Hidrolik Nedir? Sistem

Hidrolik nedir: Akışkanların mekanik özelliklerini inceleyen bir bilim dalıdır. Kelime anlamı, lâtince su anlamındaki hydor kelimesinden türetilmiştir.

Hidrolik Sistem Ne işe Yarar?

Hidrolik sistemlerde sıkıştırılamaz özellikteki akışkanlar kullanılır. 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.

Hidrolik Sistem Ne İçin Kullanılır?

Hidrolik sistemler yüksek bir güç yoğunluğunun gerekli olduğu durumlarda kullanılır. Yada hızlı bir şekilde yük ihtiyaçlarının olduğu yerlerde kullanılır. Ekskavatörler gibi mobil ekipman ve pres gibi endüstriyel sistemlerde geçerlidir.

Rüzgar enerjisi türbinlerinde, eğim ve fren kontrolü için hidrolik kullanılır. Bazı durumlarda, kapaklar ve vinçler gibi farklı yardımcı sistemler de hidrolik sistemlerle çalıştırılır.

Hidrolik Sistem Nedir?

Bir mekanizmayı basınçlı akışkan gücü iletimi ile çalıştıran elemanların oluşturduğu yapıya, hidrolik sistem denir. 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.

Sistemdeki hidrolik pompa, yağı depodan emerek sisteme etki basıncı ile yönlendirir. Sistem basıncı istenen değerden yüksek ise, basınç ayar valfin’ den depoya geri döner. Bu sayede sistem emniyete alınır. Hidrolik pompa tarafından yağ yön kontrol valfine gönderilir. Buradan da kullanıcı elemanlara (hidrolik silindir, hidrolik motor vb.) yönlendirilir.

Hidrolik yağ akış debisi ve basıncı ile hareket eden kullanıcı eleman, bağlı olduğu makineyi çalıştırır. Makinenin (mekanizmanın) hızı, akış kontrol valfinden geçen yağın debi ayarı ile değiştirilebilir. Kullanıcı elemanın ileri geri hareketini sağlamak için yağın gidiş ve dönüş yolları, sıra ile yön kontrol valfi tarafından değiştirilir.

Hidrolik devrenin ana kısımları:

• Kullanıcı Elemanlar (Silindir – Hidrolik Motor vb.)
• Aksesuarlar,
• Göstergeler
• Pompa
• Valfler
• Depo (Tank) Boru – Hortum- Bağlantı elemanları
• Sızdırmazlık elemanları
• Filtreler
• Akümülâtörler Soğutucu

Hidrolik Sistem Çalışma Prensibi

İş makineleri vinçler, kamyonlar, asansör sistemleri gibi. Bunlar bir kol ve onu iten, yönlendiren küçük bir başka kol mekanizmasından oluşmaktadır. Motor sistemleri dışında temel hareket ve güç sağlayan kısımları hidrolik sistemlerdir.

Hidrolik sistemde iç içe iki silindirin, hava ve sıvı sızdırmadan hidrolik sıvısı ile hareket ettirilmesidir. Geniş bir pompa yardımı ile dar yapılı hidrolik silindirleri tonlarca ağırlığı itebilecek şekilde güç sağlamaktadır. Tonlarca ağırlığı kaldıran dev vinçlerin kollarını hareket ettiren 1 veya 2 tane hidrolik sistem vardır.

Bu silindirik uzun borular bir pompa ile itilerek iç kısmını dolduran hidrolik sıvısı sayesinde yapmaktadır. Ayrıca uzaktan kontrol avantajı ve az yer kaplaması ile tam bir tasarım harikasıdır. Sıvı olarak genelde yağ kullanılır. Bilindiği gibi sıvıların sıkışma durumu söz konusu değildir. Sıvıların sıkışmaması özelliği bu sistemin temelini oluşturur ve hava veya başka gazlara oranla çok daha güvenilir olmaktadır. Eğer esnek bir sistem(yay mekanizması) oluşturulması istenilseydi sıvı yerine herhangi bir gaz kullanımı daha uygun olurdu.

Hidrolik sitemler sıvıyı depo eden bir bölüm ve buraya basınç uygulayan düşük enerjili başka bir sistem ile çalışmaktadır. Ana depoda basınç yapan silindirik sistem, itici güç yapan diğer sitemden daha geniş bir yüzeye sahip olmalıdır. Genişlikten dara doğru giden sıvı daha etkin ve kontrollü bir basınç uygulamaktadır.

Hidrolik Sistemin Avantajları

• Sessiz 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.

Dezavantajları

• Hidrolik akışkanlar, yüksek ısıya karşı duyarlıdır. Akışkan sıcaklığı 50°C’ yi geçmemelidir.
• Hidrolik devre elemanlarının bağlantıları sağlam ve sızdırmaz olmalıdır. Bu da fiyatları etkilemektedir.
• 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 enerji ile doğrusal, dairesel ve açısal sistemlere hidrolik sistem denir. Akışkan olarak basınçlı havanın kullanıldığı sistemlere pnömatik sistemler denilir. Hidrolik, büyük kuvvetlerin istendiği ve gücün ön planda olduğu yerdir. 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.

Uygulama alanları şunlardır:

Enerji Üretiminde

• Enerji santralleri
• Barajlar
• Türbinler

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

Hidrolik Devre Şemasında 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 izin 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 elemanıdır. 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 oluşturmaz. Akışkan hidrolik sistemde bir engelle karşılaştığında basınç meydana gelir.

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 oluşur. Böylece 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 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 oluşturacak 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.