Hidrolik Sistemin Tanıtımı

Hidrolik Sistemin Tanıtımı Dumlupınar Ünv. Simav T.E.F Kontrol: Öğretim Gör. İsmail Köktürk Hazırlayanlar: Kenan Kaya Erol Yaman

200214111025 200214111036

HİDROLİK SİSTEMİN TANITIMI • Hidrolik sistem denildiğinde, bir elektrik motorunun tahrik ettiği hidrolik pompa ile akışkanın belirli basınçta ve debide basıldığı ve bu hidrolik enerji ile doğrusal, dairesel ve açısal hareketin üretildiği bir sistem akla gelmelidir. Sisteme giriş enerjisi olarak elektrik enerjisi verilir. Bu enerji ile hidrolik pompanın mili, kavramalarla bağlı olduğu elektrik motorundan hareket alarak döner ve yağ haznesinde statik durumda bulunan yağı vakum yaparak emer ve sisteme basar. Elde edilen basınçlı akışkanın artık iş yapabilme, hareket ve kuvvet üretme özelliğinden dolayı hidrolik enerji olarak isimlendirilmesi mümkündür.

HİDROLİK SİSTEMİN TANITIMI • Elde edilen hidrolik enerji, belirli basınçta ve debideki akışkandır. Bunu hidrolik devrenin istenilen yerine yönlendirmek, basıncını belirli sınırlar arasında tutmak ve akışkanın miktarını ayarlayarak hızı kontrol etmek gerekir. Bunun için basınçlı akışkanın istenilen görevleri yapmasını sağlamak, yüksek basınçta ve tehlikeli bir ortam meydana getirebilecek büyük enerjiyi denetlemek gerekir. Ancak bu şekilde bu enerji ile istenilen işi yapmak ve yararlanmak mümkün olur. Bu amaçla devrede basınç kontrol valfi, yön kontrol valfi ve akış kontrol valfi kullanılır.

HİDROLİK SİSTEMİN TANITIMI

Şekil 1. Hidrolik sistemin temel elemanları.

1.Yağ deposu 2.Emiş filtresi 3.Hidrolik akışkan 4.Emiş borusu 5.Elektrik motoru 6.Pompa 7.Basınç kontrol valfi 8.Yön kontrol valfi 9.Akış kontrol valfi 10.Silindir 11.Piston

HİDROLİK SİSTEMİN TANITIMI

• Hidrolik enerji ile mekanik enerji üretirken doğrusal hareket için hidrolik silindir, dairesel hareket için hidrolik motor ve açısal hareket için de salınımlı motor kullanılır.

Hidrolik enerjiyi mekanik enerjiye dönüştüren bu elemanlara “Hidrolik Alıcılar" denir

HİDROLİK SİSTEMİN TANITIMI

Şekil 2. Hidrolik sistemin elemanları 1.Elektrik motoru 2.Hidrolik pompa 3.Basınç hattı 4.Emniyet valfi 5.Yön kontrol valfi 6.Dönüş hattı 7.Silindir 8.Yük

HİDROLİK SİSTEMİN TANITIMI

• Hidrolik sistemde yağ deposu ile hidrolik pompa arasındaki akış hattına emiş hattı, hidrolik pompadan çıkan ve basınçlı akışkanın taşındığı akış hattına basınç hattı, görevini tamamlayan akışkanın yağ haznesine döndüğü akış hattına da dönüş hattı adı verilir.

HİDROLİK SİSTEMİN TANITIMI •

(1) nolu elektrik motoru, çalışınca (2) nolu hidrolik pompayı tahrik ederek depodaki yağı emmesini sağlar. Pompanın bastığı akışkan (4) nolu basınç kontrol valfi veya başka bir deyimle emniyet valfine gelir. Bu valfin görevi sistemdeki akışkanın basıncını istenilen ve önceden ayarlanmış olan sınırlar arasında tutmaktır. Basınç istenilen değerde ise, emniyet valfi, akışkanın (5) nolu yön kontrol valfine gitmesine müsaade eder. Eğer basınç belirli bir değerin üzerinde ise, valf açılarak bir miktar akışkanın yağ haznesine gitmesini sağlar. Bu sırada basınç belirli bir değere inmiş olur. Bu valfin görevi; sistemi, aşırı basıncın yapacağı zararlardan korumaktır. Daha sonra akışkan, (5) nolu yön kontrol valfine gelir, buradan da silindirin sol tarafına yöneltildiğinde pistonu sağa doğru iter, silindirin sağ kesitine yöneltildiğinde de pistonu sola doğru iter.

Yön kontrol valfinin pozisyonunu değiştirmesi ile piston sürekli olarak ileri-geri hareket yapar. Pistonun ileri-geri hareketindeki hızı, silindirin çapına ve silindire giden akışkanın miktarına (debiye) bağlıdır. Pistonun daha hızlı hareket etmesi için silindire daha fazla akışkanın gönderilmesi veya akışkanın miktarı sabitse ve mahzuru yoksa silindirin çapını küçültmek gerekir. Silindirin kesit alanı küçüldüğünde pistonun itme kuvveti azalır. Pistonun hareketleri sırasında hız ve kuvvet ilişkisini incelerken kesit alanı, akışkanın basıncı ve silindire giden akışkanın debisini göz önüne almak gerekir.

HİDROLİK SİSTEMİN TANITIMI 1. HİDROLİK GÜÇ KAYNAĞI Hidrolik sistemde basınçlı akışkanın üretildiği pompa-elektrik motoru ve emniyet valfinin bulunduğu pakete "hidrolik güç kaynağı" adı verilir. Güç kaynağında ayrıca basınç kontrol valfi (emniyet valfi), emiş filtresi, emiş ve dönüş boruları, manometre ve kumanda valfi bulunur. Hidrolik güç kaynakları sabit olduğu gibi, taşınabilir şekilde yapılanları da vardır.

Elektrik motoru ile hidrolik pompa mili kavramayla birbirine bağlanmıştır. Kullanılacak elektrik motorunun gücünü seçerken akışkanın basıncı ve dakikada sisteme basılacak akışkanın debisini dikkate almak ve uygun kapasite olanını seçmek gerekir. Güç ünitesinin önemli elemanı yağ haznesidir. Yağ haznesinin(yağ deposunun) uygun büyüklükte olması gerekir.

HİDROLİK SİSTEMİN TANITIMI

Şekil 3. Taşınabilen hidrolik güç ünitesi

HİDROLİK SİSTEMİN TANITIMI

Hidrolik güç ünitesinin sembollerle gösterilmesi

Şekil 4. Sabit olarak kullanılan hidrolik güç kaynağı, 1.Emiş filtresi 2.Yağ deposu 3.Emiş deposu 4.Hidrolik pompa 5.Elektrik motoru 6.Havalandırma kapağı 7.Manometre 8.Basınç kontrol valfi 9.Dönüş borusu 10.Pompa ile emniyet valfi arasındaki basınç hattı, hortumlu bağlantı.

HİDROLİK SİSTEMİN TANITIMI 2. HİDROLİK ENERJİ İLE DOĞRUSAL HAREKETİN ELDE EDİLMESİ Hidrolik sistemde doğrusal hareketi üretmek için tek etkili veya çift etkili silindirler kullanılır. Pompadan basılan akışkan, pistonun bir yüzüne etki ettirilerek ileri hareket üretilirken, basınçlı akışkan pistonun diğer yüzüne etki ettirilerek de geriye doğru olan hareket üretilir.

HİDROLİK SİSTEMİN TANITIMI

Şekil 5.A Hidrolik sistemde doğrusal hareketin üretilmesi için gerekli elemanlar, 1.Elektrik motoru 2.Pompa 3.Emniyet valfi 4.Manometre 5.Çift etkili silindir 6.Yön kontrol valfi 7. Havalandırma borusu 8. Yağ haznesi

HİDROLİK SİSTEMİN TANITIMI

Şekil 5.B Hidrolik sistemde doğrusal hareketin üretilmesi için gerekli elemanlar,

HİDROLİK SİSTEMİN TANITIMI • Bir önceki slayttaki şekilde doğrusal hareketi üretirken basınçlı akışkan (3)nolu emniyet valfi tarafından kontrol edildikten sonra (6)nolu yön kontrol valfine gelir ve buradan da silindirin sol yüzüne etki ederek pistonu sağa doğru iter. Bu sırada pistonun egzoz bölgesinde (akışkanın depoya gönderildiği hattın adı egzoz hattıdır.) bulunan akışkan da yön kontrol valfinden geçerek, yağ deposuna gelir. Pistonu sola doğru hareket ettirmek için (B)'de olduğu gibi basınçlı akışkanın silindirin sağ kesitine yöneltilmesi gerekir. Bu şekilde ileri-geri hareket, yön kontrol valfinin pozisyonu, (konumu) değiştirilerek sağlanır. Burada kumanda elle yapılmaktadır.

HİDROLİK SİSTEMİN TANITIMI 3. HİDROLİK ENERJİ İLE DAİRESEL HAREKETİN ELDE EDİLMESİ Hidrolik sistemde dairesel hareketi üretmek için “Hidrolik motorlar" kullanılır. Değişik şekillerde olan hidrolik motorlara gönderilen belirli basınçtaki ve debideki akışkan bir döndürme momenti meydana getirerek hidrolik motor millerinin dairesel olarak dönmelerini sağlar. Hidrolik motor millerinin hızı, gönderilen akışkanın miktarına (debisine) göre değişir.

HİDROLİK SİSTEMİN TANITIMI • Dairesel hareketi üretmek için yine bir hidrolik güç ünitesine ihtiyaç vardır. Yön kontrol valfinden çıkan akışkan daha önce hidrolik silindirlere giderken, burada ise, dişli, paletli veya pistonlu olarak yapılmış hidrolik motorlara gönderilir ve bunların millerini döndürür. Bu dairesel hareket değişik amaçlarla kullanılabilir. Hidrolik motora gönderilen akışkanın miktarını azaltarak daha yavaş bir dönme, akışkanın miktarını arttırarak daha hızlı bir hareket üretilir.

HİDROLİK SİSTEMİN TANITIMI

Şekil 6. Dairesel hareketin elde edilmesi

HİDROLİK SİSTEMİN TANITIMI 4. HİDROLİK SİSTEMDE AÇISAL HAREKETİN ELDE EDİLMESİ Hidrolik sistemde açısal hareketi üretmek için "salınımlı motorlar" kullanılır. Bunların çalışma sistemi biraz farklıdır. Şekil 7.'de görüleceği gibi ortada bir düz dişli ve bununla birlikte çalışan bir kremayer dişliden meydana gelmektedir. Kremayer dişli aynı zamanda gövde içinde sağa ve sola doğru hareket eden bir silindir görevini yapmaktadır. Basınçlı akışkan sağ taraftan gönderilecek olursa, sağ baştaki piston görevi yapan silindirin baş tarafına etki eder ve kremayer dişliyi sola iter, bu sırada (3)nolu düz dişli döner. Düz dişlinin miline bağlı olan bir eleman bu sırada bir açı altında sağa veya sola doğru hareket eder.

HİDROLİK SİSTEMİN TANITIMI • (2)nolu kremayer dişli pistonun ileri-geri kursu büyüdükçe (3)nolu dişlinin dönme açısı büyür, bu kurs sağ baştaki veya sol baştaki vidalarla küçültüldükçe de dönme açısı küçülür. Salınımlı motorlar gemilerin dümenlerinde ve iş makinelerinde açısal hareketin gerektiği diğer yerlerde kullanılır. Açısal hareket 180º 'ye kadar olabilir. Bu açıya salınım açısı adı verilir. Pistonun kursu değişik boyutlarda yapılarak salınım açısı küçültülebilir. İçeriye giren akışkanın basıncı, piston yüzeyine etki ederek bir döndürme momenti üretir. Bu moment basıncın değerine göre değişir.

HİDROLİK SİSTEMİN TANITIMI

Şekil 7. Açısal hareket üreten Salınımlı motor 1. Gövde 2.Kremayer dişli piston 3.Düz dişli 4.Ayar vidası(M.Rexroth)

HİDROLİK SİSTEMİN TANITIMI 5. HİDROLİK SİLİNDİRLERDE HIZ KONTROLÜ Hidrolik silindirlerde pistonun hızı silindire gönderilen akışkanın miktarına (Q) ve silindirin her iki kesitinin büyüklüğüne (A) bağlıdır. Hidrodinamiğin temel kuralında piston hızının (V) veya akışkanın hızının kesit alanı ile direkt ilişkili olduğunu görmüştük;

Piston hızı (V) =

Akışkanın debisi (Q) Silindirin kesit alanı (A)

HİDROLİK SİSTEMİN TANITIMI

• Bir önceki slaytta görüldüğü gibi, silindirin her iki tarafındaki kesit alanları değiştirilemeyeceğine göre, pistonun hızını arttırmak için tek çıkar yol silindire gönderilen akışkanın miktarını arttırmaktır. Pistonun hızını azaltmak için de silindire giden akışkanı kısmak gerekir. Sistemi başlangıçta dizayn ederken gerekli hıza uygun olacak çapta silindir seçimi yapılmalıdır. Akışkanın kısılması için devrede akış kontrol valfleri (hız kontrol valfleri) kullanılır.

HİDROLİK SİSTEMİN TANITIMI

Şekil 8. Silindirlerde hız kontrolünün yapılması, 1.Pompa 2.Hız kontrol valfi 3.Emniyet valfi 4.Silindire giren kısıntılı akışkan

HİDROLİK SİSTEMİN TANITIMI 6. HİDROLİK SİSTEMDE YÖN KONTROLÜNÜN YAPILMASI Hidrolik sistemde basınçlı akışkanın hidrolik silindirlerin veya hidrolik motorların istenilen kısımlarına göndermek için yön kontrol valfleri kullanılır. Pistonların ileri-geri hareketini sağlamak için ve hidrolik motorların millerini her iki yöne doğru döndürebilmek için akışkanın akış yönünü gerektiğinde değiştirmek gerekir. Bu işlemi yapmak için değişik şekillerde kumanda edilebilen basit veya kompleks (karmaşık) yapıları olan yön kontrol valfleri geliştirilmiştir.

HİDROLİK SİSTEMİN TANITIMI

• Şekil 9.'da (3)nolu yön kontrol valfinin iki ayrı pozisyonu gösterilerek akışkanın, silindirin her iki kesitine nasıl yönlendirdiği gösterilmiştir. (A) konumunda basınçlı akışkan silindirin sol kesitine etki ettirilerek pistonu sağa doğru iterken, (B) pozisyonunda da basınçlı akışkan silindirin sağ kesitine yönlendirilerek piston sola doğru itilmektedir.

HİDROLİK SİSTEMİN TANITIMI

Şekil 9. Hidrolik silindirlerde yön kontrolünün yapılması, 1. Pompa 2.Emniyet valfi 3.Yön kontrol valfi 4.Çift etkili silindir 5.Piston kolu 6. Yağ haznesi 7.Emiş hattı 8. Basınç hattı 9.Dönüş yapan akışkan

HİDROLİK SİSTEMİN TANITIMI

Şekil 10. Düşey konumda çalışan bir silindirde yön kontrol valfinin kullanılması

HİDROLİK SİSTEMİN TANITIMI

Şekil 11. Akış kesiti kısıldığı zaman, belirli kesitte akışkan sıkışacağı için basınçta yükselmeler olur.

HİDROLİK SİSTEMİN TANITIMI 7. HİDROLİK SİSTEMİN AVANTAJLI YÖNLERİ a. Hidrolik elemanların hacimleri küçüktür ve az yer kaplarlar. Büyük basınç ve kuvvet ürettikleri halde yapıları küçük ve estetiktir. Hidrolik tasarım yapıldığı zaman makineler daha küçük ve daha güzel görünür. b. Hidrolik sistemin kumandası ve kullanılması kolaydır. c. Doğrusal, dairesel veya açısal harekette istenildiği anda hareketin yönü aksi tarafa döndürülebilir. Ters tarafa hareket ettirmek için sistemin durmasına gerek yoktur. d. Hareket devam ederken hız ayarı yapılabilir. Hız arttırılıp azaltılabilir. e. Çok değişik hız değerlerini kademesiz olarak elde etmek mümkündür. f. Hidrolik sistemde akışkan olarak yağ kullanıldığı için, sistemin tasarımında yağlama problemini düşünmeye gerek yoktur. Sistem çalışırken aradan geçen yağ valfleri ve diğer elemanları yağlar. g. Hidrolik elemanların ömürleri uzundur ve uzun dönemde ekonomiktir. h. Hareketleri çok hassas olarak ayarlamak ve kontrol etmek mümkündür. ı. Hidrolik sistemin bakımı ve onarımı kolaydır. Devrede kullanılan elemanların sayısı fazla olmadığı ve yapıları nispeten basit olduğu için bakımları kolaydır. Hassas otomatik kontrollü devrelerde ise iyi yetişmiş uzman personel ancak bakım ve onarımı yapabilir. i. Hidrolik sistemi birkaç noktadan emniyete almak mümkündür. Sistemin kritik noktalarına konacak basınç kontrol valfleri ile sistemde aşırı basıncın yapacağı tahribat ortadan kaldırılabilir. j. Hidrolik sistem uzaktan kontrol edilebilir ve otomatik kumandaya elverişlidir. Otomatik ve modern makinelerin tasarımında hidrolik sisteme rahatlıkla yer verilebilir. k. Hidrolik sistemde titreşimsiz ve düzenli hareket üretilir. Kullanılan akışkan sıkıştırılamaz olduğundan dolayı, rijit ve düzenli bir hareket elde edilebilir. l. Hidrolik sistem çalışırken beklenmedik bir yükle veya dirençle karşılaşacak olursa, durur ve bekler. Bu aşırı yük ortadan kalktığında hiçbir şey yokmuş gibi hareketine devam eder. Bu sırada devreye emniyet valfi girer ve yükselen basıncın yapacağı zararı ortadan kaldırır. m. Hidrolik sistem sessiz ve gürültüsüz çalışır. Çalışma sırasında metalik bir ses oluyorsa yağ deposunda yağ kalmamıştır, pompa hava emiyordur. Emiş hattından hava emiyordur veya emiş borusu yağ seviyesinin üstündedir. n. Hidrolik sistemde çok yüksek basınçta büyük kuvvetler ve momentler üretilebilir.

HİDROLİK SİSTEMİN TANITIMI 8. HİDROLİK SİSTEMİN DEZAVANTAJLARI Hidrolik sistemde çok yüksek basınçta akışkan kullanıldığı için, boru bağlantılarının sağlam olması ve sızdırmazlığın sağlanması gerekir. Sistemin yanlış tasarlanması, uygun elemanların seçilmemesi ve gerekli yerlerde basıncın denetim altına alınmaması büyük ve tehlikeli sonuçlar meydana getirebilir. Hidrolik sistemde kullanılan elemanların maliyetleri pnömatik elemanlara nazaran çok yüksektir. Devrede yüksek ısı meydana gelecek olursa, bunun sebebini araştırmak ve gidermek gerekir. Yoksa hassas devre elemanları zarar görebilir.