Hidrolik kelimesi yunanca da su anlamına gelen Hydro kelimesinden gelmektedir. Günümüzde hidrolik nedir deyince sıvılar yardımıyla hareket ve kuvvetlerin üretimi, kumandası anlaşılmaktadır. Buradan hareketle hidroliğin tanımı; sıkıştırılamaz özellikteki akışkanların kullanıldığı, akışkan basıncının, debisinin ve yönünün kontrol edilebildiği ve elde edilen bu enerji ile doğrusal, dairesel ve açısal hareketlerin üretildiği sistemlere hidrolik sistemler denir.
Hidroliğin Avantajları:
- Küçük hacimli elemanlar ile büyük kuvvetler ve momentler elde edilir ve iletilebilir.
- Elemanlar uzaktan iyi kumanda edilir. (Çoğunlukla elektrik ile)
- Azami yük altında, durağan halden hareketli hale kolay geçirilebilir.
- Hız, kuvvet ve moment, kademesiz olarak kolay ayarlanabilir.
- Uygun elemanlar kullanılarak, hareketin yönü çabuk değiştirilebilir.
- Sistem aşırı yükten kolaylıkla korunabilir.
- Hareketin kontrolü, çok hassas bir şekilde sağlanır.
- Gazlar yardımıyla az miktarda enerji depolanır.
- Sistem kendi kendini yağlar ve soğutur. Uzun ömürlüdür.
- Titreşimsiz ve düzenli hareket elde edilir.
- Hidrolik sistem gürültüsüz çalışır.
- Hidrolik sistemler birkaç noktadan emniyete alınırlar.
Hidroliğin Dezavantajları:
- Kirli ortam oluştururlar
- Elemanlar pahalıdır
- Yüksek basınç nedeniyle tehlike vardır
- Sistemin ve yağın kirlenmesi problemi vardır
- Sistem sıcaklığa karşı duyarlıdır.
Hidroliğin uygulama alanları:
Hidrolik hemen hemen bütün alanlara girmiştir. Uygulama alanlarını aşağıdaki gibi sıralayabiliriz:
- Endüstriyel Alanlarda:
- Takım tezgahlarının yapımında
- Ağır sanayi makinelerinde
- Pres ve çeşitli kaldırıcılarda
- Plastik enjeksiyon makinelerinde
- Demir Çelik ve Madencilikte:
- Çelik haddehanelerinde
- Maden ocaklarında
- Hareketli hidrolik araçlarda
- Yol, inşaat ve kazı makinelerinde
- Tarım makinelerinde
- Taşıtlarda
- Trenlerde
- 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
- Enerji üretiminde:
- Enerji santallerinde
- Barajlarda
- Türbinlerde
Basit bir hidrolik devre şemasını inceleyelim:
Devrede kullanılan elemanları kısaca tanımlamaya çalışalım.
1 numaralı eleman: Çift etkili hidrolik silindir:
Hidrolik akışkanın pistona çift yönden etki ettirildiği silindir çeşididir. Pistonun ileri ve geri hareketi basınçlı akışkan yardımıyla sağlanır. Genellikle her iki yönde iş istendiği için, en sık kullanılan silindir çeşididir.
2 numaralı eleman: Çekvalfli akış kontrol valfi:
Her iki yöndeki akışa izin verir. Aşağıdan yukarıya doğru giden akışkan çekvalften geçemeyeceği için kısma etkisi yapılan kesitten miktarı azaltılarak geçer. Diğer yönden gelen akışkan çekvalfi açarak rahatça geçer. Bu tür valfler silindirlerin geri konumuna hızla gelmesi için kullanılır.
3 numaralı eleman: Akış kısma valfi:
Hidrolik sistemlerde debi miktarını ayarlamak amacıyla kullanılan valftir. Akış miktarını değiştirilerek silindirlerin hızını, motorların devir sayısını ayarlayabiliriz. Akış kontrol valfleri önemli ölçüde basınç düşümüne sebep olur, bu nedenle büyük oranlarda ısı açığa çıkar. Ayar vidası yardımıyla akış kesiti değiştirilerek debi miktarı ayarlanır.
4 numaralı eleman: 4/3 Yön kontrol valfi:
Çift etkili silindirlerin ileri-geri hareket ettirilmesinde kullanılır. Genelde hidrolik sistemlerde kullanılır. Pnömatikte kullanımı yok denecek kadar azdır. Valfin üç adet konumu ve 4 adet girişi mevcuttur. 4/3 deki gösterimde buradan geliyor.
5 numaralı eleman: Elektrik motoru:
Elektrik motorları elektrik enerjisini mekanik enerjisine çeviren elemanlardır. Bu dönme enerjisi ara bağlantı elemanları vasıtasıyla hidrolik pompalara altarılır.
6 numaralı eleman: hidrolik pompa:
Hidrolik depoda bulunan akışkanı istenilen basınç ve debide sisteme gönderen devre elemanıdır. Pompalar, mekanik enerjiyi hidrolik enerjiye dönüştürür. Hidrolik pompa dönme hareketini genelde 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 oluşur.
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. Oluşan 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 belirler.
Hidrolik sistemlerde kullanılan pompalar aşağıda belirtilmiştir:
- Dişli pompalar:
- Dıştan dişli
- İçten dişli
- İçten eksantrik dişli
- Baletli pompalar
- Pistonlu pompalar
- Eksenel pistonlu
- Eğik gövdeli
- Eğik plakalı
- Radyal pistonlu
- Pistonlu el pompaları
7 numaralı eleman: Hidrolik depo:
Hidrolik akışkanı depolayan, çalışma şartlarına uygun şekilde hazırlayan devre elemanlarına depo(tank) adı verilir. Isınan hidrolik akışkanın kolayca soğutulması için deponun alt kısmı hava akımı oluşturacak şekilde dizayn edilmelidir. Depoya dönen akışkanın dinlenmeden emilmesini önlemek için,dinlendirme levhası konulmalıdır. Depo kapasitesi, hidrolik sisteme gerekli olan akışkan miktarına ve dağıtım sisteminin büyüklüğüne göre seçilir. Pratik olarak pompa debisinin 3-5 katı kadar alınabilir.
Hidrolik depoda olması gereken özellikler:
- Sıcaklığı artan akışkanın soğutulması için depo tabanı hava sirkülasyonu oluşturacak 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 1.5xd kadar olmalıdır. (d:boru çapı)
- Depo içindeki akışkanın seviyesi rahatlıkla görülmelidir.
- Depo içine kirletici maddelerin girmesi önlenmelidir.
- Emiş ve dönüş kolaylığını sağlamak için boru uçları 30-45 derece açı ile kesilmelidir.
- Maksimum akışkan seviyesi ile depo tavanı arasında yeterli boşluk bırakılmalıdır. (akışkan içindeki havanın dışarı atılabilmesi için)