Hidrolik Sistemler 1. Bölüm |
ElektrikPort Akademi

Hidrolik, kısaca “suyun gücü” olarak tanımlanabilir. Bu yazımızda hidroliğin ne olduğunu, avantajlarını - dezavantajlarını ve kullanım alanlarını sizler için inceledik.

A- A+

23.09.2016 tarihli yazı 18058 kez okunmuştur.

Hidrolik Basınç Viskozite Pascal Hidrostatik Hidrodinamik

Hidrolik, kelime anlamına bakacak olursak çoğumuzun bildiği üzere ilgi alanının su olduğunun farkına varmış oluruz. Bunu biraz daha genelleyecek olursak, sadece su değil akışkanlar olarak tasvir edebiliriz. Daha teknik bir tanımla hidrolik; basınçlı bir akışkan yardımıyla hareket ve kuvvet iletimi ve denetimi anlamına gelmektedir. Hidrolik sistem ise basınçlı akışkanın sahip olduğu hidrolik enerji ile doğrusal, dairesel ve açısal hareket elde etmek için hazırlanan sistemlerdir.

Arabanızı rahatça kontrol etmenizi sağlar, en gelişmiş ordu araçlarına hassas manevra kabiliyeti verir. Endüstrileşmiş dünyamız hidroliğe bağımlıdır. Fakat hidrolik yaşamımızda o kadar yer etmiştir ki onu çoğu zaman farkedemeyiz. Hidrolik yeryüzünün değerli madenlerini çıkaran ekskavatörleri kaldırmaya, yönlendirmeye ve sürmeye yarayan kas gücünü sunar.

Hidrolik Piston

►İlginizi Çekebilir: Endüstriyel Tahrik Sistemleri

İnsan gücünü yetersiz kaldığı her durumda hidrolik gücünden yardım alınır. Hidrolik sistemler, ağır şartlarda insan gücünün yetmediği ve insan hızının yeterli olmadığı durumlarda işi kolayca yapabilmeyi sağlamaktadır. Düşünün ki tek eliniz ile tonlarca ağırlıktaki bir aracı kaldırıyorsunuz. İşte hidroliğin gücü.

Enerji İletiminde Kullanılan Akışkanlar Nelerdir?

Enerji iletiminde kullanılan akışkanlar genellikle su ve petrol kökenli yağlardır. Hidrolik sistem kullanılacak olan akışkanın güç iletebilmesi için uygun viskozitede seçilmesi ve sistemin özelliğine uygun olması gerekir. Akıcılığı olmayan, katılaşmış yağlarla güç iletimi mümkün değildir.

Viskozitesi yüksek yağların kullanılması büyük sürtünmelere ve önemli güç kayıplarına yol açar. Bahsetmiş olduğumuz bu viskoziteyi tanımlayacak olursak en basit tanım; akışkanın akmaya karşı göstermiş olduğu dirençtir diyebiliriz. Daha kalıcı bir tanım olabilmesi için bal örneğini vermek yerli yerinde olacaktır. Baldaki akış hareketini izlediğimizde gözle görülür bir şekilde düşük hızda bir akış izlemekteyiz. İşte bu akmaya karşı olan dirençtir.

Hidrolik sistemler, ağır işlerin yapıldığı makinelerde kullanılmaktadır.

►İlginizi Çekebilir: Selenoid Valf Nedir? | ElektrikPort Akademi

Hidroliğe Ait Temel Fiziksel Prensipler

Fiziksel prensipler hidrostatik ve hidrodinamik olmak üzere ikiye ayrılır.

Hidrostatik (Durgun Akışkanlar Mekaniği):

Bir akışkanın birim alana uyguladığı kuvvet basınç olarak tanımlanır ve P ile gösterilir. Birimi bar veya kg/cm²'dir. Hidrostatikte her sıvı içinde bulunduğu kabın tabanına bir basınç uygular. Meydana gelen basınç kabın şekline bağlı değildir, sıvı sütunu yüksekliği ile sıvının yoğunluğuna bağlıdır.

Yani denklemi yazacak olursak ; P = ρ × g × h

ρ : sıvının yoğunluğu
g : yerçekimi ivmesi
h : sıvı sütunu yüksekliği

Değişik şekilli kaplar aynı akışkan ile doldurulduğunda belirli bir noktadaki basınç değeri sadece akışkan sütunu yüksekliğine bağlıdır. Yukarıdaki şekilden de anlaşılacağı üzere kap şekilleri farklı olmasına rağmen kaptaki sıvıların yoğunluklarının ve sıvı yüksekliklerinin aynı olmasından dolayı tabanda göreceğimiz basınç değeri hepsinde de aynı olacaktır.

P1 = P2 = P3 = P4 = P∞ olur.

Hidrostatik basınç akışkan kabının tabanına belirli bir kuvvetle etki etmektedir. Taban yüzeyleri eşit değişik şekilli kaplar h yüksekliğindeki akışkan ile doldurulursa statik basıncın taban yüzeylerinde oluşturduğu kuvvetler aynı büyüklükte olur.

Pascal Kanunu (Dış Kuvvetlerin Oluşturduğu Basınç):

Kapalı bir kaptaki akışkana, dışarıdan bir F kuvvetiyle etki edilirse kabın içinde meydana gelen basınç sıvı tarafından kabın her tarafına aynen iletilir. Basınç, yüzey üzerine dik olarak etki eden kuvvete ve yüzeyin büyüklüğüne bağlıdır.

P = F/A P = Bar , F = kg , A = cm²

Hidrostatik basınç formülünden yola çıkılarak 10 metre su sütunu 1 bar’a eşit kabul edilmiştir.

Hidrolik Kuvvet İletimi

Pascal prensibine göre, küçük pistona yapılan bir etki, büyük pistonun alanının büyüklüğüne bağlı olarak çok daha büyük bir kuvvete dönüşür.

Şekilde 1 numaralı pistonun üzerindeki F1 kuvveti pistonu S1 kadar iterse, S1×A1 kadar sıvı yerdeğiştirir. Yerdeğiştiren sıvı 2 numaralı A2 alanlı pistonu S2×A2 kadar yukarıya kaldırır. Bu durumda;

S1/S2 = A2/A1 = F2/F1 bağıntısı geçerli olur. Bu sisteme bir kuvvet amplifikatörü diyebiliriz.

Basınç tüm yüzeylere eşit şekilde dağıldığından kabın şekli önemli değildir.
Eğer F1 kuvveti A1 yüzeyine etki ederse oluşan basınç ;

P =F1/A1

P basıncı sistemin her yerinde aynıdır. Bu basınç ile sistemin ikinci tarafında oluşan kuvvet yani aracı kaldıran kuvvet;

F2 = P2×A2

Böylece F1/A1 = F2/A2 veya F2/F1 = A2/A1 şeklinde yazılabilir.

Kuvvetlerin oranı yüzeylerin oranına eşittir. Her iki pistonun aldığı S1 ve S2 yolları yüzeyler ile ters orantılıdır.

Hidrodinamik (Hareketli Akışkanlar Mekaniği):

Akış halindeki sıvıların hareketlerini inceler. Değişken kesitli bir boru içerisinden geçen akışkanın birim zamandaki akış miktarı sabittir. Yani debileri eşittir diyebiliriz. Debiyi tanımlamak gerekirse; akışkanın takip ettiği akış yolunun herhangi bir kesidinden birim zamanda geçen akışkan miktarı olarak tanımlanabilir. Akışkanın hızı borunun çapına bağlı olarak değişir.

Hidrolik Sistemlerin Uygulama Alanları

► Plastik enjeksiyon makinaları
► Presler
► Ekskavatörler ve vinçler
► Otomotiv endüstrisi
► Uçak endüstrisi olarak kategorize edilebilir.

Hidrolik Sistemlerin Avantajları:

► Yüke göre hız değişimi ve çok yüksek oranlarda hız kontrolü mümkündür.
► Enerji depolanması kolaydır.
► Hidrolik elemanlar çalışırken yağlanmış olurlar.
► Sistemlerde güç/ağırlık oranı çok yüksektir. Büyük güçler küçük sistemlerle üretilebilirler.
► Hidrolik enerjinin kontrolü ve denetimi kolaydır.
► Sistem beklenmedik bir yükle karşılaşırsa durur, bu aşırı yük ortadan kalktığı zaman normal çalışmasına devam eder.

Hidrolik Sistemlerin Dezavantajları:

► Yüksek basınçlı akışkan nedeniyle kaza ve yangın tehlikesi (7 bar basınçta sistemde iyi monte edilmemiş bir kör tıpanın fırlamasıyla can kaybı yaşandığını bilmekteyiz.)
► Sistemin kirliliğe karşı hassas olması
► Hidrolik devrede kullanılan bazı hassas elemanlar yüksek ısıya karşı duyarlıdır.

Kaynak:

►Entek Otomasyon
►Excavatoare.net
►3ageeb.com

Yazar: Caner Demirci