DERS
: HİDROLİK ÖDEVİ
YÖNTEM : POWER POİNT SUNUM KONU
: HİDROLİĞİN TEMEL FİZİKSEL PRENSİPLERİ
HAZIRLAYANLAR : HASAN GÜN
200214111015
ENSARİ ARICA 200114111007
KONTROL : ÖĞR . GÖR . İSMAİL KÖKTÜRK
BASINÇ ÖLÇÜMÜ Hatlarda veya yapı elemanlarının giriş ve çıkışlarında basıncı ölçmek için, hattın ilgili yerlerine basınç göstergesi monte edilir. Mutlak basınç ve bağıl basınç olmak üzere iki ayrı basınçtan söz edilir. Ölçü aletinin sıfır noktasının tanımı mutlak vakum değeri ile belirlenmiş ise, bu aletin gösterdiği değer mutlak basınç değeridir; şayet sıfır noktasının tanımı atmosfer basıncı esas alınarak yapılmışsa, ölçülen basınç değeri bağıl basınç değeridir.
Vakum değeri olarak, mutlak ölçme sisteminde 1 den küçük değerler ve bağıl ölçme sisteminde 0 dan küçük değerler alınır.
Po [bar]
Pmut [bar]
3
4
P Pmut Po
Yüksek basýnç 2
3 2 Atmosfer basýncý Ölçme skalasý
1
= Genel basýnç = Mutlak basýnç = Baðýl basýnç
1 0 Ölçme skalasý
0
Mutlak basýnç ölçümü
Alçak basýnç
-1
Baðýl basýnç ölçümü
ÖRNEK =
SICAKLIK ÖLÇÜMÜ Hidrolik sistemlerde hidrolik akışkanın sıcaklığı, ya basit bir ölçme cihazı (termometre) ya da sinyalleri kontrol bölümüne gönderen bir ölçme sistemi ile ölçülür. Yüksek sıcaklı (>60°) hidrolik akışkanın erken yaşlanmasına neden olacağından, sıcaklık ölçümü önemlidir. Ayrıca viskozite de sıcaklığa bağlı ola-rak değişir. Ölçme cihazları hidrolik sistemin tankına monte edilebilir. Sıcaklığı sabit tutmak için, ihtiyaca göre soğutucuyu veya ısıtıcıyı devreye sokan sıcaklık anahtarı veya termostat kullanılır.
HACİMSEL DEBİNİN ÖLÇÜMÜ En basit bir şekilde hacimsel debiyi ölçmek için bir ölçülü kap ve bir de kronometre kullanılır. Sürekli ölçümler için ölçme türbini tavsiye edilir. Bunların gösterdiği devir sayısı hacimsel debinin büyüklüğü hakkında bilgi verir. Devir sayısı ve hacimsel debi değişimi birbirleri ile orantılıdır. Bir başka ölçme şekli orifis kullanmak suretiyle mümkündür. Zira orifis ile meydana gelen basınç düşmesi hacimsel debi için bir ölçüdür (Basınç düşmesi ve hacimsel debideki değişme birbirleri ile orantılıdır). Orifis ile yapılan ölçmede, akışkanın viskozitesinin etkisi yok denecek kadar azdır.
Akış, laminer ve türbülanslı olarak iki kısımda incelenir. Akış şekilleri
Laminer akışta sıvı, boru içinde düzenli ,silindirik tabakalar halinde hareket eder. Borunun iç çeperinden boru eksenine doğru bu tabakaların hızı artar ve eksene en yakın olan tabakanın hızı en yüksektir. Akışkanın hızı artırılınca belli bir hızdan sonra (kritik hız) akışkan parçacıklarının hareketi düzenli taba-kalar halinde olmaktan çıkar. Akışkan parçacıkları borunun ortasından yanlara doğru yön değiştirir. Bu şekilde parçacıklar birbirlerine etki ederek karşılıklı bir-birlerinin hareketlerini engellerler ve girdap şeklinde türbülans denilen düzensiz akış meydana gelir. Bu ise ana akışta enerji kaybına neden olur. Düzgün bir boruda akış şeklini matematiksel olarak belirlemek için Reynolds sayısı (Re) kullanılır. Bu sayının bağlı olduğu parametreler aşağıda sıralanmıştır:
. Akışkan hızı v (m/s) . Boru çapı d (m) . Kinematik viskozite v (m2/s)
Re = v.d v
Bu formül ile hesaplanmış bir Re değeri aşağıdaki gibi yorumlana bilir: . Laminer akış : Re < 2300 . Türbülanslı akış : Re > 2300 2
Re sayısının 2300 değeri düzgün ve silindirik borular için kritik değer (Re) olarak tanımlanır. Şayet Re değerinin altına düşürülürse, türbülanslı akış tekrar çabucak Laminer olmaz. Laminer akış ½ Re değerinde tekrar temin edilir.
Akış şekilleri =
Q = 50 dm 3 / dk
d= 25 mm
V = 36 cSt Re = 1165 Yukarıda belirtilen kritik hız ifadesi ile, Laminer akıştan türbülanslı akışa bu hızda geçileceği anlatılmak istenmiştir. Hidrolik sistemlerde türbülanslı akışın neden olduğu oldukça büyük sürtünme kayıplarını önlemek için, Re(kritik) değerinin aşılmaması gerekir. Kritik hız, akışkanın viskozitesine ve borunun çapına bağlı olduğundan sabit bir sayı değildir. Bu nedenle pratikte daha çok ampirik olarak belirlenmiş değerler esas alınır. Hatlardaki akışkan hızı için V(kritik) olarak aşağıdaki değerler tavsiye edilir:
1- Basınç hattı: 50 bar işletme basıncına kadar
: 4,0 m/s
100 bar işletme basıncına kadar : 4,5 m/s 150 bar işletme basıncına kadar : 5,0 m/s 200 bar işletme basıncına kadar : 5,5 m/s 300 bar işletme basıncına kadar : 6,0 m/s . Emme hattı : 1 ,5 m/s . Dönüş hattı : 2,0 m/s
Akış şekilleri =
Verilenler : v1 = 1 m / s v3 = 5 m / s v4 = 100 m / s v = 40 mm 2 / s d1 = 10 mm d 3 = 5 mm d 4 = 1 mm A1 , A3 , ve A4 kesitlerindeki akık şekillerinin incelenmesi istenmektedir :
v.d Re= ——— d 1000 mm . 10 mm . s Re= —————————— = 250 s . 40 mm 3
4000 mm . 5 mm . s Re = —————————— = 500 s. 40 mm
Re =
10 000 mm . 5 mm . s —————————— = 2500 s. 40 mm
SONUÇ :
Sadece A4 kesiti için 2500 > 2300 olduğundan burada akış türbülanslı olur. Kesit daraltma yerinden sonra A:3 kesitinde 500 < 1150 nedeniyle akış tekrar Laminer olur. Fakat bu geçiş, akışkanın sakinleşmesi için belli bir mesafe katetmesinden sonra olacaktır. Hidrolik sistemlerde akışkanın geçtiği tüm elemanlar ve hatlar ile akışkan arasında bir sürtünme meydana gelir Sürtünme olarak öncelikle iletim hatlarının cidarlarında meydana gelen sürtün-me (dış sürtünme) dikkati çeker ve bunu sıvı tabakaları arasında meydana gelen sürtünme (iç sürtünme) takip eder.
Sürtünme olarak öncelikle iletim hatlarının cidarlarında meydana gelen sürtün-me (dış sürtünme) dikkati çeker ve bunu sıvı tabakaları arasında meydana gelen sürtünme (iç sürtünme) takip eder. Sürtünme, akışkanın ve buna bağlı olarak da elemanların ısınmasına neden olur. Netice itibariyle ısının meydana gelmesi, sistemde basıncın düşmesine ve iş elemanları için gerekli basıncın azalmasına neden olur (bak. ene~inin korunumu yasası B 1). Basınçtaki düşme, hidrolik sistemdeki iç dirençlerin büyüklüğüne bağlıdır. İç dirençleri, aşağıda sıralanan parametreler etkiler:
. Akış hızı (kesit büyüklüğü, hacimsel debi), . Akış şekli (Laminer, türbülans). . İletim hattındaki kesit daralmalarının sayısı ve şekli (kısma, orifis), . Akışkanın viskozitesi (sıcaklık, basınç), . İletim hattının uzunluğu ve akışın dağıtımı, . Akışkanın temas ettiği yüzeyin kalitesi, . Hat çekimi. iç direnç akışkan hızının karesi ile yükseldiğinden, iç direnci daha çok akışkan hızının etkilediği söylenebilir.
Akışkan hızını basınç kaybına etkisi
Akış sırasında akışkanın tabakaları arasında (dinamik karakterli) ve akışkan ile boru cidarları arasında (statik karakterli) meydana gelen sürtünmeler bir direnç oluşturur. Bu direnç basınç düşmesi şeklinde ölçülebilir veya hesaplanabilir. Akış hızı karesel büyüklükte direnci etkilediğinden, buna ilişkin tavsiye değerleri aşılmamalıdır
Borularda her 1 m uzunluk için akış direnci 3 Hidrolik sıvı için ρ = 850kg / m K yaklaşık 15° C de (V = 100 mm2/s); W yaklaşık 60° C de (V = 20 mm2/s)
v (m/s)
0.5
d(mm) Re 6
bar/m
Re
λ ∆p bar/m
Re
λ
20
∆p bar/m
Re 30
2
4
6
K
W
K
W
K
W
K
W
K
W
30
150
60
300
120
600
240
1200
360
1800
2.5
0.5
1.25
0.25
0.625
0.125
0.312
0.0625
0.21
0.04
λ ∆p
10
1
λ ∆p bar/m
0.44
0.09
0.88
0.177
1.77
0.35
3.54
0.70
5.3
1.02
50
250
100
500
200
1000
400
2000
600
300
1.5
0.3
0.75
0.15
0.375
0.075
0.187
0.037
0.125
0.043
0.16
0.03
0.32
0.064
0.64
0.13
1.27
0.25
1.9
0.65
100
500
200
1000
400
2000
800
4000
1200
6000
0.75
015
0.375
0.075
0.187
0.037
0.093
0.04
0.062
0.036
0.04
0.008
0.08
0.016
0.16
0.03
0.32
0.136
0.47
0.275
150
750
300
1500
600
3000
1200
6000
1800
9000
0.5
0.1
0.25
0.05
0.125
0.043
0.062
0.036
0.042
0.032
0.017
0.003
0.035
0.007
0.07
0.024
0.14
0.082
0.214
0.163
Borularda her 1 m uzunluk için akış direnci v (m/s)
0.5
d(mm) Re
λ
40
∆p bar/m
1
2
4
6
K
W
K
W
K
W
K
W
K
W
200
1000
400
2000
800
4000
1600
8000
2400
12000
0.375
0.075
0.187
0.037
0.093
0.04
0.047
0.033
0.045
0.03
0.01
0.002
0.02
0.004
0.04
0.017
0.08
0.056
0.172
0.114
0.3
0.06
0.15
0.045
0.075
0.037
0.037
0.031
0.043
0.028
0.006
0.001
0.013
0.004
0.025
0.012
0.05
0.042
0.13
0.085
0.25
0.05
0.125
0.043
0.062
0.036
0.045
0.03
0.04
0.027
0.004
0.0008
0.009
0.003
0.017
0.01
0.05
0.034
0.1
0.007
Re
λ
50
∆p bar/m
Re
60
λ ∆p bar/m
ν =100mm 2 / s =1.10 −4 m 2 / s d =6mm v =0.5m / s Re =
0,5.0,006 1.10 −4
Re =30 Boru
λ=
(bak .tablo)
sürtünme
75 =2,5 30
∆p =λ.
katsayıat
λ=
75 Re
(bak .tablo )
1 ρ 2 . .ν d 2
100mm 850kg kg .m ∆p = . .(0,5m / s ) 2 =44270 2 2 =44270 N / m 2 =0.4427bar 3 6mm 2m m .s kg .m =1N s2 kg .m =1N / m 2 2 2 m .s 1bar =10 N / cm 2
(bak .tablo )
Dirseklerden dolayı basınç kayıpları = Dirseklerde, T-şeklindeki bağlantılarda ve dallandırmalarda akış yönünün değiştirilmesi ile oldukça büyük basınç kayıpları meydana gelir. Bu şekilde meydana gelen dirençler, esas itibariyle bağlantı elemanlarının geometrik şekli-ne ve hacimsel debinin büyüklüğüne bağlıdır. Dirseklerdeki basınç kayıplarının hesabında. pratikte kullanılan şekiller için deneysel olarak tespit edilmiş şekil katsayıları kullanılır. ρ .v 2 ∆p = ζ . 2
Şekil katsayı önemli derecede Reynolds sayısına bağlı olduğundan, Reynolds sayısına göre tespit edilmiş bir düzeltme katsayısı b dikkate alınır. Bu nedenle Laminer akış için aşağıdaki formül geçerlidir: ρ .v 2 ∆p = ζ .b. 2
Düzeltme değerleri b tablosu Re
25
50
100
250
500
1000
1500
2300
b
30
15
7.5
3
1.5
1.25
1.15
1.0
Şekil katsayıları tablosu ζ
Örnek = Anma çapı 10 mm olan bir dirsek için basınç düşmesini hesaplayınız Verilenler : Akıkışk yoğoğunlu Viskozite
ρ=850kg / m 3 ν =100mm 2 / s,
15 C de.
Önce Re hesaplanıe : v.d 5m.0,01m.s Re = = =500 ν s.0,0001m 2 b =1,5 ζ =1,2
(Tablodan ) (Tablodan )
850kg .25m 2 ∆ p =1,2.1,5. =19125 N / m 2 =0,19bar 3 2 m .s .2
Valflerdeki basınç kayıpları üretici firmadan temin edilecek ∆p -Q-karakteristik. Valflerdeki basınç kayıpları eğrisinden okunacaktır.
ENERJİ VE GÜÇ
Bir hidrolik sistemin toplam enerjisi, birkaç enerji türünden meydana gelir. Enerjinin sakınımı yasasına göre akışkanın toplam enerjisi sabittir. Toplam enerjinin değişimi, ancak enerjinin iş olarak sisteme verilmesi veya sistemden çekilmesi ile mümkündür. Toplam enerji, aşağıda belirtilen enerji türlerinden meydana gelir: . Konum enerjisi . Basınç enerjisi . Hareket enerjisi . Isı enerjisi r -
statik dinamik
Konum enerjisi : Katı (veya sıvı) bir cismin konum enerjisine (potansiyel enerji de denir) sahip olabilmesi için bir h yüksekliğine kaldırılması gerekir. Konum enerjisi bu şekli ile, preslerde büyük hacmi silindirlerin piston boşluğunun süratle doldurulmasında ve pompalarda ön basınç temininde kullanılır. Bir örnekle, bu şekilde nekadar enerji depolandığı hesaplanabilir. Buradaki kaldırma işlemi ile, ağırlık kuvvetine karşı bir iş yapılmış olur.
Üsten besleme depolu presin şeması
Basınç enerjisi = Kapalı bir sistemdeki akışkana basınç uygulanması halinde akışkan hacmi, içinde çözülmüş olan gaz nispetinde küçülür. Slkıştırılabilir1ik, başlangıç hacmi-ne göre % 1 - 3 oranındadır. Sıvılardaki sıkıştırılabilirliğin (t.V’nin başlangıç hacmine göre) oldukça küçük olması nedeniyle basınç enerjisi küçüktür. 100 bar Iık bir basınçta 6 V yaklaşık olarak başlangıç hacminin % 1 nispetindedir. Bu değerleri esas alan bir hesaplama örneği aşağıda sunulmuştur.
Bas覺n癟 enerjisi :
W = P.∆V P = Sııv basıası [ Pa ] ∆V = Svıv hacmi [m 3 ] W = F .s
ve
W = p.∆V A. s
F = P. A
ile :
elde edilir. ∆V
yerine
yazarak , aşşağşağı
formül
elde edilr :
W = P. ∆V Birim : 1N / m 2 . m 3
= 1Nm
= 1 Joule( J )
Verilenler : P = 100.10 5 PA ∆V = 0,001m 3 W = P.∆V
= 100.10 Pa . 0,001m 5
3
N .m 3 = 0,1.10 m2 5
W = 10 000 J
Basınç enerjisi, sıvının sıkıştırılmaya karşı oluşturduğu direnme basıncından meydana gelir.
Genel olarak tüm maddeler slkıştırılabilir1er. Bu ise, başlangıç basıncının p0, ∆p değeri kadar yükseltilmesi halinde başlangıç hacminin V0, ∆V değeri kadar küçüleceği anlamına gelir. Sıkıştırılabilirlik, hidrolik akışkanda çözülen gaz miktarına (% 9 a kadar) ve sıcaklık artışına bağlı olarak artabilir. Hasas tahriklerde hidrolik akışkanın sıkıştırılabilirliği ihmal edilmemelidir. Bunun için tanımlanan büyüklük, sıkıştırılabilirlik modülü K veya hidrolik akışkanın elastikiye modülü Eyağ şeklinde ifade edilir. Bu modül, uygulamadaki basınçlar için yaklaşık olarak aşağıdaki formül ile hesaplanabilir.
K = V0 .
∆p ∆V
[ N / m 2 veya N / cm 2 ]
V0 = başlangıç hacmi, ∆V = hacim azalması K’nın değeri hava içermeyen 50° C deki hidrolik akışkan için, 1,56 .105 N/cm2 dir. Genel olarak hidrolik akışkan hava içerdiğinden, pratikte K değeri çoğu kez (1,0 - 1,2) . 105 N/cm2 olarak alınır.
ÖRNEK :
Bir hidrolik silindirde, hidrolik akışkan ile dolu olan piston boşluğunun hacmi çapı Ø100 mm ve uzunluğu (l0) 400 mm olan bir silindir şeklinde veriliyor. Piston kolu boşluğuna 200 barlık bir basınç uygulanması halinde piston ko-lu kaç mm geri basılır?
Piston yüzeyi ile piston halka yüzeyi arasındaki oran 2:1 ve akışkan için sıkıştırılabilirlik modülü K = 1,2 . 105 bar olarak verilmektedir (malzeme elastikiyeti ve silindirin basınç altında genişlemesi dikkate alınmıyor). Çözüm: Etkili yüzeyler arasındaki oran 2:1 olması nedeniyle piston boşluğundaki basınç değeri 100 bar olmaktadır. K = V0 .
Dp
∆V Bu formül aşşağşağı şekilde yazıazılabbilir : ∆p ∆V =V0 . = l0 . A K V0 = ∆l . A A.∆l = A.l 0 . ∆p
∆p K
1000 N / cm 2 ∆l = l 0 . = 400mm. = 3,33mm K 1,2.10 5 N / cm 2
Buna göre piston kolu 3,33 mm geriye doğru itilir. Genel olarak basınç değişimi oldukça hızlı olduğundan buradaki durum değişiminin adyabatik ( ısı değişimi olmaksızın) olduğu kabul edilir. Bu nedenle, ısı değişiminden dolayı meydana gelebilecek hacimsel artma burada dikkate alınmadı. Bu örnek, sıkıştırılabilirliğin bir çok durumda ihmal edilebileceğini göstermektedir (örn: preslerde). Böyle olmakla beraber, boru hatlarının ve silindirlerin mümkün olduğu kadar kısa tutulması tavsiye edilir.
Bu nedenle takım tezgahlarındaki doğrusal hareketlerin temininde uzun hidrolik silindir!er yerine hidrolik motorlarda tahrik edilen bilyeli mil veya benzer mekanik sistemler kullanılır. Bir katı cismin (veya sıvı paracıklarının) hareket enerjisine (kinetik enerji de de-nir) sahip olabilmesi için belli bir hızla hareket etmesi gerekir. Hareket enerjisi, bir kuvvetin bir katı cisme (veya sıvı paracıklarına) etki ettirilmesi ile ivmelendirme işi şeklinde verilir.
Hareket enerjisi, akışkanın hızına ve kütlesine bağlıdır.
HAREKET ENERJİSİ
1 1 2 1 2 W = m.v = F .s = m.a.s = m.a. a.t = m.a 2 .t 2 2 2 2 1 W = m.v 2 2 v = h覺覺 [m / s] a = ivme [m / s 2 ] 1 2 s = a.t 2 v = a.t Birim : 1kg.(m / sn) 2 = 1kg.m 2 / sn 2 = 1N .m = 1Joule
Verilenler : m = 100kg v1 = 4m / s 1 1 2 W = m.v = .100kg (4m / s ) 2 = 800kg.m 2 / s 2 = 800 J 2 2 v 2 = 100m / s 1 1 2 W = m.v = 100kg .(100m / s ) 2 = 500000kg.m 2 / s 2 = 500000 J 2 2
Akışkan hızının değişimi (debi sabit olmak koşuluyla) doğrudan hareket enerjisinin değişimine neden olur. Hareket enerjisinin toplam enerji içindeki payı akışkan hızının artmasıyla artar ve akışkan hızının azalmasıyla azalır. Akışkanın aktığı kesitin ve akışkan hızının çarpımı ile belirlenen hacimsel debinin sabit olması nedeniyle, kesitin değişmesi halinde resimde de gösterildiği gibi o kesitteki hız da değişir. Isı enerjisi = Isı enerjisi, katı cisimleri (veya sıvıları) belli bir sıcaklığa kadar ısıtmak için kullanılır. Hidrolik sistemlerde enerjinin bir kısmı sürtünme nedeniyle ısı enerjisine dönüşür. Bu durum, hidrolik akışkanın ve dolayısıyla de yapı elemanlarının ısınmasına neden olur. Enerjinin bir kısmı, ısı enerjisi şeklinde dışarıya aktığından enerjide azalma olur. Bu nedenle basınç enerjisi azalır.
Basınçtaki düşme ve hacimsel debi yardımıyla ısı enerjisi hesaplanabilir. Birim : 1 Pa . m3 = 1 N/m2 = 1 N = 1 Joule (J) ISI ENERJİSİ
ÖRNEK : W = ∆ p .V ∆ p = Sürtünme nedeniyle basıas kaybı Verilenler : ∆ p = 5.10 5 Pa V = 0.1m 3 3 N . m W = P.V = 5.10 5 Pa.0,1m 3 = 0,5.10 5 = 50000 J 2 m
Genel anlamda güç, iş veya enerjinin birim zamandaki değişimi olarak tanımlanır. Hidrolik sistemlerde mekanik ve hidrolik güç olmak üzere iki değişik kavram mevcuttur. Mekanik güç hidrolik güce çevrilip, iletim ve kontrol işlemleri sonunda tekrar mekanik güce dönüştürülür Hidrolik güç, basınç ve hacimsel debi ile hesaplanır.
P = p.Q P = Güç [ watt ] = N .m / s p = Basıas [ Pa] Q = Hacimsel debi [m 3 / s]
GÜÇ
ÖRNEK : Verilenler : P = 60.105 Pa V Q = 4,2 = 4,2.10 −3 m 3 Dk = 0,07.10 −3 m 3 / sn Dk P = p *Q = 60.105 Pa.0,07.10 −3 m 3 / s = 4,2.10 2 Nm 3 / m 2 / sn P = 420W
Güç formülünden hareketle hacimsel debi hesaplamak için gerekli formüller türetilebilir.
p = P/Q ÖRNEK : Verilenler : P =315W Q =4,2V / dk =4,2 / 60dm 3 / sn =0,07.10 −3 m 3 / sn q =315 / 0,07.10 −3 Nm.sn / s.m 3 4500.103 N / m 2 q =45.105 Pa ( 45bar )
ÖRNEK :
P Q= p Verilenler : P = 150watt p = 45.10 Pa 5
150W −5 2 −5 3 Q= = 3 , 3 . 10 N . m . m / s . N = 3 , 3 . 10 m /s 5 14.10 Pa Q = 0,033dm 3 / s
VERİM Bir hidrolik sistemde güç kayıpları olduğundan, sistemin giriş gücü ile çıkış gücü birbirine eşit değildir. Çıkış gücünün giriş gücüne oranı sistemin verimi (11) olarak tanımlanır. Verim = Çıkış gücü Giriş gücü Pratikte, kaçaklar nedeniyle meydana gelen hacimsel güç kayıpları ile sürtünme nedeniyle meydana gelen hidrolik ve mekanik güç kayıpları farklı olarak ele alınır. Benzer şekilde, verim ifadeleri de farklı olur:
Hacimselmotorlar verim ve (ηvalf!erdeki V ): Pompalar, iç ve dış kaçaklar nedeniyle meydana gelen kayıpları içerir.
Hidrolik ve mekanik verim
( ηhm ) :
Pompalarda, motorlarda ve silindirlerde sürtünme nedeniyle meydana gelen kayıpları içerir. Güç iletiminde motorlar, pompalar ve silindirlerdeki toplam kayıplar toplam verim (TIıep) ile ifade edilir ve aşağıda olduğu gibi hesaplanır:
η top = η v .η hm
Bir hidrolik sistemin giriş ve çıkış gücünün hesabında verimlerin nasıl dikkate alınacağı aşağıda verilen örnekle açıkça gösterilmiştir. Burada verilen değerler, deneyime dayalı değerler olup, pratikte üretici firma tarafından verilen değerle-rin esas alınması gerekir.
Kavitasyon : Kavitasyon deyince (cavitare = aşındırmak), metallerin yüzeylerinden küçücük parçacıkların kopartılması .olayı anlaşılmalıdır. Kvitasyon hidrolik elemanların (pompalar ve valflar) kontrol kenarlarında meydana gelir. Bu şekildeki malzeme tahribatı, bölgesel ve ani olarak meydana gelen basınç ve sıcaklık değişimlerinden kaynaklanır. Ani sıcaklık, hızlı ve yüksek sıcaklık artışı anlamında kullanılmıştır. Ani sıcaklık artışı ve basınç düşmesi ne şekilde meydana gelir? Hidrolik akışkanın, dar bir kesitte hızının yükselmesi bir başka deyişle hareket enerjisi-ne sahip olması için enerjiye ihtiyacı vardır. Bu hareket enerjisi basınç enerji-sinden alınarak temin edilir. Böylece kesit daralması ile meydana gelen basınç düşmesi neticesinde vakum oluşabilir. Basıncın pe- 0,3 bar olamasa halinde hidrolik sıvının içinde bulunan hava çözülerek ayrılır. Hava kabarcıkları oluşur. Akışkan hızının düşmesi ile basıncın tekrar yükselmesi halinde hidrolik akışkan hava kabarcıklarına girerek onları tahrip eder.
Dar kesitlerde basınç düşmesi
Kesit daralması bitince basınç tekrar yükselir, hava kabarcıkları tahrip olur ve aşağıda belirtilen Kavitasyon etkileri ortaya çıkabilir:
. Ani basınç değişimi: Kesitin genişlediği yerde, akışkanın temas ettiği sınır yüzeylerden küçük parçacıklar koparak ayrılır. Bu olay malzeme yorulmasına ve çoğu kez de malzemenin tahrip olmasına neden olur. Böyle bir Kavitasyon olayında ol-dukça yüksek gürültüler de meydana gelir. •Yağ hava karışımının kendiliğinden alevlenmesi: Hava kabarcıklarının tahribatı sırasında, akışkan kabarcıkların olduğu yerlere hücum eder. Hava kabarcıkları, kesit genişlemesi neticesinde yükselen basıncın etkisi ile sıkışarak tahrip olurken çok yüksek sıcaklıklar meydana gelir. Burada da dizel motorlarda olduğu gibi yağ hava karışımı, kabarcıkların olduğu yerlerde kendiliğinden alevlenebilir (dizel etkisi).
Havanın hidrolik sisteme girmesi değişik şekillerde olabilir: Sıvılarda daima bir miktar hava mevcuttur. Hidrolik yağlarda normal atmosfer koşullarında yaklaşık olarak % 9 oranında çözülmüş hava bulunur. Bu miktar basınca, sıcaklığa ve yağın çeşidine bağlı olarak değişir. Ayrıca hava, sızdırmazlık koşulunu tam olarak sağlamayan akış kontrol yerlerinde dışardan da hidrolik sisteme girebilir. Bunun dışında, pompa vasıtasıyla emilerek hidrolik sisteme basılan akışkanın daha önceden hava kabarcıkları içermesi mümkündür. Bu durum, dönüş hattı-nın tanka yanlış bağlanması, akışkanı tankta dinlendirmek için gerekli zamanın çok kısa olması veya akışkanın havayı kendinden ayırma özelliğinin yetersiz olması ile meydana gelebilir.
Akış Kontrol Noktaları : Bu kısımda ele alınan noktalar - akış şekilleri, sürtünme, ısı, basınç düşmesi, enerji, güç ve Kavitasyon - akış kontrol kısmında kısaca özetlenmiştir: Kısma Noktası F
F
A1
A2
Reynolds sayısı, akış kontrol noktalarında 2300 değerinden çok yüksektir. Zira hacimsel debi sabit olduğundan kesitteki daralmaya bağlı olarak akışta meyda-na gelen hız aratışı buna neden olur. Böylece Laminer akıştan türbülanslı akışa geçişe neden olan kritik hıza çok çabucak ulaşılır. Enerjinin sakınımı yasasına göre, sistemin toplam enerjisi daima sabittir. Buna göre yüksek hızdan dolayı hareket enerjisi artıyorsa. diğer enerji çeşitlerinden birinin azalması gerekir. Böylece basınç enerjisinden hareket ve ısı enerjisine, bir enerji dönüşümü olur. Akış hızının büyümesi ile sürtünmelerde meydana gelen artma, akışkanın ısınmasına ve dolayısıyla ısı enerjisinin artmasına neden olur. Isı enerjisinin bir kısmı dışarıya atılır. Akış kontrol noktasının sonunda, akışkan tekrar kontrol noktasından önceki hızına sahip olur. Bu arada basınç enerjisi ısı enerjisi nispetinde azaldığından, akış kontrol noktasının sonunda basınç düşmesi meydana gelir.
Akış kontrol noktasında enerjideki azalma güç kaybına neden olur. Güç kaybı, basınçtaki düşmenin ve sıcaklıktaki artmanın ölçülmesi ile görünür hale gelir. Basınç kayıpları aşağıdaki faktörlere bağlıdır: . Viskozite . Akışkan hızı . Kontrol kesitinin şekli ve kontrol hattının uzunluğu . . Akış şekli (Laminer, türbülans).
Hagen - Poiseuille yasası Q = α . Ad .
2.∆ p
ρ
α = Debi katsayıat Ad = Kıısm kesiti m 2 olarak ∆ p = Basıas düşüşme Pa olarak
ρ = Yağ yoğoğunlu kg / m 3 olarak sabitleri ihmal etmek suretiyle, basit olarak aşşağşağı gibi ifade edilebilir : Q ≈ ∆p
Akış kontrol noktasındaki debi, kontrol noktasının girişi ile çıkışı arasındaki basınç farkına bağlıdır.
BASINÇ DÜŞMESİ