Hidrolik Silindir ve Görevleri

Hidrolik Silindir ve Görevleri

Hidrolik Silindirlerin Görevleri

Hidrolik sistemlerde doğrusal hareket elde etmek için kullanılan devre elemanlarıdır. Hidrolik enerjiyi doğrusal olarak mekanik enerjiye dönüştüren elemanlardır. Düzenli biçimde ileri - geri hareket ederek çalışırlar. Bildiğimiz kamalı dişli çarklı biyel – manivelalı mekanik doğrusal hareketleri hidrolik sistemlerde basınçlı akışkanın gücü ile alternatif doğrusal harekete dönüştürürler.

Hidrolik Silindirin Elemanları

Bir hidrolik silindirin elemanları Şunlardır.
Ø Silindir gömleği
Ø Piston
Ø Piston kolu
Ø Sızdırmazlık elemanları
Ø Kapaklar
Ø Silindir gömleği:
· Yapısı:
Kullanıldıkları yerin özelliklerine göre dökme çelik, dökme demir ve alaşımlı çelik borulardan imal edilir. Soğuk çekilmiş boruların iç yüzeyleri taşlanarak honlama işlemine tabi tutulursa silindir gömleği olarak kullanılması mümkündür. Silindir gömlekleri hangi malzemeden yapılırsa yapılsın iç yüzeyi iyi işlenmiş ve honlanmış olmalıdır. Verim alabilmek için silindir gömleği ile piston arasındaki sürtünme en aza indirilmelidir. Aksi halde sızdırma ve kaçaklardan dolayı verim düşer.

Hidrolik silindirlerde gömlek et kalınlığı hesabı silindir içinde meydana gelebilecek en yüksek çalışma basıncına göre yapılır.
Boruların et kalınlığı hesabı
Enine kesitine göre
Boyuna kesitine göre, olmak üzere iki Şekilde hesaplanır.

Boyuna kesitine göre hesaplanarak bulunan et kalınlığı, enine kesite göre hesaplanarak bulunan et kalınlığı hesabına göre daha dayanıklıdır. Bu nedenle boyuna kesitine göre hesaplanan et kalınlığına göre yapılan silindirler gömlekleri daha dayanıklı ve garantilidir. Silindir gömleği et kalınlığı hesabı yapılırken korozyona karşı dayanım için korozyon payı olarak (C) gibi bir sabit sayı çıkan sonuca eklenir.

Piston
Silindirin iç kısmında piston koluna monte edilmiş daire kesitli bir elemandır. Genellikle alüminyum alaşımdan, prinç bronzdan yapılırlar. Dökme demir veya çelikten yapılmış olanları da vardır. Piston çevresine yerleştirilen ve çeşitli profil ve tipte olan sızdırmazlık elemanları pistonun silindir içinde daha kolay hareket etmesini sağlar.

Pistonlar silindir içinde meydana gelebilecek basınca dayanıklı olmalıdır. Pistonlarda meydana gelecek itme kuvveti sayesinde piston kolu hareket eder ve doğrusal hareket elde edilir. Piston kolu pistonun bir tarafında ya da her iki tarafında olabilir. Bu durumda itme kuvvetleri değişir. Eğer piston kolu tek taraflı ise silindir içerisinde pistonun bir tarafı ile diğer tarafı arasında hacim farklılığı meydana gelir. Bu da sıkıştırılmış yağın basıncını etkiler ve dolayısıyla pistonun her iki yöndeki hareketi esnasında üreteceği itme kuvveti farklı olur.
Piston Kolu
Piston kolu, piston tarafından üretilen ve doğrusal hareketi ileten çelikten yapılmış silindir çubuktur. Piston kolu burkulma kuvvetlerine dayanıklı alaşımlı çelikten yapılır. Piston kolu dış yüzeyi taşlanmış olarak işlenmelidir. Piston kolu hareketi sırasında yataklı durumda bulunduğu kapaklar ile piston kolu arasında sürtünme kuvveti meydana gelir. Bu durum hidrolik silindirin verimini düşürür. Pistonun kollarının çapı ve boyu burkulmaya (flambaj) zorlanan makine elemanlarının boy ve çap hesaplarına göre yapılır. L=Piston boyu (cm) F=Pistonu burkulmaya zorlayan kuvvet (kg) EMK=Emniyet kat sayısı D=Piston kolu çapı (cm) Fk=Piston kolunu burkulmaya zorlayan kritik kuvvet (kg)

Hidrolik Silindirin Çeşitleri

Tek etkili silindir

Çift etkili silindir

Özel silindir

Çift kollu silindir

Teleskopik silindir

Tandem silindir

Döner silindir (açısal motor)

Tek etkili silindir

Akışkanın pistona tek taraftan etki ettiği silindir türüdür. Piston bir yöne doğru akışkan tarafından hareket ettirilirken, geri dönüş yay ya da ağırlık yardımıyla gerçekleşir. Tek etkili silindirler çift etkili silindire benzer ve çok fazla kullanılmaz.

Silindir içine akışkan girişi için 1 adet giriş deliği bulunur. Sızıntı yapan akışkanın tahliyesi ve silindir içine havanın girip çıkabilmesi için diğer tarafta küçük çaplı bir delik kullanılır.

Çift etkili silindir

Akışkanın pistona her iki yönden etki ettiği silindir türüdür. Silindirin iki yöndeki hareketi akışkan tarafından sağlanır. Bu tür silindirler hem ileri giderken hem de geri gelirken iş yapabilir. Silindir uygulamalarının tamamına yakınında çift etkili silindirler kullanılır. Kursları, 5000 mm uzunluğa kadar arttırılabilir.

Bir silindirin çalışabilmesi için iki şart gereklidir. Birinci şart; pistonu ileri ya da geri iten bir kuvvettir (yükün etkisiyle ya da akışkan basıncıyla oluşur). İkinci şart ise; akışkan tahliyesidir. Bu iki şarttan birisi gerçekleşmezse silindir hareket etmez. Silindire giren ya da silindirden çıkıp tanka kadar giden hatta kısıtlama varsa, yani akışkan debisi düşükse (örneğin, borularda ezilme, tıkanma vb. nedenlerden dolayı), silindir hızının azaldığı görülür.

Piston kolu bir yere sabitlenmediği sürece silindirde hareketli parçalar, piston ve piston koludur. Bundan sonraki konularda silindir ileri gitti ya da geri Şeklinde yapılan ifadelerden, pistonun ve piston kolunun hareket ettiği anlaşılmalıdır.

Özel silindirler

Çift kollu silindir: Piston kolundan dolayı pistonun her iki bölgesindeki alanlar ve hacimler farklıdır. Bu durum silindirin itme kuvvetlerini etkilediği gibi silindirin ileri ve geri hızlarının da farklı olmasına yol açar. Bazı uygulamalarda itme kuvvetleri ve silindir hızlarının her iki yönde aynı olması istenir. Böyle durumlarda her iki tarafta piston kolu olan silindirler kullanılır.

Teleskopik silindir: Yüksek kursların elde edilmesi amacıyla kullanılır. iç içe geçen farklı çaptaki çok sayıda silindirden oluşur. Silindirler dışarı çıktıkça sırayla pistonlar açılır. Kapanırken, silindirler birbirlerinin içine girer. Böylece çok az yer kaplarken çok fazla kurs elde etmek mümkündür. Endüstriyel sistemlere nazaran iş makinelerinde daha sık kullanılır.

Bu silindirlerin itme kuvveti hesaplanırken en küçük çaplı silindir çapı dikkate alınır. Genelde tek etkili yapılmalarına rağmen çift etkili olarak da kullanılır. Yük kamyonlarının kasalarının yukarı kaldırılması vb. yerlerde kullanılır.  

 Döner silindir: Döner tabla, robot vb. yerlerde gereken açısal hareketlerin elde edilmesinde kullanılır. Endüstriyel uygulamalarda 900 ve katları Şeklinde açısal hareketlere gerek duyulur. En fazla kullanılan açısal hareket ise 1800'dir. Döner silindirlere açısal motor ya da salınımlı

motor adı da verilmektedir. Dişli ya da kanatlı türde yapılır.

Tandem silindir: Mevcut bir hidrolik devrede bir silindirin itme kuvvetini önemli oranda arttırabilmek için silindir çapı ya da basıncını yükseltilmesinden başka seçenek yoktur. Basıncın arttırılması pompanın değiştirilmesini gerektirir. Silindir çapının büyütülmesi ise boyutlarını arttıracağı için yer sorunu yaratır.

Silindirlerin itme kuvvetlerini arttırmak için tandem silindir adı verilen özel bir silindir türü kullanılır. Bu silindirler, kursları eşit birden fazla silindirin uç uca eklenmesiyle oluşturulur. Silindir sayısına bağlı olarak giriş ve çıkış sayısı ve itme kuvveti artar.  

Fı= I. Silindirin itme kuvveti (Newton) A1= Silindir çapı (mm) P= Basınç (Bar) r 1= I. Silindirin verimi F2= II. silindirin itme kuvveti (Newton) A2= II. silindirin alanı (mm ) P= Basınç (Bar) r|2= II. silindirin verimi Silindirin itme kuvvetine F1, II. silindirin itme kuvvetine F2 dersek; tandem silindirin itme kuvveti, F toplam =Fi+F2 olur. Bu da gösteriyor ki silindir çapı ve basınç değiştirilmeden silindirin itme kuvveti önemli oranda arttırılmıştır.

Silindirlerde Piston İtme Kuvveti

Hidrolik silindirlerde pistona giren basınçlı sıvı, piston yüzeyine kuvvet uygular. Bu kuvvet piston yüzeyinin büyüklüğüne bağlı olarak değişir. Piston kesit alanı küçüldükçe meydana gelen kuvvet küçülür. Pistonun çalışması esnasında verim kaybı da olabileceğinden hesaplamaları ona göre yapmak gerekmektedir. Tek kollu silindirlerde iki tarafın kesit alanları farklıdır. Giriş tarafındaki itme kuvveti (F1) büyük olacaktır.