HİDROLİĞİN TEMELLERİ

HİDROLİĞİN TEMELLERİ


GİRİŞ :


Doğal ve maddesel ortamların içersinde yer alan ve dış etki karşısında şekil değiştirme hareketine maruz kalan ortamlar genel olarak akışkan ortamlar olarak adlandırılırlar.

Akışkan ortamı şekil değiştirmeye zorlayan dış etki karşısında ortam, her ne kadar çok kolay ve çabuk yer değiştirebilir ise de viskozite olarak adlandırılan şekil değiştirmeye karşı ortamın gösterdiği bir direnme büyüklüğü vardır. Hidrolik yunanca su anlamına gelen hydor sözcüğünden türetilmiş ve su bilimi olarak gelişmiştir. Oysa endüstriyel hidrolik kavramı ile kuvvet ve hareketlerin bir kuvvet bir akışkan aracılığıyla iletimi ve denetimi kastedilmektedir. Bunun sonucu olarak enerji iletimi maddesi akışkan olmaktadır, genel olarak madensel yağlar akışkan olarak kullanılmaktadır.



1-HİDROLİK GÜÇ


İş makinalarında,bir noktadan diğer bir noktaya enerji transferi,enerjinin harekete dönüşümü ve kontrolü için dört metot kullanılır.Bunlar;mekanik (şaft,dişli,zincir veya kayış vasıtasıyla),elektrik (elektrik kabloları ile),pnömatik ve hidrolik güçtür (hortum,boru ve kaplinlerle).Hidrolik ve pnömatik sistemler birbirlerine çok benzerler,ancak pnömatik sistemlerde hidrolik yağ yerine basınçlı hava kullanılır.



1-1 İŞ MAKİNALARINDA HİDROLİK GÜÇTEN FAYDALANMANIN AVANTAJLARI ŞUNLARDIR;


*Basit dizayn (mekanik sistemlerdeki karmaşık bağlantılar yoktur.)

*Montaj esnekliği (hidrolik komponenetler iş makinalarına en az yer problemi ile monte edilebilir,hacimleri küçüktür.)

*Sessizlik ve düzgünlük (hidrolik sistemler minimum vibrasyon ile sessiz ve düzgün hareket sağlarlar.

*Kontrol (operatör için değişik hız ve güçlerde makinanın kontrolü daha kolaydır,istenildiği anda yön değiştirilebilir.)

*Minimum güç kaybı (hidrolik kuvvetler çok az ğüç kaybı ile büyük oranda çoğaltılabilir ve transfer edilebilir.)

*Emniyet (hidrolik sistemler aşırı yüklere karşı otomatik valfler vasıtası ile korunur, aşırı yükte durur,yük ortadan kalkınca normal çalışmaya devam eder.)



1-2 HİDROLİK DEZAVANTAJLARI ŞUNLARDIR


*Düzenli bakım gerektirmesi

*Silindir,piston ve de valf gibi hassas işlenmiş parçaların kulllanılması

*Performansınçevre sıcaklığı ve atmosfer şartlarına bağlı olması

*Kullanılan akışkanın toz,kir ve yabancı maddelerle kirlenmesi ve tortulaşması



















Enerji dönüşümünde hidrolik güçten faydalanma yüzyıllar öncesine dayanır.Yel değirmenleri ve su çarkları akan suyun kinetik ve \ veya potansiyel enerjisini dönme hareketine çevirirler.Geçen yüzyılda Endüstri Devrimi süresince ağır iş makinalarını çalıştırmak için boru içinden akan sudan büyük ölçüde yararlanılmıştır.Böylece, günümüz modern iş makinalarında kullanılan hidrolik sistemlerin temelleri atılmıştır.Hidrolik değimi Yunanca su anlamına gelen HYDROS boru anlamına gelen OULİS kelimelerinden türemiştir.Hidrolik güç, akışkan sıvının iş yaparken kullandığı enerji dönüşümüne göre hidrodinamik ve hidrostatik olarak iki ana başlık altında incelenir.Hidrodinamik (veya hidrokinetik ) hareket halindeki sıvıları, hidrostatik basınç altındaki sıvıları inceler.

2- BASINÇ VE KUVVET


Basınç; kısaca birim alana uygulanan kuvvet olarak tanımlanabilir.Günlük hayatımızda genellikle basınç ve kuvvet kavramlarını karıştırırız.Örnek vermek gerekirse bir bayanın ağırlığı değişmemekle birlikte sivri topuklu ayakkabı giymesi halinde ayağında hissedeceği yorgunluk farklı olacaktır .Çünkü dar topukta,birim alana gelen kuvvet daha fazla olacağından,hissedilecek basınç da o oranda daha fazla olacaktır.



Fransız Filozof ve Matematikçi BLAİSE PASCAL’ın buluşları ile akışkan halindeki sudan, güç (enerji ) üretimi mümkün olmuştur.

Kapalı bir kap içerisindeki, sıvı yüzeyinin ,herhangi bir yerine uygulanan basınç;uzaklık, şekil ve hacimden bağımsız olarak her yüzeye aynı derecede ve dik açıyla iletilir.



Kuvvet(F)

BASINÇ(P)=

Alan (A)

2-1 BİRİM SİSTEMLERİ


Hidrolik sistemlerde basınç , değişik birim sistemlerinde ifade edilebilir.ABD,İngiltere ve İngiliz Milletler Topluluğunda ingiliz birim sistemleri kullanılır. psi pound kuvveti simgeler. Avrupa,Asya,Kanada,Afrika ve Güney Amerika’da daha çok metrik sistem kullanılır ve basınç birim cm2 ye düşen kilogram kuvvetle ifade edilir.Burada kg ile kgf arasındaki farka dikkat etmek gerekir.
Kilogram yerçekimi kuvvetinin etkisiyle oluşur ve yükseklikle değişir, kilogram kuvvet (kgf) ise değişmez .Deniz seviyesinde 100 kg ağırlığında olan bir taş ,uzayda (boşlukta,yani yer çekiminin olmadığı yerde)ağırlık olarak hiçbir değere sahip değildir.Ancak,100 kgf/cm2 olan basınç hem deniz seviyesinde,hemde uzayda aynı değerdedir ve aynı etkiyi yapar.Kilogram kuvvet için bir diğer ifade şekli kilopound (kp) olup,basınç kp/cm2 olarak gösterilir.

















Akademik çalışmalarda basınç,Pascal (Pa) ile ifade edilir ve birim metrekareye düşen Newton’u simgeler.




Metrik sistem ,tüm dünyada (psi) sistemini kullanan iş makinaları imalatçıları tarafından da giderek önemsenmekte ve katalog değerlerinin (bar) karşılıkları ayrıca verilmektedir.

Bar isitemi ,basınç için metrik sistemde daha basit bir ifade şeklidir. 1 bar , 1000 milibar(mbar),60 C sıcaklıkta 75.007 cm civa sütunun oluşturduğu basınca eşit olup ;100Kpa veya 14.5 psi veya 1.02 kgf/cm2 ‘ye eşdeğerdir.


Birim sistemleri basit şekilde birbirlerine dönüştürülebilir.

2-2 KUVVET


Günlük yaşamda çok kullandığımız kuvvet deyimi ,mekanik anlamda farklı şekilde yorumlnır.Örneğin kaslarımızı itme yada çekme amacıyla kullanırız.Bu kuvvet kullanmak demektir.Ancak kuvvet ,her zaman hareketle ilgili değildir.



İki eşit ve zıt kuvvet aynı cisme etki ediyorlarsa ,bu cisimde herhangi bir hareket olmaz.Genel olarak, ortamda bir direnç yoksa kuvvet de oluşmaz.



Bir cismin ağırlığını oluşturan ,o cisme etki eden yerçekimi kuvvetidir.aunı cismin deniz kenarında ve bir dağın tepesinde tartılması halinde farklı değerler elde edilir, çünkü yerçekimi kuvveti farklıdır.



2-3 HİDROLİK KALDIRAÇ


Pascal ,aşağıda verilen örnekte görüldüğü gibi ,ağırlığın piston alanıyla oranına bağlı olarak ,küçük bir piston üzerindeki daha büyük bir ağırlığı dengelediğini gözledi.







Bu gerçeği ilk gözleyen Pascal olmasına rağmen uygulamaya koyamadı. Joseph Bream 1790’lı yıllarda aynı prensibi araştırmalarında kullandı.Böylece mekanik ve hidrolik kaldıraçlar arasındaki ilişki ortaya çıkarıldı.Bir sıvı kaldıracın bir mekanik kaldıraçla birlikte kullanılması halinde büyük avantajlar ortaya çıkar.Bu kombinasyonla , bir piston hareket ettirilebilir yada orntısal bir mesafede bir dişli döndürülebilir.

4-1 YAĞ BASINCI VE YAĞ AĞIRLIĞI


Hidrolik pompaya yağ ikmalinin rahat ve sürekli olması hem pompanın verimini arttırır, hem de pompa dahil tüm sistemin kullanım ömrünü uzatır. Bu anlamda tankın yeri çok önemlidir.



Yağ tankı ve pompa için beş ayrı dizayn söz konusudur:



· Pompa tankın içindedir

· Pompa tankın altındadır

· Pompa tankın üstündedir

· Ana pompa bir başka pompa ile beslenir

· İlk üç konumlarında basınçlı tank kullanılır



5-FİLTRELER



Hidrolik sistemlerde yağ kir ve diğer yabancı maddeler ile elemanlardan aşınmış metal parçalardan temizlenmelidir. Aksi halde, özellikle pompalar için her an potansiyel bir tehlike söz konusudur.



Filrelemenin amacı, kirlenen akışkanda bulunan belli bir büyüklüklerdeki parçaları ayıklamaktır. Bu parçaların hepsini süzmek gerekmez. Hidrolik pompa ve motorlarda tavsiye edilen süzme hassasiyeti, 10 mikrondur



Yağın arındırılması için, hidrolik devrede kullanılan elemanların gerektirdiği yağ temizliğini sağlamak amcıyla önemli yerlerde filtreler kullanılır.



















5-1 SÜZGEÇ



Hidrolik devrelerde ilk önlem olarak, yağ tankı içine emiş hattına bir süzgeç koyulur. Emiş hattı süzgeci genellikle telden yapılır, 125 mikron gözeneklidir ve değişik ebatlarda bulunur.Emiş hattı süzgeci yokken, pompa hiçbir şekilde çalıştırılamamalıdır.

5-2 EMİŞ HATTI FİLTRESİ



Emiş hattı filtresi, pompanın yağ emiş hattına koyulur.Asıl amacı emdiği yağın temizlenmesi yani, pompayı korumaktır.Emiş hattı filtreleri tıkandıkları zaman, metalik sesler çıkarır ve pompa emiş yapamaz.



5-3 BASINÇ HATTI FİLTRESİ



Basınç hattı filtresi, pompa çıkışından sonra yüksek basıncın olduğu; silindir, motor ve valflerden önce bu elemanları yağdaki kirli maddelerden korumak için kullanılır. Bu tip filtreler yüksek basınca dayanıklı olup, pahalıdırlar.



5-4 DÖNÜŞ HATTI FİLTRESİ



Tüm sistemi korumak için daha ince bir filtrasyona ihtiyaç vardır. Bu, birçok yollasağlanabilir. En yaygın oolarak kullanılan metod, devrede bir dönüş hattı filtresi kullanmaktır. Böylece sistemden dönen yağ, tanka girmeden temizlenmiş olur



Bu tür filtreler düşük basınç filtreleridir.Özellikleri 10-40 mikrondur.



6-YAĞ SOĞUTUCUSU



Sistemde oluşan ısının, bir yağ soğutucusu ile dağıtılması gerekir. Yağ soğutucusu hava veya su soğutmalı olabilir, yağ dönüş hattına veya ayrı bir soğutma devresine bağlanabilir. Eğer ayrı bir filtrasyon devresi kullanılıyorsa, filtrenin ve soğutucunun aynı hat üzerinde bulunması uygun olur.



Hidrolik sistemlerde yağın çalışma sıcaklığı, normal olarak 75°C yi geçmemelidir. Yağın 50-55°C arasında kalması tavsiye edilir.



Yağ soğutucularında kontrol, bir termostatik anahtar ile sağlanır. Soğutucu kapasitesinin, sistemde bulunan yağın 10 dakikada içinde devredebilmesi için yeterli olması gerekir.