Transport Tekniği 1 - 2 Transport Tekniği 1 Ders Notları Bölüm 4 4.GÜÇ İLETİM SİSTEMLERİNİN KONSTRÜKSİYONU Hidrolik güç iletim sitemleri a şağıda verildiği gibi iki temel bölümde irdelenmektedir. • Hidrodinamik güç iletimi • Hidrostatik güç iletimi a.Hidrodinamik güç iletimi Hidrodinamik tahriğin esası, hidrolik bir sıvının bir pompa tarafından hızlandırılması ve burada oluşturulan kinetik enerjinin bir türbin kanatç ıklarında mekanik enerjiye dönüştürülmesi tarzındadır. Sıvıdaki kinetik enerji uzun mesafelerde kay ıpsız iletilemedi ği için bu tahrik tarzında pompa ve turbin birbirlerine çok yak ın pozisyonda yerleştirilmektedirler. Bu tahrik tarzının kullanıldığı ekipmanlar endüstride hidrolik kavrama ve tork konvertör isimleriyle bilinirler. Şekil 23. Tork konvertörün genel görünüşü. Tork konvertörler ve hidrolik kavramalar otomobillerde, tarım araçlarında ve bir çok güç iletim sisteminde kullan ılmaktadırlar. Şekil 24. Tork konvertörün araç şanzumanı ile komple görünüşü. b.Hidrostatik güç iletimi Hidrostatik tahrikte pozitif deplasmanl ı bir pompa tarafından bir tanktan emilen hidrolik s ıvısı aktarma ve kontrol elemanları tarafından hidromotor ve silindirlere iletilir.Bu elemanlar da hidrolik enerji mekanik enerjiye dönü ştürülerek kullanılır. PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Şekil 25. Bir hidrolik güç iletim sisteminin genel görünü şü. Burada; 1-Yağ Deposu (Tank), 2-Filtre, 3-Pompa, 4-Basınç emniyet valfi, 5-Yön kontrol valfi, 6-Debi denetim valfi, 7-Çift etkili hidrolik silindir, 8-Elektrik motoru Hidrolikle güç iletimi sanayide iki temel uygulama biçiminde görülmektedir. Bunlar; a- Endüstriyel hidrolik. Endüstriyel hidrolik genellikle tak ım tezgahları gibi hareketsiz makinalarda kullan ılmaktadır. Şekil 26. Endüstriyel hidrolik güç iletim sistemlerinin genel yap ısı. b- Mobil hidrolik. Mobil hidrolik güç iletim sistemleri i ş makineleri, krenler gibi hareketli makinalarda uygulanmaktadır. Bu tür sistemlerde güç ünitesinin ve hidrolik valflerin yap ısı endüstriyel hidrolik uygulamalar ından farklıdır. PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Şekil 27.Bir mobil hidrolik güç iletim sisteminin genel yap ısı. Hidrolikle güç iletim sistemlerinde genel anlamda iki tür mekanizma kullan ılmaktadır. Bunlar, -Açık dolaşım sistemler : Hidrolik sıvı bir tanktan pompa ile emilir ve sistemde dola ştıktan sonra tekrar tanka döner (Şekil 28). Bu sistemlerin en belirgin özelli ği yön denetim valflerinin kullan ılmasıdır. Şekil 28. Açık dolaşım hidrolik güç iletim sistemi. -Kapalı dolaşım sistemler: Hidrolik sıvı kapalı bir devre içinde sürekli kullan ılır.Pompa çıkışından sisteme gönderilen sıvı sistemde dolaştıktan sonra pompa girişine döner.Ancak sistemde çeşitli nedenlerle sıvı eksilirse bir besleme pompas ı sistemdeki eksilmeyi telafi eder ( Şekil 29). Bu sistemlerde yön denetim valfleri kullan ılmamaktadır. PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Şekil 29. Kapalı dolaşım hidrolik güç iletim sistemi. 4.1.Hidrostatik tahrikte kullanılan elemanlar Pompalar: Şekil 30. Eksenel pistonlu bir pompan ın genel görünüşü. Hidrolik pompalar mekanik enerjiyi hidrolik enerjiye dönü ştürürler. Hidrolik pompaların milleri bir elektrik motoru veya bir içten yanmal ı motor tarafından döndürüldüğünde, depodaki akışkanı istenilen debide sisteme gönderir. Hidrolik güç iletim sistemlerinde yüksek bas ınç gereksinimlerini en ekonomik şekilde karşılayan pompalar pozitif deplasmanl ı tipte olanlardır. Bu pompaların milleri döndürüldüğünde iç yapılarında oluşan artan hacim bölgesindeki vakum etkisiyle, bir ya ğ tankından akışkan emilir ve sonrasında azalan hacim bölgesinde, emilen ya ğ sisteme basılır. Pompanın 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 bas ınçlar oluşabilir. Bir hidrolik sistemde direnç, d ışarıdan gelen yüklemeler , tesisatta ve hidrolik elemanlardaki iç sürtünmelerle oluşur. Silindirin yükü kald ırması esnasında oluşan basınç buna örnek gösterilebilir. Tasarımlarına göre çeşitli pompa tipleri mevcuttur. -Pompaların iç hacimlerinin de ğişkenliğine göre sınıflandırılmaları, a-Sabit deplasmanlı pompaların iç hacimleri de ğiştirilemez, sisteme bastıkları hidrolik miktarı döndürülme hızları ile orantılıdır. (Tek yöne dönebilen pompa) (Her iki yöne de dönebilen pompa) Şekil 31. Sabit deplasmanl ı pompaların sembollerle gösterili şi. PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com b-Değişken deplasmanlı pompalar; (Tek yöne dönebilen pompa) (Her iki yöne de dönebilen pompa) Şekil 32. Değişken deplasmanlı pompaların sembollerle gösterili şi. En çok kullanılan pozitif deplasmanl ı pompa tipleri; -Dişli pompalar : Ekonomiktirler, darbesiz sakin ortamlarda kullan ılırlar. a-Dıştan dişli pompa b-İçten dişli pompa Şekil 33. Dişli pompalar. -Paletli pompalar: En çok yüksek debi gereksinimlerinde yard ımcı pompa olarak tercih edilirler. Şekil 34. Paletli pompalar -Eksenel ve radyal pistonlu pompalar: İş makinalarında en çok tercih edilen pompa tipleridir. a-Eksenel pistonlu e ğik plakalı pompa b- Eksenel pistonlu eğik eksenli pompa c-Radyal pistonlu pompa Şekil 35. Pistonlu pompalar. Pompaların hesaplama ve seçimleri: Seçim için karakteristik değerler: Geometrik hacim: V g [cm 3 /dev] Çalışma basıncı: p D [bar] Pompa tahrik motor verileri: Motor gücü: N [kW] Motor devir sayısı: n [devir/dakika] PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.comHesap değerleri: p D = Q N t 600 . . h Burada: Q:devre debisi [lt/dak] t h :toplam verim (pompa için) v h :volümetrik verim(pompa için) Q= 1000 . . v g n V h Buna göre devrede çalışma basıncı abs p p p - D = abs p :Pompa emiş basıncı . Hidromotorlar: Şekil 36.Bir hidromotorun genel görünüşü Hidromotorlar giriş ve çıkışlarındaki basınç farkı yardımıyla, hidrolik enerjiyi mekanik enerjiye dönüştürürler. Pozitif deplasmanl ı olarak yapılan hidromotorların hem volumetrik verimleri ve hemde mekanik verimleri oldukça yüksektir. Tasarımlarına göre çeşitli hidromotor tipleri mevcuttur. -Hidromotorların iç hacimlerinin de ğişkenliğine göre sınıflandırılmaları, a-Sabit deplasmanlı hidromotorların iç hacimleri de ğiştirilemez, sistemden gelen hidrolik miktarı döndürülme hızları ile orantılıdır. (Tek yöne dönebilen hidromotor) (Her iki yöne de dönebilen hidromotor) Şekil 37. Sabit deplasmanl ı hidromotorların sembollerle gösterili şi. b-Değişken deplasmanlı hidromotorlar; (Tek yöne dönebilen hidromotor) (Her iki yöne de dönebilen hidromotor) PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.comŞekil 38. Değişken deplasmanlı hidromotorların sembollerle gösterili şi. En çok kullanılan hidromotor tipleri; -Dişli hidromotorlar : Ekonomiktirler, darbesiz sakin ortamlarda kullan ılırlar. Şekil 39. Dişli hidromotor. -Paletli hidromotorlar: Darbesiz çal ışma ortamlarında tercih edilirler. Şekil 40. Paletli hidromotor. -Eksenel ve radyal pistonlu hidromotorlar: İş makinalarında en çok tercih edilen hidromotor tipleridir. a- Eksenel pistonlu e ğik eksenli hidromotor c-Radyal pistonlu hidromotor Şekil 41. Pistonlu hidromotorlar. -Alçak devirli motorlar Hidrolik Silindirler Hidrolik silindirlerde motorlar gibi hidrolik enerjiyi mekanik enerjiye çevirirler. Hidrolik motorlardan farkı dairesel (dönme) hareketi yerine doğrusal (itme-çekme) hareketi sağlarlar. Silindirler içine gönderilen ya ğ basınç oluşturarak, silindirleri iter yada geri çeker. Şekil.42’de hidrolik silindirin iç yap ısı görülmektedir. PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Şekil 42. Hidrolik silindir Burada; 1- Piston kolu 11- Silindir borusu 21- Vidalı destek elemanı 2- Toz keçesi 12- Piston yataklama elemanı 22- Yastıklama ayar vidası 3- Piston kolu yataklaması 13- Piston keçesi 23- O-halka 4- O-halka 14- Sabitleme vidası 24- O-halka 5- Silindir kapağı (ön) 15- Yastıklama muylusu 25- Boğaz keçesi 6- Boğaz keçesi 16- Kapak (arka) 26- Somun 7- Sızıntı tahliye deliği 17- Giriş deliği 27- Bağlantı çubuğu 8- O-halka (teflon destekli) 18- Yastıklama burcu 28- Toz keçesi 9- Giriş deliği 19- Segman 10- O-halka 20- O-halka Hidrolik Silindir Çeşitleri 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 PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Tek Etkili Silindirler Bu silindirlerde hidrolik ak ışkanın etkisiyle tek yönlü hareket sa ğlanır. Silindirin ilk konumuna dönüşü ya dış yüklerin etkisiyle yada yay bask ısıyla gerçekleşir. Şekil.2.12’de tek etkili silindir görülmektedir. Şekil 43. Tek Etkili Silindirler Çift Etkili Silindirler Bu silindirlerde hidrolik ak ışkanın etkisiyle çift yönlü hareket sa ğlanır. Silindirin ilk konumuna dönüşü hidrolik akışkanın etkisiyle gerçekleşir. Şekil.2.13’de çift etkili silindir görülmektedir. Şekil 44. Çift Etkili Silindirler Teleskopik Silindirler Dar montaj alanı ve büyük kurs boylarının istendiği yerlerde teleskopik silindirler kullan ılır. Bu silindirlerde dezavantaj aç ılma esnasında giderek küçülen silindirlerin aç ılma hızının artmasıdır. Bu ise kapsamlı devreler ile önlenebilir. PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.comTRANSPORT TEKNİĞİ – 1 DERS NOTLARI Muharrem E. BOĞOÇLU – Ahmet SAĞIRLI C. Oktay AZELOĞLU 10 Şekil 45. Teleskopik silindirler Yastıklı Silindirler Silindir pistonları hareketleri sırasında strok sonuna kadar maksimum hıza ulaşırlar. Piston herhangi bir yük üzerinde, silindir strokunun sonuna yakla şırken oluşan darbeleri azaltmak amacıyla yastıklı silindirler kullan ılır. Yastıklama, pistonun aniden durmas ı sonucu oluşan mekanik ya da hidrolik darbeleri azaltır. Silidir elemanlar ında oluşabilecek aşınmaları en aza indirir. Strok sonunda piston hızını düşürebilmek için bo şalan yağın dar bir kesitten geçmesi sağlanır. Böylece silindir h ızı düşmüş olur. Bu kesit genelde ayarlanabilirdir. Şekil 46. Yastıklamalı hidrolik silindirler Hidromotorların hesaplama ve seçimleri: Seçim için karakteristik değerler: Geometrik hacim: V g [cm 3 /dev] Çalışma basıncı: p D [bar] Buna göre;hidromotor çıkış momenti; [M d ] M d = 100 . . 59 . 1 . hm g p V h D [Nm] Hidromotor çıkış devir sayısı: [n] n= g v V Q 1000 . . h [devir/dak] Burada; hm h =hidromotorun hidrometrik verimi v h =hidromotorun vulümetrik verimi Q=devre debisi [lt/dak] Devre çalışm basıncı p [bar] olduğuna göre PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.comTRANSPORT TEKNİĞİ – 1 DERS NOTLARI Muharrem E. BOĞOÇLU – Ahmet SAĞIRLI C. Oktay AZELOĞLU 11 abs p p p - = D Burada ; abs p :hidromotorun çıkışındaki karşı basınç değeri[bar] Hidrolik silindirlerin hesaplamaları: -Çalışma basıncı: p D [bar] p D = A F Burada: F:Silinidir itme kuvveti [daN] A:Basıncın etkidiği alan[cm 2 ] -Çalışma hızı: n [m/s] A G Q . = n Burada: Q:devre debisi[lt/dak] -Devre basıncı: p [bar] ,silindirde çalışma esnasında oluşan karşı basınç abs p [bar] ise abs p p p - = D olarak hesaplanır. -Hidrolik silindir borusu et kal ınlığı: e [daN/mm 2 ] e= 2 D [ 1 - - + p p em em s s ] Burada: D: silindir borusu iç çapı [mm] em s :silindir borusu emniyetli çekme gerilmesi [daN/mm 2 ] p :devre basıncı [daN/mm 2 ] Hidrolik silindir burkulma hesab ı: (Eulere göre) S.F ‡ 2 2 . . K S E I p şartı sağlanmalıdır. Burada: PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.comTRANSPORT TEKNİĞİ – 1 DERS NOTLARI Muharrem E. BOĞOÇLU – Ahmet SAĞIRLI C. Oktay AZELOĞLU 12 S:Emniyet katsayısı (2.5 » 3.5 arasında alınır) F:Silindir itme kuvveti (N) E:Elastisite modülü (çelik için @ 2,1.10 5 N/mm 2 ) I :Atalet momenti I= 4 d p /64 mm 4 (dairesel kesitlerde) d=çap(mm) S K :Burkulma boyu (mm) Valfler; Valfler devrelerde ,fonksiyonel özellikleri ve büyüklüklerine ba ğlı olarak kullanılırlar. Şekil 42. Çeşitli valflerin genel görünü şleri. Endüstriyel hidrolik uygulamalar ında valfler doğrudan birbirlerine ba ğlanmayıp, valf adaları metal kütükler yardımıyla oluşturulmaktadır.Halbuki mobil hidrolikte araçlardaki yer darl ığı sebebiyle valfler doğrudan birbirlerine ba ğlanarak daha küçük hacimli konstrüksiyonlar olu şturulmaktadır. Valflerin büyüklüklerinin seçiminde devre debisi ve çal ışma basıncı esas alınır.Buna göre kataloglardan seçim yapılır. İkaz şekillerine göre valfler a şağıdaki isimlerle an ılırlar; -Aç-kapa ikazlı (selenoid) valfler.(Basamak fonksiyonu şeklinde ikaz); Küçük kütleli ve/veya alçak hızlı sistemlerde uygundur. -Manuel ikazlı valfler; Oransal ve servovalflere ekonomik alternatif olarak kullan ılmaktadır. -Oransal ikaz; Yüksek hızlarda çalışan büyük kütleli sistemlerde kullan ılmaktadır. Fonksiyonel özelliklerine göre valfler en çok a şağıdaki çeşitlerde rastlanabilir; PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.comTRANSPORT TEKNİĞİ – 1 DERS NOTLARI Muharrem E. BOĞOÇLU – Ahmet SAĞIRLI C. Oktay AZELOĞLU 13 -Yön denetim valfleri:Ak ışkanın devrede akış hareketinin başlatılması durdurulması veya yönünün değiştirlmesi için kullan ılır. -Basınç denetim valfleri:Hidrolik sistemin tamam ına veya bir bölümündeki bas ıncı denetlemek amacıyla kullanılır. -Akış denetim valfleri:Hidrolik sistemin tamam ına veya bir bölümüne pompan ın bastığı akışkan debisini ayarlamak amac ıyla kullanılmaktadırlar. PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com