir eleman olduğu unutulmamalıdır.
• Tankın üst kısmında, tankı atmosfere açmak üzere bir havalandırma bölgesi olur. Böylelikle akışkan, emme sırasında vakum; dönüş esnasında da basınç yapmaz. Havalandırma kısmında toz kaçışını önlemek amacıyla bir filtre bulunması gereklidir.
• Yağın soğuma işleminin düzgün yapılabilmesi için hem yağ seviyesinin tankın üst kısmından biraz aşağıda olması hem de tankın tabanının yer seviyesinden biraz yukarıda olması istenir. • Yağ tankının boyutları sistemin ihtiyaçlarına göre belirlenmelidir. Küçük bir tank yeterli soğutmayı sağlayamaz. Çok büyük bir tankta da fazladan bir ısıtıcıya ihtiyaç duyulabilir. Genel olarak tank seçilirken, sistemde dolaşan akışkan debisinin 3 -5 kat fazlası tercih edilir.
• Tankta akışkanın seviyesi ve sıcaklığını gösteren göstergeler bulunur. Bu değerlerin zaman kontrol edilmesi, sızıntı probleminin fark edilmesi ve sıcaklıkla yağın bazı özelliklerinin bozulmasını önlemede fikir verici olacaktır.
2. Filtreler Hidrolik sistemlerde birçok arıza kirli yağ yüzünden oluşur. Hidrolik sistemlerin kapalı devreler olduğu için yabancı madde girişinin olamayacağı düşüncesi yanlıştır. Çünkü montaj ya da çalışma esnasında devre elemanlarından kopan parçalar ya da yağ deposunun havalandırma bölümünden içeri giren kirleticiler yüzünden hidrolik akışkanların orijinal halleri bozulur. Bunun için hidrolik devrelerde toz, pislik, metal talaşı, pas gibi katı kirleticileri ve yabancı maddeleri tutmak üzere filtreler kullanılır.
• Küçük ve önemsiz görünseler de filtreler hidrolik bir devrenin en önemli koruyucularıdır. Elemanların ömrünü uzatırken sistemin verimli çalışmasını sağlarlar, üstelik bakım onarım masraflarını ve zamanını oldukça azaltan parçalardır.
• Filtreler satın alınmadan önce hidrolik devrenin debisi ve en yüksek basınç değeri iyi bilinmeli uygun kapasiteli filtreler alınmalıdır. Montaj şekli, temizlenme ya da değiştirilme şartlarının da göz önüne alınması bakım onarımın planlanması açısından önem arz eder. Filtreler devrede kullanılacağı alana göre çeşitlenmiştir. • Emiş hattı filtreleri • Basınç hattı filtreleri • Dönüş hattı filtreleri • Bypass filtreleri
Filtre seçiminde dikkat edilecek hususlar: 1. Filtreleme hassasiyeti 2. Filtre edilecek akışkanın debisi (litre/dakika) 3. Filtrenin meydana getirebileceği basınç düşümü (bar) 4. Çalışma basıncı 5. Ekonomik oluşu 6. Filtrenin temizlenebilirliği 7. Filtre elemanının çeşidi
4. Silindirler Hidrolik sistemde doğrusal hareketi üretmek için kullanılan elemanlardır. Hidrolik enerjiyi mekanik enerjiye çevirirler. 1. silindir gömleği(borusu) 2. piston kolu 3. piston 4. keçe (sızdırmazlık elmanı 9 5 akışkanın etki ettiği yüzey (pistonun ön yüzü) 6. pistonun arka yüzü 7. yük 8. O-Ring (sızdırmazlık elamanı
PİSTON HIZI • Hidrolik silindirde pistonların ve geri hareketlerinin dakika da metre cinsinden aldığı yöndür. V = (10 X Q) / A Q – Pompanın Derisi A – Silindirin Kesit Alanı (cm 2) V – Pistonun Hızı ( Metre/Dakika)
SİLİNDİR ÇEŞİTLERİ 1. Tek etkili silindirler 2. Çift etkili silindirler 3. Teleskobik silindirler 4. Yastıklı silindirler 5. Tandem silindirler
1. Tek etkili silindirler: Basınçlı akışkanı silindirin tek yönünden girip pistonun tek bir yüzeyine etki ediyorsa bu tip silindirlere tek etkili silindir denir. Tek etkili silindirlerde pistonun dönüşü yay veya yükün etkisi ile geri döner.
2. Çift etkili silindirler: Basınçlı akışkan silindirin iki ayrı yerinden girip pistonun iki yüzeyine etki ederek ileri-geri hareketleri akışkanın gücü ile üreten sistemlerdir.
3. Teleskobik silindirler: İç içe geçmiş silindirlerden meydana gelir. Silindirin boyunun bazen uzaması ve bazende kısalması gerekiyorsa böyle çalışma şartlarında kullanılır.
4. Yastıklı silindirler: Piston kursun sonuna yaklaşınca yavaşlaması istenildiği yerlerde kullanılır.
5. Tandem silindirler: Büyük kuvvetler elde etmek için silindirin çapını veya basıncını artırmadan bir piston koluna iki piston takılması ile meydana gelir.
SİLİNDİRDE PİSTON İTME KUVVETİ P: çalışma basıncı kg/cm 2 F 1 : piston itme kuvveti F 2 : piston çekme kuvveti A: piston yüzey alanı cm 2 n: verim
Örnek Problem: çalışma basıncı 800 kg/cm 2 olan çift etkili bir silindirde piston çapı 120 mm ve piston kolu çapı 40 mm ve silindirin verimi n= 90 (yüzde doksan) olduğuna göre pistonun üretebileceği en büyük kuvveti (itme kuvveti F 1 ) ve en küçük kuvvet (çekme kuvveti F 2) bulunuz.
4. Valf Akışkanın basıncını , yönünü, akışını kontrol eden ayarlayan devre elamanalarına valf denir Görevleri: • Akışkanın basıncını ayarlamak • Akışkanı yönlendirmek • Akışkanın hızını kontrol etmek Valf çeşitleri: 1. Yön kontrol valfleri 2. Akış kontrol valfleri 3. Basınç kontrol valfleri 4. Akışkanın yolunu açıp kapamak (çek valf)
Yön denetim valfleri
Basınç kontrol valfleri
5. Pompa • Basınçlı akışkanı oluşturmak • Hidrolik sistemlerde akışkanı basınçlandırmak için pompalar kullanılır. Pompa; motordan aldığı mekanik enerjiyi akışkanı depodan emerek sisteme istenen debide basınçlı olarak gönderme işini yerine getirir. Böylelikle akışkan sistemin içinde dolaşarak iş yapar.
Farklı uygulamalar ve farklı sistem tasarımları için çeşitli pompa tipleri vardır. Pompalar, sabit debili ve değişken debili olmak üzere ikiye ayrılabilir. Sabit debili pompalar: • Dişli pompalar • Paletli pompalar • Pistonlu pompalar Değişken debili pompalar • Paletli pompalar • Pistonlu pompalar
• Dişli pompa: Sabit debili sınıfına giren dişli pompalarda adından da anlaşılacağı gibi iki adet dişli bulunur. Bu dişlilerden biri diğerine hareket iletir. Dişlilerin dönüş hareketinde, dişlerin birbirinin boşluğunu terk etmesiyle emme oluşur böylelikle depodan emilen hidrolik akışkan dişlerin arasında sıkıştırılıp basınçlandırılarak sisteme gönderilir. Dişlilerde helisel ya da düz dişli gibi farklı tipler kullanılabilir.
• Dıştan dişli ve içten dişli olmak üzere iki çeşittir. Dıştan dişli pompalarda birbiri ile ters yönde çalışan iki dişli; içten dişli pompalarda ise birbiriyle aynı yönde dönen iki dişli mevcuttur. İçten dişli pompaların eksantrik tipleri de vardır. Dıştan dişli İçten dişli
• Dıştan dişli pompaların fiyatlarının diğer pompalara göre nispeten uygun olması, bakımlarının kolay olması ve küçük boyutuna rağmen orta basınçlar elde edilmesi oldukça yaygın olarak kullanılmasını sağlamıştır. İçten dişli pompalar ise sessizlikleri sebebiyle tercih edilirler.
• Paletli (kanatlı) pompa: Bu tür pompalarda pompa motorundan tahrik alan bir milin üzerine yerleştirilmiş paletler (kanatlar) vardır. Mil ve gövdenin eksenleri ise birbirine göre kaçıktır. Akışkan emilirken mil gövdeden uzaklaşarak akışkanın içeri dolması sağlanır. Akışkan; paletler ve merkezkaç kuvveti sayesinde basma ağzına doğru itilir böylelikle akışkan basınçlandırılır. Sabit ve değişken debili olmak üzere iki çeşidi vardır. Bu tip pompaların vakum yapma özelliği iyidir. Orta basınçlı olsalar da hem düşük hem de yüksek viskoziteli sıvıların basınçlandırılması için de uygundur.
• Pistonlu pompa: Bu pompalarda vakum ve basma işlemini gerçekleştirmek için genelde birden fazla piston-silindir düzeneği kullanılır. İleri geri hareketler vasıtasıyla akışkan silindir içine dolar ve çıkışa basılır. Eksenel ve radyal pistonlu olmak üzere iki çeşittir. Eksenel pistonlu pompalar uzun süre çalışmada çok verimlidir ve çok yüksek basınç üretebilirler. Ancak gürültülü çalışırlar ve ebatları da oldukça büyüktür. Radyal pistonlu pompaların da çalışma mantığı paletli pompalar benzer.
Ekesenel pistonlu pompa Radyal pistonlu pompa
Hidrolik Pompa Seçimi: • Hidrolik pompa seçimi yaparken şu faktörler göz önüne alınmalıdır. 1. Çalışma basıncı 2. Verimlilik 3. Pompanın gücü 4. Gerekli debi 5. Montaj kolaylığı 6. Bakım onarım kolaylığı 7. Yedek parça ve servisi 8. Ekonomik olması 9. Gürültü ve titreşmi 10. Çalışma sıcaklığı 11. Pompa boyutları
6. Hidrolik akümülatörler TANIM: Gerektiğinde kullanılmak üzere basınçlı akışkanı depo eden ihtiyaç anında devreye giren hidrolik devre elemanına hidrolik akümülatör denir. ÇEŞi. TLERİ: 1 - Pistonlu akümülatörler 2 - Diyaframlı akümülatörler 3 - Balonlu akümülatörler 4 - Yaylı akümülatörler
Hidrolik akümülatör çeşitleri
• Hidrolik yağın basınçla depolanabilmesi için sıkışması gerekir hidrolik yağların sıkışma özelliklerinin zayıf olması sebebiyle hidrolik akümülatörlerde azot gazından yararlanılır. Akümülatör içindeki azot gazı ayırma elemanına etki eden basınçlı hidrolik yağ aracılığıyla sıkıştırılarak hacmi küçültülürken basıncı da artar, azalan gaz hacminin yerini hidrolik yağ doldurur. Böylece akümülatör içerisine basınçlı hidrolik yağ depolanmış olur.
AKÜMÜLATÖRLER NEDEN KULLANILIR? • Bir hidrolik sistemde çevrim süresi boyunca değişik debi ihtiyaçları olabilir, böyle bir durumda sistemin çalışabilmesi için ihtiyaç duyulan en yüksek debiyi sağlayacak büyüklükte hidrolik pompa ve elektrik motoru seçmek gerekir. Sistemin ilk kurulum maliyetini ve enerji sarfiyatını azaltmak adına sistemin bu kısa süreli ihtiyaç duyduğu yüksek debiyi karşılamada akümülatör kullanabiliriz, pompa debisinin sistemin ihtiyacından fazla oluğu anlarda akümülatör doldurulurken, pompa debisinin yetersiz kaldığı durumlarda akümülatör de depolanmış yağ kullanılabilir
• Uzun süreli kilitleme, tutma, gerdirme vb uygulamalarda sistemdeki basıncın tutulması gerekir her ne kadar sistemde kilitleme valfleri vb çözümler kullanılsa da oluşacak kaçaklar sebebiyle sistem basıncı düşecek ve pompanın sık devreye girmesi gerekecektir. Bu tip uygulamalarda akümülatörler kaçakları telafi ederek sistem basıncındaki düşüşü yavaşlatır.
• Yukarıdaki sebeplerin dışında hidrolik sistemlerde, oluşan darbe, şok ve titreşimleri sönümleme amacıyla da hidrolik akümülatörler kullanılır. Bu titreşim ve şoklar valflerin kapanmaları, pompaların yapıları gereği kesikli yağ aktarmaları ya da bir dış kuvvet etkisiyle oluşabilir. Akümülatör ile yapılacak sönümleme sayesin tüm devre elemanlarının ömürleri uzayacaktır.
• Yine hidrolik akümülatörleri kapalı devre sistemlerde sıcaklık sonucu oluşan genleşmeyi ya da hadde uygulamalarında karşı kuvvetin değişimini dengeleme amacıyla kullanmak mümkündür. • Akümülatörlerin bir diğer kullanım amacı da acil durum uygulamalarıdır, devre de ortaya çıkabilecek tehlikeli durumlarda akümülatör yardımı ile işlem çok hızlı durdurularak hasar önlenebilir ya da güç kesintisi durumlarında hidrolik akümülatör devreye girerek yüklerin sıfır konumuna indirilmesinde, çevrimin tamamlanmasında kapı yada kapakların açılmasında veya kapanmasında kullanılabilir.
Hidrolik akümülatörlerin görevleri 1 - Hidrolik akıcıların çalışma basıncını düzenli bir seviyede tutmak. 2 - Pompanın arızalanması durumunda anında devreye girerek sistemi belli bir süre beslemek 3 - Hidrolik devredeki kaçaklar nedeniyle meydana gelen basınç dönmesini ve akışkan eksilmesini engellemek 4 - Ani yükselen akışkanın sıvısını soğutmak.
7. Bağlantı elemanları, hidrolik devre elemanlarını birbirlerine bağlayan ve akışkanın alıcılara kadar ulaşmasını sağlayan elemanlardır. • 1. Borular ve hortumlar, • 2. Rakorlardır. Hortumlar, hareketli hidrolik makinelerde hatların birbirine bağlanmasında kullanılır. Esneme kabiliyetleri yüksektir. Borular; dikişsiz, yüksek basınca dayanıklı çelikten imal edilir. Rakorlar, Hidrolik devrelerde boruların devre elemanlarına bağlanması için kullanılan aparatlardır.
• Boru hattı için DIN 2391’e göre dikişsiz hassas borular kullanılır. Boruların et kalınlığı, hattaki maksimum basınç ve ani basınç artmaları için düşünülen bir emniyet faktörü dikkate alınarak belirlenir.
• Borulardan oluşan hatlarda; dirsekler ve açılı bağlantı yerlerinde kayıpların fazla olmaması, diğer taraftan boyutlandırmanın makul sınırlar içerisinde kalması için aşağıda verilen akış hızlarının aşılmaması gerekir. • Basınç hattı: İşletme basıncı 50 bara kadar : 4, 0 m/s İşletme basıncı 100 bara kadar : 4, 5 m/s İşletme basıncı 150 bara kadar : 5, 0 m/s İşletme basıncı 200 bara kadar : 5, 5 m/s İşletme basıncı 300 bara kadar : 6, 0 m/s Emme hattı : 1, 5 m/s Dönüş hattı : 2, 0 m/s
• Hortumlar, hareketli hidrolik devre elemanların birbirine bağlanmasında kullanılır. Hortumların yüksek esneme kabiliyetleri olduğu için sistem basıncının sık değiştiği, sıcaklık farkının yüksek olduğu durumlarda kullanılması uygundur. Hortumlar, sentetik kauçuktan yapılır.
Hidrolik hortumun yapısı
Rakor kesit Boru bağlantısı kesit resmi
Çıkıntılı boru Dıştan vidalı bağlantı Somunlu boru Flanş bağlantılı boru
BORU SEÇİMİNİ ETKİLEYEN FAKTÖRLER 1 -Çalışma basıncı 6 -Akışkan uyumu 2 -Debi 7 -Akışkan uyumu 3 -Akış hızı 8 -Uygulama sistemi 4 -Titreşim 9 -Maliyeti 5 -Maliyet 10 -Montaj kolaylığı
Boru Bağlantılarında Dikkat Edilecek Noktalar a) Boruların iç yüzeyleri pürüzsüz olmalıdır. b) Boru bağlantılarında sızdırmazlık sağlanmalıdır. c) Mümkün olduğunca tek parça boru kullanılmalıdır. d) Kullanılacak borular, çalışma basıncını karşılayabilmelidir. e) Boruların et kalınlığı ve iç çapları, istenen debi ve basıncı sağlayabilmelidir.
Boru Bağlantılarında Dikkat Edilecek Noktalar f) Borularda titreşimi önlemek için belirli aralıklarla kelepçeler yardımıyla sabitlenmelidir. g) Borulara uygun kavis verilerek bükülmeli ve keskin köşelerden kaçınılmalıdır. h) Emiş boru hattı kısa olmalıdır. i) Borularda ısıl genleşme dikkate alınmalıdır. j) Emiş ve dönüş hattı boruları, minimum seviyenin altında olmalıdır. k) Farklı çapta boru kullanılmamalıdır.
Boru bağlantı Ģekilleri
Hidrolik boru çaplarının hesaplanması: Hidrolik sistemlerde kullanılacak boruların dayanıklı, sızdırmaz ve güvenli olabilmeleri için ölçüleri uygun değerlerde belirlenmelidir. Pompanın debisi, ortalama hızı ve çalışma hattının özellikleri bilinerek hesap yapılmalıdır. Bu özellikler:
Bu formüllerde Q = AkıĢkanın (pompanın) debisi (I /dk. ) V = Ortalama akıĢ hızı (m/sn) d = Boru iç çapı (mm) A = Boru kesit alanı (mm 2) dır.
• Örnek Problem: Bir hidrolik devrede debisi 40 I/dk olan akıĢkanın ortalama hızı 6 m/sn' dir. Sistemde kullanılacak boru iç çapı ne olur?
8. Bağlama Parçaları • Hidrolik sistemlerde akışkanı tanktan alıcılara taşıyan ve alıcıdan tekrar tanka taşıyan elemanlarve bunları birleştiren elemanlardır. Bunlar; boru, hortum, flanş, kavrama, manşon vb. elemanlardır. Bağlantı elemanları gerekli basınç, debi ve akış hızını sağlayacak şekilde tespit edilmeli; çalışma basıncına dayanacak yapıda olmalıdır.
• Hortum Bağlantı Elemanları 1 - Vidalı armatür: Hortum için gerekli olan tutma kuvveti, kısımları eksenel doğrultuda birbirleri ile vidalamak suretiyle gerçekleştirilir. 2 - Pres armatürü: Hortum için gerekli olan tutma kuvveti, armatürün bir parçasının preslenip şekil değiştirmesiyle gerçekleşir. 3 - Telli kelepçe: Hortum için gerekli olan tutma kuvveti, dıştan geçirilen bilezik şeklindeki bir halkanın sıkıştırılması ile gerçekleşir. 4 - Bantlı kelepçe: Hortum için gerekli olan tutma kuvveti, kıskacın sıkılması ile gerçekleşir. Yüksek basınçlar için uygun değildir. 5 - Geçmeli armatür: Üzerinde vidaya benzer dişler bulunan boru şeklindeki bir elemanın hortuma geçirilmesi ile hortumda oluşan şekil değiştirme kuvvetleri tutucu kuvveti oluşturur.
Boru Bağlantı Elemanları
9. Sızdırmazlık Elemanları Hidrolik elemanlarda yağ kaçakları sebebiyle oluşan yağ kayıplarını önlemek için sızdırmazlık elemanları kullanılır. Sistemdeki akışkanın azalması, basınç kayıplarına neden olur. Bu da verimi düşürür. Genel olarak hareketsiz kısımlar arasına statik sızdırmazlık elemanları ve hareketli kısımlar arasına dinamik sızdırmazlık elemanları yerleştirilir.
A- Statik sızdırmazlık elemanları 1 - Contalar: Flanş ve kapaklarda kullanılır. 2 - O-Halkası: Silindir gövdesinde kullanılır.
B- Dinamik sızdırmazlık elemanları 1 - Toz keçeleri: Piston koluna dış ortamdan yapışan tozları temizler. 2 - Piston kolu keçeleri: Silindir içindeki basınçlı akının piston kolu tarafından dışarı sızmasını engeller. 3 - Piston keçeleri: Silindirin her iki tarafında basınç farkı yaratan piston keçesi, verimli hareketin oluşumuna yardımcı olur.
10. Hidrolik yağlar (akışkanlar) Hidrolik enerjinin iletilmesini ve hidrolik alıcılara taşınmasını sağlayan sıvılardır. • Hidrolikte kullanılan akışkan türleri; 1 - Su 2 - Doğal yağlar 3 - Sentetik yağlar Hidrolik akışkanlar, hidrolik gücün iletilmesinde kullanılır. İlaveten de hidrolik devre elemanlarının yağlanmasını ve soğutulmasını sağlar.
• Hidrolik akışkan olarak suyun kullanılmasında korozyon, kaynama noktası, donma noktası ve düşük viskozite gibi sorunlarla karşılaşılır. Bu sorunları ortadan kaldırmak için bazı karışımlar (yağ, glikol gibi) eklenir. Madeni yağlar, en çok kullanılan akışkandır. İçerisine katkı maddeleri eklenerek dayanıklığı ve kullanım süresi artırılır.
Hidrolik Yağlarda Aranan Özellikler 1. Güç iletebilme 2. Yağlayıcılık özelliği olmalı 3. Sızdırmazlığı sağlayabilmesi 4. Çalışma sırasında meydana gelen ısıyı soğutabilmesi 5. Korozyona sebep vermemeli 6. Yağların içine karışmız suyu dışarı atabilmesi 7. Sistem elemanları ile(hortum , oring , keçe) uyumlu olmalı 8. Köpüklenme olayını en aza indirebilmeli 9. Hid. akışkan kolay olanı almaması buharlaşma zehirleyici olmamalı sağlık yönünden zararsız olmalı.
• Viskozite: Akışkanların akıcılık özelliklerini ifade eder. Yağların akmaya karşı gösterdiği zorluktur. Kalın yağlarda akmaya karşı direnç fazla, ince yağlarda akmaya karşı direnç azdır. Kalın yağların viskozitesi yüksek ince yağlarda küçüktür.
• Oksidasyon/Korozyon: Hidrolik yağın bileşimindeki hidrokarbonların havanın oksijeni ile kimyasal reaksiyona girerek çamur veya sakız şeklinde tortuların meydana gelmesi olayına oksidasyon denir. Meydana gelen çamurlar, metal yüzeylerde korozyona neden olur.
• Yağlama Yeteneği: Uygun seçilen yağlar, metal yüzeylerde bir film tabakası meydana getirerek çalışan elemanların hareketlerinin kolaylaşmasını ve sürtünme direncinin azalmasını sağlar.
• Köpüklenme: Yüksek basınçtaki akışkan sistem içinde yüksek hızda hareket ederken hava molekülleri ile yağ moleküllerinin çarpışması sonucunda meydana gelen şoklar, köpüklenmeye yol açar. Bunu engellemek için boru hattında sızdırmazlık sağlanmalıdır. Yağ üreticileri, yağın içine köpüklenmeyi önleyici katkı maddeleri ilave eder.
• Alevlenme Noktası: Standart yağlarda alevlenme sıcaklığı 180 o. C ile 210 o. C arasındadır. Hidrolik sistemlerde 50 o. C’nin üzerine çıkılmadığı için herhangi bir problem çıkmaz. • Polimerleşe: Birden fazla aynı cins yağ moleküllerinin artık vermeden birleşmesi ve yeni bir molekül meydana getirmesidir. Yağın özelliğini değiştireceği için istenmeyen bir durumdur.
Akma noktası: Hidrolik devre yağlarının akıcılık özelliğini kaybedip koyulaĢmaya baĢladığı ısıya "akma noktası" denir. Hidrolik devrelerde yağın çalıĢma sıcaklığı 50°C ila 100°C arasındadır. ÇalıĢma ısıları düĢtükçe yağın viskozitesi artar yani akıcılığı azalır. Böyle durumlarda sistemin verimi de azalır. Yağların akma noktası ve özellikleri üretici firmalar tarafından belirtilir.
Isıl genleşme: Hidrolik devrelerde yağın ısısının artması ile yağda ısıl genleĢmeler meydana gelir. Isıl genleĢme neticesinde yağın hacmi artar. Hacmi artan yağ, sistemde sıkıĢma oluĢmasına neden olur. Bu nedenle depoya doldurulacak yağ miktarı, ısıl genleĢme sonucu hacminin artacağı hesaplanılarak doldurulmalıdır.
Hidrolik Devrelerde Oluşan Arızalar Hidrolik devrelerde oluşan arızaların birçoğu hidrolik yağların yanlış tercihinden kaynaklanır. Bu sebeple hidrolik yağlarının seçiminin iyi yapılması ve çalışma şartlarına uygun tercih edilmesi gerekir. Hidrolik devrelerde meydana gelen arızalar zaman kaybına, verimin düşmesine neden olur. Hidrolik devrelerin bakımının düzenli olarak yapılması gerekir.
Hidrolik sistem arızaları: Sistemde çalışma sırasında gürültü • Pompa arızalıdır. • Pompadaki yağ seviyesi düşüktür. • Yağ içinde ve sistemde hava vardır. • Yağda buharlaşma olmaktadır. • Emniyet valfinde arıza vardır. • Motor, pompa ve elektrik motoru montaj bağlantıları iyi değildir. • Çek valfın yayı kırılmıştır. • Borularda dirsek ve kıvrım sayısı fazladır. • Emiş borusu çapı küçüktür. • Emiş hattı filtresi tıkalıdır.
Hidrolik sistem arızaları: Hidrolik devre basıncının düşmesi veya yükselmesi Devre Basıncı Düşükse: • Hidrolik pompa arızalıdır. • Basınç düĢürme valfi ayarı düĢüktür. • Hidrolik devrede kaçak ve sızıntılar vardır. • Basınç düĢürme valfinin ayarı düĢüktür veya bozulmuĢtur. • Silindir keçelerinde kaçak vardır veya keçeler arızalıdır. Devre Basıncı Yüksekse: • Dönüş hattı filtresi kirlenmesinden dolayı akışkan kirlenmiştir. • Basınç kontrol valfi arızalıdır veya ayarı iyi yapılmamıştır. • Akışkanın içinde hava vardır. • Pompa yataklarında boşluk vardır.
Hidrolik sistem arızaları: Hidrolik devre basıncının düşmesi veya yükselmesi Devre Basıncı DüĢükse: • Hidrolik pompa arızalıdır. • Basınç düşürme valfi ayarı düşüktür. • Hidrolik devrede kaçak ve sızıntılar vardır. • Basınç düşürme valfinin ayarı düşüktür veya bozulmuştur. • Silindir keçelerinde kaçak vardır veya keçeler arızalıdır. Devre Basıncı Yüksekse: • Dönüş hattı filtresi kirlenmesinden dolayı akışkan kirlenmiştir. • Basınç kontrol valfi arızalıdır veya ayarı iyi yapılmamıştır. • Akışkanın içinde hava vardır. • Pompa yataklarında boşluk vardır.
Valflerde Meydana Gelen Arızalar: Yön kontrol valflerinde meydana gelen arızalar • • • Valfin sürtünme yüzeylerinde aşıntı oluşmuştur. Valf içindeki geri dönüĢ yayı kırılmıĢtır. Valf içinde pislik vardır. Valfin selenoid bağlantıları yanlıştır. Valf istenilen konuma gelmiyordur. Valf ayarı iyi değildir. Emniyet valflerinde basınç düşükse: • • • Sıvı kirlidir. Valfin içindeki yay kırıktır. Havalandırma kapağı açık olabilir. Valf ayar yayı bozulmuĢtur. Basınç ayarı bozulmuĢtur. Emniyet valfi kapalı olabilir.
Hidrolik filtrelerin bakımı 1. Hidrolik sisteminden çıkan yağı kullanmayınız 2. Filtrenin temizliği periyodik olarak yapılmalı 3. Yağ hazinesine dışardan karışabilecek yabancı maddeleri engellenmeli 4. Filtre elemanlarını sökerken veya takarken temizliğe dikkat edilmeli 5. Filtreleme elemanı gerektiğinde değiştirilmeli
Kavitasyon • Ani sıcaklık ve basınç değişimleri sebebiyle hidrolik elemanlarda meydana gelen bölgesel aşınmaya ya da parça kopmasına kavitasyon denir. Hidrolik akışkan dar bir kesitten geçerken hızı oldukça yükselir, buna rağmen basınç düşer. O kadar düşer ki bu bölgede vakum oluşur. Vakumla beraber hidrolik akışkanın içindeki hava kabarcıkları ortaya çıkar. Akışkanın geçtiği kesit tekrar arttığında ise hız düşer basınç yükselir ve hava kabarcıkları patlar ve çok yüksek ısılar ortaya çıkar. Kabarcıkların patladığı yerde malzeme aşınmaları gerçekleşir, sıcaklıktan dolayı da kendiliğinden alevlenme oluşabilir.
Kavitasyon oluşumu
• Kavitasyon, sistemlerde gürültü (fark edilir derecede yüksek olur), titreşim, verim kaybı ve malzeme aşınmaları ile kendini belli eder. Özellikle ömürlerini oldukça kısalttığından pompalar için çok tehlikeli bir durumdur. Genellikle pompa ve valflerde gözlemlenir.
• Kavitasyonun tesisatta önlenmesi için tesisatta kesit daralmalarını önlemek gerekir. Bunun için redüksiyon gibi parçalar olabildiğince az kullanılmalı, keskin dönüşlü boru ve bağlantı parçalarından ya da yüzeyi düzgün olmayan boru ya da hortumlardan kaçınılmalıdır. Pompalarda ise emiş borusunun dar, çok uzun ya da dirsekli olmamasına, emiş filtresinin tıkanmamasına, emilecek yağın çok soğuk olmamasına, emiş hattı vanasının tam açık olmasına ve son olarak da tankın hava almamasına dikkat edilmelidir.
HİDROLİKTE KULLANILAN SEMBOLLER
HİDROLİKTE KULLANILAN SEMBOLLER
Hidrolik Taşlama
Hidrolik Freze
- Slides: 124
