Hidrolik güç iletim sistemleri çalışma prensiplerine göre iki temel yapıda irdelenebilmektedirler. Bunlar,
· Hidrodinamik güç iletim sistemleri
· Hidrostatik güç iletim sistemleri
1.1.HİDRODİNAMİK GÜÇ İLETİM SİSTEMLERİ
Hidrodinamik tahrikte pozitif olmayan (non-positive) deplasmana sahip ekipmanlar kullanılmaktadır. Bu ekipmanların temel çalışma prensipleri, kanatları yardımıyla sıvı (veya gaz olabilir) ortamları hızlandırarak enerji seviyelerini arttırmaktır.
(Burada, v: Alışkan ortamın hızı, ω: Kanatların dönme hızı, m: Hızlandırılan akışkan ortamın kütlesi.)
Pozitif olmayan ekipmanların enerji seviyelerini (basınç seviyesi içinde geçerlidir) yükseltmenin iki yolu vardır, bunlar;
a-Kanatları büyüterek hızlandırılan (iletilmekte olan) kütlenin miktarını arttırmak.
b-Akışkanın hızını arttırmak.
Akışkanın hızını arttırmak amacıyla kademeli kanatlı yapılar kullanılmaktadır(Şekil 3).
Bu tür mekanizmalarla kullanılabilecek basınç seviyelerini arttırmak bu nedenle pahalı çözümlere yol açmaktadır. Bu nedenle hidrodinamik prensiple çalışan sistemlerde basınç genelde en fazla 250 bar seviyelerine kadar kullanılır. Genelde bu tür sistemler düşük basınç ancak yüksek debi uygulamaları için tercih edilmektedirler. Ayrıca sıvıdaki kinetik enerji uzun mesafelerde kayıpsız iletilemediği için bu tahrik tarzında pompa ve turbin birbirlerine çok yakın pozisyonda yerleştirilmektedirler.
Bu tahrik tarzının güç iletimi amacıyla kullanıldığı ender mekanizmalarda kullanılmakta olan ekipmanlar endüstride hidrolik kavrama ve tork konvertör isimleriyle bilinirler. (Şekil 4)
Tork konvertörler ve hidrolik kavramalar otomobillerde, tarım araçlarında ve bir çok güç iletim sisteminde kullanılmaktadırlar.(Şekil 5)
1.2.HİDROSTATİK GÜÇ İLETİM SİSTEMLERİ
Hidrostatik tahrikte pozitif deplasmanlı bir pompa tarafından bir tanktan emilen hidrolik sıvısı aktarma ve kontrol elemanları tarafından hidromotor ve silindirlere iletilir.Bu elemanlar da hidrolik enerji mekanik enerjiye dönüştürülerek kullanılır. (Şekil 6)
Hidrolikle güç iletimi sanayide iki temel yapıda uygulama alanları bulmaktadır. Bunlar;
· Endüstriyel hidrolik uygulamaları (Şekil 7): Bu tür uygulamalar daha çok takım tezgahları, aparatlar vb. sabit hidrolik makinelerin güç iletim sistemlerinde görülmektedir.
· Mobil hidrolik uygulamaları(Şekil 8): Mobil hidrolik uygulamaları iş makineleri, krenler gibi hareketli makinalarda görülmektedir. Bu tür sistemlerde güç ünitesinin ve hidrolik valflerin yapısı endüstriyel hidrolik uygulamalarından farklıdır.
Endüstriyel hidrolik uygulamalarla mobil hidrolik uygulamalar arasındaki farklılıklar;
· Endüstriyel hidrolik uygulamalarda makineler üzerinde sistemin montajında yer darlığı problemleri daha az yaşanır.Bu nedenle bu tarz tasarımlarda güç üniteleri daha büyük yapılabilmektedir.
Endüstriyel hidrolikte kullanılan valfler birbirlerine doğrudan bağlanmazlar, bağlantılar metal takozlar aracılığıyla gerçekleştirilerek valf adaları oluşturulmaktadır. Bu takozlar kompleks devrelerde çok sayıda kanallar içermek durumundadır.Bu nedenle tasarımlarının dikkatle yapılması önem taşımaktadır.
Mobil hidrolik uygulamalarında valf blokları doğrudan birbirlerine bağlanabilmektedir.
Endüstriyel hidrolik uygulamalarında çalışma basınçları çoğunlukla daha düşük seçilmektedir.
Ancak gerek endüstriyel hidrolik uygulamalarında ve gerekse mobil hidrolik uygulamalarında kullanılan ekipmanlar fiziksel yapıları ve çalışma şekilleri açısından birbirlerine benzemektedirler.
2.HİDROSTATİK TAHRİKTE KULLANILAN ELEMANLAR
2.1.POMPALAR
Hidrolik pompalar mekanik gücü, hidrolik güce dönüştürürler.Hidrostatik tahrikte kullanılan bir pompanın genel yapısı şekil 9’ da görülmektedir.
Hidrostatik tahrikte pozitif deplasmanlı pompalar kullanılmaktadır. Bu pompalar artan hacim bölgelerinde oluşturdukları vakum sayesinde, hidrolik deposunda atmosferik basınç etkisi altında bulunan yağı emerler. Daha sonra, milinin dönmesi devam ederken iç yapısında oluşmakta olan azalan hacim bölgesi sayesinde yağ devreye itilmektedir (Şekil 10).
Text Box:
Burada pompanın deplasmanı, bir dönüşünde teorik olarak basabileceği yağ miktarıdır.
Vg= πd2L/4 (cm2/4)
Hidrolik güç iletim sistemlerinde yüksek basınç gereksinimlerini en ekonomik şekilde karşılayan pompalar pozitif deplasmanlı tipte olanlardır. Pozitif deplasmanlı bir pompa karşılaştığı direnç kadar basınç üretir ve onun bastığı hidrolik akışkanın basınç düzeyi sistemde karşılaştığı dirençle orantılı olarak sürekli değişebilir. Pompanın çıkışı tamamen kapatılırsa, tahrik motorunun torkuna da bağlı olarak sistemde hasarlara yol açabilecek düzeyde çok yüksek basınçlar oluşabilir.
Tasarımlarına göre çeşitli pompa tipleri mevcuttur.
-Pompaların iç hacimlerinin değişkenliğine göre sınıflandırılmaları,
a-Sabit deplasmanlı pompalar; Bu pompaların iç hacimleri değiştirilemez, sisteme bastıkları hidrolik miktarı döndürülme hızları ile orantılıdır.
st displecement pump
(Tek yöne dönebilen pompa) (Her iki yöne de dönebilen pompa)
Şekil 11. Sabit deplasmanlı pompaların sembollerle gösterilişi.
b-Değişken deplasmanlı pompalar; Bu pompaların çalışma esnasında iç hacimleri değiştirilebilmektedir, böylece bastıkları debi farklı mekanizmalarla (mekanik, elektronik vs.) isteğe bağlı olarak değiştirilebilmektedir.
(Tek yöne dönebilen pompa) (Her iki yöne de dönebilen pompa)
Şekil 12. Değişken deplasmanlı pompaların sembollerle gösterilişi.
En çok kullanılan pozitif deplasmanlı pompa tipleri;
-Dişli pompalar :
Ekonomiktirler, çoğunlukla endüstriyel hidrolik uygulamalarında kullanılmaktadırlar. Dişli pompalar sadece sabit deplasmanlı olarak tedarik edilmektedirler.
Dıştan dişli pompalar, en ekonomik pompa tipidir. Ancak verimleri düşüktür ve çalışma basınçları en fazla 250 bar’a kadardır.
ExtGearLarge
a-Dıştan dişli pompa b-Dıştan dişli pompanın çalışma prensibi c-Dıştan dişli pompa animasyon
Şekil 13. Dıştan dişli pompalar.
İçten dişli pompalar, en sessiz olan pompa tipidir. Diğer seçim kriterleri dıştan dişli pompalara benzemektedir.
icten disli pompa1 IntPumpLarge GerotorOptimized
a-İçten dişli pompa b-İçten dişli pompa genel c-Gerotor pompa
Şekil 14. İçten dişli pompalar
-Paletli pompalar:
Yüksek debi gereksinimlerinde yardımcı pompa olarak tercih edilirler. En büyük çalışma basınçları 175 bar mertebelerindedir. Sabit ve değişken deplasmanlı olarak imal edilmektedirler.Çoğunlukla endüstriyel hidrolik uygulamalarında kullanılmaktadırlar.
Şekil 16.Konsantirik paletli pompalar. (Bu tarz tasarımla pompa mili üzerindeki kuvveti dengelemek mümkündür.)
-Pistonlu pompalar:
Bu pompalar genelde mobil hidrolik uygulamalarında, iş makinalarında çok tercih edilmektedirler. Sabit ve değişken deplasmanlı olarak imal edilmektedirler.
Eksenel pistonlu pompalar genelde iki tür olarak imal edilmektedirler,
a- Eğik plakalı eksenel pistonlu pompalar.
b- Eğik eksenli eksenel pistonlu pompalar.
Eğik plakalı eksenel pistonlu pompalarda, pistonların emme, basma hareketi pompa ekseni ile belirli bir açı yapan plaka tarafından yaptırılmaktadır. Bu pompalar uygulamada 380 bar basınç mertebelerine kadar kullanılmaktadır.
a-Pompanın en büyük deplasmanı plakanın eğiminin b- Eğik plakalı pompanın şematik görünüşü
en fazla olduğu pozisyonda oluşur.(Max. debi durumu)
Eğik eksenli, eksenel pistonlu pompalarda, pistonların emme, basma hareketi pompa mili ekseni ile belirli bir açı yapan pompa bloku tarafından yaptırılmaktadır. Bu pompalar uygulamada 450 bar basınç mertebelerine kadar kullnılmaktadır.
Radyal pistonlu pompalar hidrostatik güç iletiminde kullanılmakta olan en ağır hizmet tipi pompalar olup, uygulamada 750 bar basınç değerlerine kadar kullanılmaktadırlar.
2.2. HİDROLİK MOTORLAR
Hidromotorlar giriş ve çıkışlarındaki basınç farkı yardımıyla, hidrolik enerjiyi mekanik enerjiye dönüştürürler.
Pozitif deplasmanlı olarak yapılan hidromotorların hem volumetrik verimleri ve hemde mekanik verimleri oldukça yüksektir.
Tasarımlarına göre çeşitli hidromotor tipleri mevcuttur.
-Hidromotorların iç hacimlerinin değişkenliğine göre sınıflandırılmaları,
a-Sabit deplasmanlı hidromotorların iç hacimleri değiştirilemez, sistemden gelen hidrolik miktarı döndürülme hızları ile orantılıdır.
KADEMELİ SİLİNDİR
(Tek yöne dönebilen hidromotor) (Her iki yöne de dönebilen hidromotor)
b-Değişken deplasmanlı hidromotorlar;
(Tek yöne dönebilen hidromotor) (Her iki yöne de dönebilen hidromotor)
KADEMELİ SİLİNDİR
En çok kullanılan hidromotor tipleri;
-Dişli hidromotorlar :
Ekonomiktirler, darbesiz sakin ortamlarda kullanılırlar. Sabit deplasmanlı olarak imal edilmektedirler.
KADEMELİ SİLİNDİR
-Paletli hidromotorlar:
Darbesiz çalışma ortamlarında tercih edilirler. Sabit ve değişken deplasmanlı olarak imal edilmektedirler.
-Pistonlu hidromotorlar:
İş makinalarında en çok tercih edilen hidromotor tipleridir. Sabit ve değişken deplasmanlı olarak imal edilmektedirler.
a- Eksenel pistonlu eğik eksenli hidromotor b-Radyal pistonlu hidromotor
-Alçak devirli motorlar
2.3.HİDROLİK SİLİNDİRLER
Hidrolik silindirlerde motorlar gibi hidrolik enerjiyi mekanik enerjiye çevirirler. Hidrolik motorlardan farkları dönme hareketi yerine doğrusal hareket sağlamalarıdır. Silindirlere gönderilen basınçlı yağ, piston alanı üzerinde etkili olarak silindirleri iter yada geri çeker.
KADEMELİ SİLİNDİR
Burada; 1-Hidrolik silindir borusu, 2-Piston kolu, 3-Arka kapak, 4,Ön kapak, 5-Piston, 6-Toz keçesi, 7-Boğaz keçesi, 8-Piston keçesi, 9-Arka yastıklama burcu, 10-Ön yastıklama burcu, 11-Yağ giriş/çıkış kanalı (arka), 12-Yağ giriş/çıkış kanalı (ön)
Hidrolik Silindir Çeşitleri
KADEMELİ SİLİNDİR
1. Tek etkili silindirler
2. Çift etkili silindirler
3. Teleskopik silindirler
4. Yastıklı silindirler
5. Tandem silindirler
6. Çift kollu silindirler
7. Döner silindirler.
8. Özel silindirler.