Bayi Girişi
  • Türkçe
  • English
  • العربية
  • French
  • Pусский

 


• Akışkan güç sistemlerinin işletme,bakım veya tasarımını yapanlar ,akışkanların özelliklerini fiziğini ve değişik ortam koşulları altındaki davranışlarını tam olarak anlamalıdır.
• Sıvılar ve gazlar serbestçe akar ,bu nedenle her ikisi de (Latincede akış anlamına gelen “fluidus” sözcüğünün karşılığı olan ) akışkanlar olarak anılırlar.


• Akışkan ,kolaylıkla şekil değiştiren ve girdiği kabın şeklini alan malzeme oalrak tanımlanır.Bu durum hem sıvılar hem de gazlar için geçerlidir.
Akışkanlar ile Kuvvet İletimi :
• Katı bir cismin bir ucuna örneğin bir çekiçle vurulduğunda ,temel darbe kuvveti dpğruca çubuğun diğer ucuna aktarılır.Darbenin yönü,aktarılan büyük kuvvetin yönünü tayin eder.Çubuk ne kadar sert yapıda ise , o kadar az kuvvet kaybı olur veya darbe yönünden farklı açıda daha az kuvvet iletimi oluşur.
Hapsedilmiş bir sıvı sütununun üstüne kuvvet uygulandığında;


• bu kuvvet sütunun diğer karşı ucuna aynen aktarıldığı gibi,hiçbir kayba uğramaksızın ,her yönde yanlara ,yukarı ve aşağı doğru eşit olarak aktarılır ve eş yüzeyler arasında dik açılı bir kuvvetle etki yaratır. Bu fiziksel davranış Pascal yasası ile belirlenmiştir.
Pascal ‘ın buluşu güç aktarımı ve kuvvet aktarımı için kapalı hacimde hapsedilmiş akışkanların kullanılma yolunu açmıştır.

Atmosfer Basıncı :
• Her gazın bir kütlesi vardır.Havanın ağırlığı atmosfer basıncını oluşturur. Deniz seviyesindeki atmosferik basınç yaklaşık olarak 101.3 kPa değerindedir.Atmosfer basıncı barometre ile ölçülebilir.Toriçelli nin civalı barometresi şekil 3 de  görülmektedir.Atmosfer basıcı civa kabının açık yüzeyini etkileyerek vakum borusundaki civa sütununu yükseltir.”h” mesafesi atmosferik basınç ile orantılı olup,bulunulan yerin denizde3n yüksekliğine bağlı olarak değişir.
Vakum Basıncı :
• Normal atmosfer basıncı düzeyinin altındaki basınç vakum basıncı olarak adlandırılır.Vakum basıncı Şekil 3 kde görülen barometre ile ölçülebilir.”A” kalibrasyon göstergesinin altındaki basınç değerleri, vakum basıncını gösterir.Mutlak sıfır basınçta,civa sütunu üzerinde etkileşim oluşturacak bir basınç olmadığından, vakum borusundaki civa tamamen kaybolacaktır. Bu nedenle taksimat üzerinde okunan herhangi bir basınç değeri mutlak basınç ve yak mutlak basınç düzeyi olarak tanımlanır.
Mutlak Basınç ve Gösterge Basıncı :
• Hidrolik Sistemlerde kullanılan basınç göstergelerinin çoğu atmosferik basınca göre kalibre edilmiştir.Bu,Atmosfer basınç değerinin sıfır basınç olarak alınması ve atmosferik basıncın
• üstündeki tüm basınç değerlerinin pozitif basınç olarak kabul edilmesi demektir.bu yapıdaki basınç göstergelerinin çoğu atmosfer basınç düzeyinin altındaki basınç değerlerini göstermez.Bu tür basınç göstergelerinden alınan basınç değerleri, gösterge basıncı ( manometre basıncı), mutlak sıfırdan başlayan basınç göstergelerinden alınan basınç değerleri ise, mutlak basınç olarak adlandırılır

• Şekil 3
Sıvılarda Basınç :

• Statik koşullar altında ve herhangi bir dış kuvvetin bulunmadığı durumlarda akışkan sisteminin herhangi bir noktasındaki basınç ,o noktanın üstündeki akışkan sütununun  yüksekliği ile orantılıdır

• Toriçellli akışkan tabanındaki (açık depodaki) basıncı “basınç yüksekliği” olarak adlandırmıştır.Bu basıncın Pa cinsinden ifade edilebilmesi için ,yalnızca söz konusu açık depodaki akışkanın özgül ağırlığının ve ağırlığının sağladığı kuvvetlerin bilinmesine gereksinim vardır.Örneğin, 1 m taban alanı olan , 10 m yükseklikteki su sütunun ağırlığı 10000 kg’dır.(suyun özgül ağırlığı 1000 kg/m tür.


• Newton Yasasına göre   Kuvvet = Kütle  Yerçekimi İvmesi ‘dir.

• Böylece su sütunu taban yüzeyinde oluşan kuvvetin Newton Birimi cinsinden değeri:

Kuvvet (N) = 10 000 kg  9.81 = 98 100 Newton olur.

 

• Uluslar arası birim sisteminde basınç birimi Pascaldır.Ancak Pascal çok küçük bir birim olduğundan endüstriyel ve hareketli sistemlerde  “bin” anlamına gelen “kilo” ve “ milyon” 
• anlamına gelen “mega” önekleri ile birlikte kullanılır. Avrupa ülkelerinde basınç birimi olarak “bar” kullanılır.
• 1 Bar = 10 5 Pascal
Pascal ile Newton Birimleri Arasındaki İlişki :
• 1 Pa =  veya  Basınç  (Pa) =

• Bu durumda su sütununun her 1 m’lik derinlik için  su sütununu oluşturduğu basınç 9.81 kPa veya 9810 Pa düzeyinde artıyor demektir.Şüphesiz farklı özgül ağırlığa sahip bir akışkan için oluşan bu basınç değeri de farklı olacaktır.
Örnek :
   Endüstriyel bir hidrolik sistem pompasına kavitasyonu önlemek için yüksekte konumlanmış bir depo monte edilmiştir.Bu depo 6 m yükseklikteki bir madeni yağ sütununu oluşturmaktadır ve bu madeni yağın özgül ağırlığı 910 kg / m 3 tür.
   Pompa giriş ağzında oluşan basıcı hesaplayınız.
Cevap :
               Basınç =Kuvvet / Alan


  =                          =53 560 Pa = 53,56 kPA
Akış (debi) ve basınç düşmesi:
• Hidrolik akışkan akarken dengelenmiş kuvvet akışkan hareketine neden olur .Bu yuzden  sabit çaplı boru içinden akan hidrolik akışkanın çıkışındaki basınç her zaman giriş ( kaynak tarafı ) basıncından düşük olacaktır.

 

  Basınç farkı veya basınç düşmesi boru içindeki sürtünmeye bağlıdır.Böylece basınç farkı olarak ölçülebilen bir kısım hidrolik enerji , sürekli olarak ısı enerjisine dönüşerek kaybolur.Bu kayıp Şekil 5 de görülen peş peşe sıralı düşey basınç boruları biçiminde temsil edilmiştir.
Akışkan Akışı (Debi):
   Hidrolik sistemdeki akışkan genellikle basınç altındadır ve sistemin borularını tamamen doldurur.Bu basınç, boru içindeki sürtünmeden kaynaklanabileceği gibi ,yerçekimi veya akışkan ağırlığından ya da pompa akışına karşı oluşan yüklenme direncinden kaynaklanabilir.

   Hidrolik akışkan düz borular içerisinden düşük bir hızla akarken akış parçacıkları akış yönüne paralel olarak düzgün hareket edeceğinden,sürtünme kaynaklı ısı kaybı en az olur. Böyle akışlar,Laminer (tabaka halinde) düz akış olarak adlandırılır.Yüksek basınç hızı,boru tesisatındaki keskin büklüm ve dirsekler ,kaba boru iç yüzeyi vb. olumsuz faktörler ,akışta çapraz çarpmalara neden olurlar  ve türbulanslı akım gelişmeye başlar.Türbülanslı akım ,sürtünmede önemli artışlara neden olarak basınç düşmesi yaratır ve böylece ısı oluşur.(giriş enerjisinde kayıp oluşur).

  

   Her ne kadar sürtünmenin tamamen yok edilmesi mümkün değilse de yukarıda bahsedilen olumsuz faktörlerden kaçınılması veya bu faktörlerin azaltılması ile,sürtünme bir noktaya kadar kontrol edilebilir.
Kesit daralmalı Akış :
  
  Kesit daralması,içerisinde bulunduğu borudan daha dar bir deliktir.Kesit daralmalarından genellikle akış kontolü için veya basınç farkı oluşturmak için yararlanılmaktadır.
Kesit daralmasından akış olduğunda daralan kısmın ilerisinde basıç düşmesi olacaktır.
Bunun da anlamı çıkış basıncının akış yönünde giriş basıcından düşük olmasıdır


   Sürtünme (iş) ısıya dönüştüğünden ve bu ısı geri kazanıldığından, bu basınç süreklidir.Akış durdurulduğunda oluşan statik şartlar Pascal Kanununa uyum gösterir ve bu durumda kesit daralmasının her iki tarafındaki basınç düzeyleri birbirine eşitlenmiş olur.

Debi ve Akış Hızı :
   Akışkan parçacıklarının ölçüm noktasından geçiş hızlarının ortalama değerine,akışkan hızı veya sürati denir. Akışkan hızı m/sn dir.Hidrolik sistem tasarımında akış hızı dikkatli bir şekilde kontrol edilmeli ve aşırı akış hızının türbülanslı akış yaratacağı ve büyük oranda basınç düşmesine neden olacağı dikkate alınmalıdr.

• Debi, ölçüm noktasından birim zamanda geçen akışkan hacmini ifade eder.Debi birimleri litre/saniye veya metreküp/saniyedir.(metreküp/saniye daha az kullanılan bir birimdir).Debi,Hidrolik hareketlendiricilerin yükü hareket ettirme hızı ile doğrudan ilişkili olup makina tasarımında tasarım kavramlarını yönlendirmektedir.
Sıvı Tarafından İletilen Kuvvet :
   Temel prensiplerden biri olan enerjinin sakınımı kanunu enerjinin vardan yok ve yoktan var olamayacağını ifade eder. İlk bakışta Şekil 9 da görülen kuvvet artışı, küçük bir değerin büyük bir değere dönüştürüldüğü izlenimini verebilir .Ancak sağdaki büyük piston soldaki küçük pistonun süpürdüğü akışkan miktarına göre hareket ettiğinden, bu izlenim yanlıştır.Bu yuzden ,kazanılan kuvvet artışına karşılık,piston hareket mesafesinde kayıp söz konusudur


• Burada açıklanan kuvvet artış kavramı “hidrolik kol” olarak da adlandırılır ve temel hidrolik sistemde , enerjinin nasıl iletildiğini göstermek için kullanılır. Hidrolik kriko tasarımı Şekil 11 de görülmektedir.
Örnek:
   Piston alan oranı 100:1 büyük piston çapı 150 mm ise,büyük pistonun 130 mm yükselmesi için pompalama pistonunun 400 kere aşağı yukarı hareketine gereksinim gösteren bir pompanın kursunu hesaplayın.
1.Aşama
• Büyük pistonun hareketi için gerekli hacim, küçük pistonun pompaladığı hacme eşittir.

   0,15 m  0.15 m  0.7854  0.13 = 0.0022973 m3
2.Aşama

Küçük piston alanı = 0.15 m x 0.15m x 0,7854 / 100
          

                            = 0.0001767 m2
3.Aşama

 

                     Strok boyu = hacim/alan o halde, 


     Toplam strok boyu = 0.0022973 m3 / 0,0001767 m2 = 13m
4. Aşama
  
   Tek strok= toplam strok boyu / strok sayısı

           = 13 / 100 = 0,0325  = 32,5

Gaz yasaları:
• Hidrolik sistemlerde (örneğin akümülatörlerde) gazlar da kullanıldığından, en azından temel gaz davranış özelliklerinin belirtilmesi önemlidir. Robert Böyle, deneylerle ve doğrudan ölçümle, kapalı alandaki bir gazın sıcaklığı sabit tutulurken, bir piston marifeti ile basıncının iki misli artırılması halinde (Şekil 12), gaz hacminin, önceki düzeyinin yarısına indiğini keşfetmiştir

Hidrolikte Fiziksel Prensipler

   Basınç düşürüldüğünde (piston geri çekilmişken) hacim tekrar büyür. Böylece Böyle, sabit sıcaklıktaki bir gazın hacmi ile basınç değeri çarpımının aynı (sabit) kaldığı sonucuna varmış ve Böyle Yasasının denklemsel ifadesini bulmuştur:

V1 x P1 = V2 x P2 = sabit, veya  V1/V2 =P2/P1
Hesaplamalar için, verilen bütün gösterge basınçlarının, mutlak basınca dönüştürüleceği hatırda tutulmalıdır.
                             Örnek
   Ön yükleme basıncı 900 kPa olan hidrolik sistem akümülatörüne, gaz basıncı 2700 kPa düzeyine yükselinceye kadar akışkan pompalanıyor. Akümülatörün hacmi 0.4 m³ olduğuna göre, akümülatöre ne kadar hidrolik akışkan pompalanmıştır?
Cevap:
• Vı = 0.4m3   pl =900 kPa + 101.3 kPa
V2 = ? p2 = 2700 kPa+ 101.3 kPa

• V1/V2 = P2/P1       V2=P1xV1/P2

• V2=1001,3 kPa  x 0,4m³ / 2801,3 kPa =0143 m³

• O halde, basınçlı gaz hacmi 0.143 m ve toplam hacim 0.4 m olduğuna göre; geriye kalan 0.257 m hacim, akışkanla doldurulmuştur.
  
   Teorik olarak bu durum ideal gazlar için geçerlidir. Ancak, yoğunluk, ısı ile değiştiğinden (gazlar, ısınmayla genleşir ve soğumayla büzüşürler, Şekil 13'e bakınız) pratikte basınç ve hacim ile ilgili küçük farklar olacaktır.

Örnek:
  
   Gaz hacmi 0.1 m³ olan bir balon, sabit basınç altında, -14 °C sıcaklıktan başlanarak 90 °C sıcaklığa kadar ısıtıldığında artan gaz hacmini hesaplayın.
Cevap:

                        V2=V1 x T2 / T1

  = 0,1m³ x (90º + 273º) /( -14º + 273) / ( -14º + 273)

   Gay-Lussac yasası, Charles ve Böyle gaz yasalarını tamamlar. GayLussac, gaz basıncının sabit tutulması halinde, hapsedilmiş gaz basıncının, gazın mutlak sıcaklığı ile doğru oranlı olduğunu gözlemiştir. Bu yasanın formül olarak ifadesi:
                                                     P1/P2=T1/T2, veya P2= P1 x T2 / T1 (şekil 14)

  
Böyle, Charles ve Gay-Lussac yasalarının birleşimi, genel gaz yasasını tanımlar:


   P1.V1/T1 = P2.V2/T2 veya P.V/T = sabit
Güç iletimi :
   İlk hareket ettirici gücün makineye iletilmesi için dört temel yöntem vardır. Bu yöntemler; elektrik, mekanik, hidrolik ve pnömatik olarak sıralanırlar. Bunların her biri, güç ve değiştirilmiş hareket iletimi için kullanılır ve her yöntemin kendine has olanakları ve kısıtlamaları vardır. Güç iletiminde en etkili ve verimli yöntemi bulmak için, bu yöntemlerin bazıları hidrolik sistemlere entegre edilirler.

  Hidrolik güç aktarımının üstünlükleri
   •     ilk hareketleyiciler, pompalar ve hareketlendiriciler gibi, giriş ve çıkış güç değiştiricilerinin
   (konvertörlerin) sisteme yerleştirilebilirle olanağı

   •    Düşük düzeyde sürtünme kayıpları ve yüksek düzeyde sistem güvenilirliği ile yüksek verim
   (yaklaşık olarak %70-%80).


• Tahliye valfieri sayesinde, emniyet ve aşırı yüke karşı korunma.
• Akümülatörde depolanan acil durum enerjisi. 
• Çıkış kuvveti, çıkış torku, çıkış hızı ve hareketlendirici konumu kontrolü için sonsuz biçimde değiştirilebilirilik.
• Hidrolik kol marifeti ile sağlanan çok büyük çıkış kuvvetleri ve kuvvetin artırımı. Hareketlendiriciyi çalıştırma, durdurma ve tersine çalıştırma aşamalarında, düşük atalet ve kolay şok sönümlemesi.
• Hidrolik sistemler kendinden beslemelidir ve güç, alternatif hareketlendiricilere doğru yönlen­dirilebilir.

Güç iletimi kavramı
• Güç; belirli bir kuvvetin, belli bir hızda, belli bir yoldaki hareketinin ölçülmesidir. Bu önemli kavramı anlamak için kuvvet teriminin açıklanması gerekir.
• Kuvvet, bir hareket oluşturabilen veya bir hareketi değiştirebilen etmen olarak tanımlanabilir. Duran bir cisim, atalet nedeni ile durmak ve hareket halindeki bir cisim, harici bir kuvvet tarafından etkilenmedikçe hareketini aynen devam ettirmek eğilimindedir. Kuvvet, Newton cinsinden ölçülür.

• Basınç kavramı da ayrıca açıklanmalıdır. Ba­sınç, birim alandaki kuvvettir ve Pascal birimi ile ifade edilir. Hem kuvvet ve hem de basınç, ön­celikle birer efor (çaba) değeridir. Kuvvet veya basınç, bir cismin ataletini yenecek miktarda değilse, üzerine kuvvet veya basınç uygulanan cisim hareketsiz kalır.

   İş, işlev başarma ölçütüdür. Örneğin, hidrolik hareketlendirici pistonu cisim üzerine kuvvet uygular ve cismi belli bir mesafeye kadar hareket ettirir. Bu suretle bir iş başarılmış olur. Bununla beraber iş kavramı zaman faktörünü kapsamaz. Cismi A noktasından B noktasına (8) saniyede götüren bir hidrolik hareketleyicinin yaptığı iş, nesnenin yalnızca (2) saniyede A noktasından B noktasına götürülmesi sureti ile yapılan işin aynıdır.

 

  Ancak, (2) saniyede yapılan işin performansı, açık olarak daha üstündür. Performans farklarının açıklanması için, gücün tanımının yapılmasına gereksinim vardır.

• Güç, birim zamanda yapılan iştir. Böylece güç, enerjinin işe dönüşüm veya aktarım oranıdır da denilebilir. Güç birimi Watt'dır. Kuvvet, basınç, alan, iş ve güç arasındaki matematiksel ilişkiler Şekil 15'te gösterilmiştir.
Hidrolik sistem temel kavramı:
• Hidrolik, sıvı basıncı ve akışıyla ilgili mühendislik bilimidir. Hidrolik güç aktarma sistemleri, basınç ve akışın oluşumu, değişimi ve kontrolü ile ilgilidir ve bu sistemler aşağıdaki elemanları da kapsar:
• Pompalar mevcut ilk hareket gücünü, hareketlendiricide hidrolik güce dönüştüren elemanlardır.
• Valfler hareketlendiriciye olan akışkan akış miktarı ile, üretilen gücün düzeyini ve pompa akış
yönünü kontrol ederler. Güç değeri, akış ve basınç değerlerinin kontrolü ile belirlenir.
• Hareketlendiriciler (hidrolik silindir ve motorlar) hidrolik gücü, gerekli noktada kullanılabilir
mekanik güce dönüştürürler.


• Hidrolik akışkanlar güç iletimini ve yağlamayı gerçekleştirir, sızdırmazlığı ve soğutmayı sağlar
• Bağlantı elemanları basınç altındaki akışkana, güç iletkenliği sağlayan ve akışkanın depoya dönüşünü mümkün kılan, muhtelif sistem elemanlarını birleştiren elemandır
• Yağ haznesi uygun kalite ve miktarda akışkan sağlayabildiği gibi, akışkanın soğutulmasını da temin eden elemandır (şekil 16).

Şekil 16 temel hidrolik sistem
HAZIRLAYANLAR :

• NİYAZİ ÖZHAN SEZER

• SİNAN DEMİR