Hidrolik Nedir? Hidrolik Sistem

Hidrolik nedir, hidrolik sistem

hidrolik sistem, Hidrolik nedir? 

Hidrolik Nedir?

Hidrolik, akışkanların mekanik özelliklerini inceleyen bir bilim dalıdır. Hidrolik terimi, eski Yunanca’ da su anlamına gelen hydor ile boru anlamına gelen aulis kelimelerinden türetilmiştir. Günümüzde hidrolik akışkanlar vasıtasıyla kuvvet ve hareketlerin iletimi ve kumandası anlamında kullanılmaktadır.

Hidrolik sistemler; sıkıştırılamaz özellikteki akışkanların kullanıldığı, elde edilen basınçlı akışkan yardımı ile çeşitli hareketlerin ve kuvvetlerin üretildiği sistemlerdir. Akışkanların sıkıştırılamaz olmasından dolayı, büyük güçler hidrolik sistemler ile elde edilebilir. Hava ve gazlar sıkıştırılabildiği için, büyük kuvvetlerin üretilmesinde kullanılmazlar.

Hidrolik devrelerde akışkan olarak genelde su veya yağ kullanılır. Ancak metal yüzeylerde pas yapması sebebiyle, suyun kullanım alanı çok dardır. Bu sebeple hidrolik sistemlerde akışkan olarak genelde madensel yağlar kullanılır.

Tarih boyunca insanlar hidrolik enerjiden çeşitli şekillerde faydalanmışlardır. İlk çağlardan beri insanlar akarsulardan, değirmen çalıştırma, yük taşıma vb. gibi işleri kolaylaştıracak yöntemler kullanarak yararlanmışlardır. Sonraki zamanlarda Pascal, Bernoulli, Arşimet ve Toriçelli’nin ortaya koydukları prensiplerden faydalanılmış, çeşitli hidrolik pres ve hidrolik kriko yapılmıştır. Daha sonraları dairesel ve doğrusal hareketlerin üretilmesi için yeni fikirler ortaya atılarak günümüzdeki sistemler geliştirilmiştir.

Kullanım Alanları

Günümüzde hidrolik sistemlerin kullanım alanları, sabit sistemler ve hareketli sistemler olarak iki ayrı grupta incelenmektedir.

Sabit sistemler hareket etmeyen, yer değiştirmeyen bir blok üzerine montajı yapılmış sistemlerdir. Hidrolik çözümlerin mekanik sistemlere göre avantajı; imalat endüstrisinde kullanılan enjeksiyon makineleri, CNC tezgahları, tornalar, taşlama tezgahları, frezeler, vargeller, presler gibi birçok üretim tezgahlarında, hidrolik sistemleri tercih etmelerine neden olmuştur.

Endüstrideki yeri ve önemine gelince; Hareketli sistemler ise çoğunlukla araçların üzerinde bulunan sistemlerdir. Hidrolik sistemler; başta inşaat makineleri olmak üzere taşıtların fren ve direksiyonları, kepçelerin tutma ve yükleme tertibatları, yağlama istasyonları, hidrolik kaldıraçlar, damperli kamyonlar, ve iş makinelerinde kaldırma ve iletme makineleri gibi endüstriyel tesislerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca krikolar, asansörler, vinçler, vites kutuları, test cihazları, sanayi tipi robotlar gibi pek çok uygulama alanına sahiptir. Hareketler hidrolik sistemle kolay bir şekilde sağlanmaktadır. Hidrolik direksiyon, arabanın kullanımını ne kadar kolaylaştırdığını veya insan gücüyle günlerce sürecek bir toprak kazma işleminin, bir kepçe ile ne kadar kısa sürede yapıldığını düşündüğümüz zaman, geniş bir uygulama alanı olan hidroliğin, önemi daha iyi anlaşılmaktadır.

Diğer Sistemlerle Karşılaştırılması

Hidrolik sistemin diğer sistemlere göre avantajları:

• Hidrolik sistemler sessiz bir şekilde çalışırlar.
• Hidrolik akışkanlar sıkıştırılamaz kabul edildiklerinden darbesiz ve titreşimsiz hareket elde edilir.
• Yüksek çalışma basınçlarına sahiptir, bu sayede büyük güçler elde edilir.
• Hassas hız ayarı yapılabilir.
• Hareket devam ederken hız ayarı yapılabilir.
• Akışkan olarak hidrolik yağlar kullanıldığından aynı zamanda devre elemanları yağlanmış olur.
• Emniyet valfleri vasıtasıyla sistem güvenli çalışır.
• Hidrolik devre elemanları uzun ömürlüdür.

Hidrolik sistemin diğer sistemlere göre dezavantajları:

• Hidrolik akışkanlar, yüksek ısıya karşı duyarlıdır. Akışkan sıcaklığı 50°C’ yi geçmemelidir.
• Yüksek basınçta çalışacakları için, hidrolik devre elemanlarının yapıları sağlam olmalıdır. Bundan dolayı hidrolik devre elemanlarının fiyatları yüksektir.
• Hidrolik devre elemanlarının bağlantıları sağlam ve sızdırmaz olmalıdır.
• Akışkanlarda sürtünme direnci yüksek olduğu için, hidrolik akışkanlar uzak mesafelere taşınamaz.
• Hidrolik gücün depo edilebilirliği azdır.
• Akış hızı düşüktür, devre elemanları düşük hızla çalışırlar. Bu sebeple yüksek hızlar elde edilemez.
• Hidrolik akışkanlar havaya karşı hassastır. Akışkan içindeki hava gürültü ve titreşime yol açar ve düzenli hızlar elde edilmesini güçleştirir.

Hidroliğin Uygulama Alanları

Endüstriyel Hidrolik

Hidrolik biliminin sanayideki uygulamalarına güç hidroliği ya da endüstriyel hidrolik denir. Hidrolik   makine mühendisliği’ nin ilgi alanına girer. Güç ve kuvvet ihtiyacının olduğu endüstrinin her kolunda kullanılır. Hidrolik enerji ile doğrusal, dairesel ve açısal hareket üretmek için hazırlanan sistemlere hidrolik sistem denir.

Akışkan olarak basınçlı havanın kullanıldığı sistemlere pnömatik sistemler denilir. Hidrolik, büyük kuvvetlerin istendiği ve gücün ön planda olduğu, pnömatik ise küçük kuvvetlerin yeterli olduğu buna bağlı olarak hızın ön planda olduğu yerlerde tercih edilir.

Hidrolik devrelerde su, korozif olması nedeniyle çok nadir durumlar dışında tercih edilmez. Güç hidroliğinde akışkan olarak petrol türevli yağlar (hidrolik akışkanlar) kullanılır. Bu yağlardan beklenen en önemli özellik sıkıştırılamaz olması ve sistem elemanlarını korozyondan korumasıdır.

Hidrolik hemen hemen tüm alanlara girmiştir. Uygulama alanlarını aşağıdaki gibi sıralanabilir:

Enerji Üretiminde

• Enerji santallerinde
• Barajlarda
• Türbinlerde

Hareketli Hidrolik Araçlarda

• Yol, inşaat ve kazı makinelerinde
• Tarım makinelerinde
• Taşıtlarda
• Trenlerde

Endüstriyel Alanlarda

• Takım tezgahlarının yapımında
• Ağır sanayi makinelerinde
• Pres ve çeşitli kaldırıcılarda
• Plastik enjeksiyon makinelerinde

Denizcilik ve Gemicilik Endüstrisinde

• Limanlarda yükleme ve boşaltma araçlarında
• Gemilerde dümen kontrolünde
• Güverte krenlerinde

Özel Alanlarda

• Teleskoplarda
• Kıtalar arası haberleşme uydularında
• Uçakların dümen ve iniş takımlarında
• Konveyörlerde taşıma işlerinde

Demir Çelik ve Madencilikte

• Çelik haddehanelerinde
• Maden ocaklarında

Basit Bir Hidrolik Devre Şemasında Devrede Kullanılan Elemanlar

Çift Etkili Hidrolik Silindir

Hidrolik akışkanın pistona çift yönden etki ettirildiği silindir çeşididir. Hidrolik pistonun ileri ve geri hareketi basınçlı akışkan vasıtasıyla sağlanır. Genel olarak her iki yönde iş istendiğinden, sık kullanılan hidrolik silindir çeşitleri arasındadır.

Çekvalfli Akış Kontrol Valfi

Her iki yöndeki akışa müsade eder. Aşağıdan yukarıya doğru giden akışkan çekvalften geçemeyeceği için kısma etkisi yapılan kesitten miktarı azaltılarak geçer. Diğer taraftan gelen akışkan çekvalfi açarak kolayca geçer. Bu çeşit valfler silindirlerin geri konumuna hızla gelmesi için kullanılır.

Akış Kısma Valfi

Hidrolik sistemlerde debi miktarını ayarlamak için kullanılan valftir. Akış miktarını değiştirilerek silindirlerin hızını, motorların devir sayısını ayarlayabiliriz. Akış kontrol valfleri önemli ölçüde basınç düşümüne neden olur. Bundan dolayı büyük oranlarda ısı açığa çıkar. Ayar vidası vasıtasıyla akış kesiti değiştirilerek debi miktarı ayarlanır.

4/3 Yön Kontrol Valfi

Çift etkili silindirlerin ileri-geri hareket ettirilmesinde kullanılır. Genellikle hidrolik sistemlerde kullanılır. Pnömatikte kullanımı yok denecek kadar azdır. Hidrolik valflerin üç adet konumu ve dört adet girişi vardır. 4/3 deki gösterimde buradan gelmektedir

Elektrik Motoru

Elektrik motorları elektrik enerjisini mekanik enerjisine çeviren elemanlardır. Bu dönme enerjisi ara bağlantı elemanları yardımıyla hidrolik pompalara aktarılır.

Hidrolik Pompa

Hidrolik depoda bulunan akışkanı istenilen basınç ve debide sisteme gönderen devre elemanı hidrolik pompadır. Pompalar, mekanik enerjiyi hidrolik enerjiye dönüştürür. Hidrolik pompa dönme hareketini genel olarak bir elektrik motorundan alır. Seyyar sistemlerde ise, içten yanmalı motorlar kullanılır. Değişik yöntemlerle elde edilen dairesel hareket, uygun kavramlarla pompaya iletilir. Pompalar basınç meydana getirmez. Akışkan hidrolik sistemde bir engelle karşılaştığında basınç meydana gelir.

Hidrolik Pompa

Hidrolik pompa çalışma prensibi: Tüm pompalar artan hacim ve azalan hacim prensibine göre çalışır. Artan hacimde emme, azalan hacimde basma olayı gerçekleşir. Pompa mili aldığı dönme hareketi sonucu artan hacim kısmında vakum meydana gelir. Meydana gelen bu vakum sonucu emme işlemi gerçekleşir.

Hidrolik sistemin pompaya uyguladığı basınç, pompanın debisini etkiler. Basınç arttıkça pompanın akış oranı azalır. Akış oranındaki bu azalma, pompa verimini tespit eder.

Hidrolik sistemlerde kullanılan hidrolik pompa çeşitleri;

1. Dişli pompalar

• Dıştan dişli
• İçten dişli
• İçten eksantrik dişli

1. Baletli pompalar
2. Pistonlu pompalar

• Eksenel pistonlu

1. Eğik gövdeli
2. Eğik plakalı

• Radyal pistonlu
• Pistonlu el  pompaları

Hidrolik Depo

Hidrolik akışkanı depolayan, çalışma koşullarına uygun şekilde hazırlayan devre elemanlarına depo (tank) denir. Isınan hidrolik akışkanın kolayca soğutulması için deponun alt kısmı hava akımı meydana getirecek şekilde dizayn edilmelidir. Depoya dönen akışkanın dinlenmeden emilmesini engellemek için, dinlendirme levhası konulmalıdır. Hidrolik sisteme gerekli olan akışkan miktarına ve dağıtım sisteminin büyüklüğüne göre depo kapasitesi seçilir. Pratik olarak pompa debisinin 3-5 katı kadar alınabilir.

Hidrolik depo özellikleri:

• Sıcaklığı artan akışkanın soğutulması için depo tabanı hava sirkülasyonu meydana getirecek şekilde yerden yukarıda yapılmalıdır.
• Dibe çöken pisliklerin toplanmasını sağlamak için depo tabanına boşaltma deliği yönünde eğim verilmelidir.
• Dinlendirme levhası emme odası ile dönüş odasını ayırarak, akışkanın dinlendirilmesini, pisliklerin dibe çökmesini sağlar.
• Emiş borusu ile depo tabanı arasındaki minimum mesafe 1.5 x d kadar olmalıdır. (d:boru çapı)
• Depo içindeki akışkanın seviyesi rahatlıkla görülmelidir.
• Depo içine kirletici maddelerin girmesi önlenmelidir.
• Emiş ve dönüş kolaylığını sağlamak için hidrolik boru uçları 30º veya 45 º açı ile kesilmelidir.
• Maksimum akışkan seviyesi ile depo tavanı arasında yeterli boşluk bırakılmalıdır. (akışkan içindeki havanın dışarı atılabilmesi için)