Hidrolik makineler - Hydraulic machinery

Bu makale güç makineleri hakkındadır. Su yönetimiyle ilgili inşaat mühendisliği için bkz. Hidrolik .
"Hidrolik ekipman" burada yönlendirir. Direnç için hidrolik silindir kullanan egzersiz ekipmanı için, bkz. Direnç eğitimi .
Basit bir açık merkezli hidrolik devre.
Bir ekskavatör ; ana hidrolik: Bom silindirleri, döner tahrik, soğutucu fan ve paletli tahrik
Bir şanzımanda kuvvet ve tork artışı/azalması için mekanikle karşılaştırıldığında hidrolik kullanmanın temel özellikleri.

Hidrolik makineler , iş yapmak için sıvı akışkan gücü kullanır. Ağır inşaat araçları yaygın bir örnektir. Bu tip makinelerde hidrolik akışkan , makine boyunca çeşitli hidrolik motorlara ve hidrolik silindirlere pompalanır ve mevcut dirence göre basınçlandırılır. Akışkan, kontrol vanaları tarafından doğrudan veya otomatik olarak kontrol edilir ve hortumlar, tüpler veya borular aracılığıyla dağıtılır.

Hidrolik sistemler, pnömatik sistemler gibi , kapalı bir sistem içindeki bir akışkana uygulanan herhangi bir basıncın bu basıncı her yere ve her yöne eşit olarak ileteceğini belirten Pascal yasasına dayanır . Bir hidrolik sistem , akışkan olarak sıkıştırılabilir bir gaz yerine sıkıştırılamaz bir sıvı kullanır .

Hidrolik makinelerin popülaritesi, küçük tüpler ve esnek hortumlar aracılığıyla aktarılabilen çok büyük miktarda güç ve bu gücü kullanabilen yüksek güç yoğunluğu ve geniş aktüatör yelpazesi ve bu gücün muazzam şekilde çoğalmasından kaynaklanmaktadır. nispeten geniş alanlara basınç uygulanarak elde edilebilir. Dişli ve şaft kullanan makinelerle karşılaştırıldığında bir dezavantajı, herhangi bir güç aktarımının borulardan geçen sıvı akışının direnci nedeniyle bazı kayıplarla sonuçlanmasıdır.

Tarih

Joseph Bramah hidrolik presin patentini 1795'te aldı. Bramah'ın dükkanında çalışırken Henry Maudslay bir kap deri ambalaj önerdi. Üstün sonuçlar ürettiği için, hidrolik pres sonunda metal dövme için buharlı çekicin yerini aldı .

Bireysel buhar motorları için pratik olmayan büyük ölçekli güç sağlamak için merkezi istasyon hidrolik sistemleri geliştirildi. İngiliz limanlarında ve Avrupa'nın başka yerlerinde vinçleri ve diğer makineleri çalıştırmak için hidrolik güç kullanıldı. En büyük hidrolik sistem Londra'daydı. Bessemer çelik üretiminde hidrolik güç yoğun olarak kullanılmıştır . Hidrolik güç ayrıca asansörler için, kanal kilitlerini çalıştırmak ve köprülerin döner bölümlerini çalıştırmak için kullanıldı. Bu sistemlerden bazıları yirminci yüzyıla kadar kullanımda kaldı.

Harry Franklin Vickers , ASME tarafından "Endüstriyel Hidroliğin Babası" olarak adlandırıldı .

Kuvvet ve tork çarpımı

Hidrolik sistemlerin temel bir özelliği, birbirine bağlı iki silindirdeki etkin alanları değiştirerek veya mekanik dişlilere veya kollara ihtiyaç duymadan giriş ve çıkış arasındaki mesafeden bağımsız olarak kuvvet veya tork çarpımını kolay bir şekilde uygulayabilmesidir. bir pompa ve motor arasındaki efektif yer değiştirme (cc/dev). Normal durumlarda, bir ekskavatör için bom hareketleri ve paletli tahrikler gibi optimum makine tasarımları için hidrolik oranlar mekanik bir kuvvet veya tork oranı ile birleştirilir.

Örnekler
Birbirine bağlı iki hidrolik silindir

Silindir C1 yarıçapı bir inçtir ve silindir C2 yarıçapı on inçtir. C1'e uygulanan kuvvet 10 lbf ise , C2 tarafından uygulanan kuvvet 1000 lbf'dir çünkü C2'nin alanı ( S  = π r ²) C1'den yüz kat daha büyüktür . Bunun dezavantajı, C2'yi bir inç hareket ettirmek için C1'i yüz inç hareket ettirmeniz gerektiğidir. Bunun için en yaygın kullanım, küçük çaplı bir pompa silindirinin büyük çaplı kaldırma silindirine bağlandığı klasik hidrolik krikodur .

Pompa ve motor

10 cc/dev deplasmanlı bir hidrolik döner pompa, 100 cc/dev'lik bir hidrolik döner motora bağlanırsa, pompayı çalıştırmak için gereken şaft torku, motor şaftında mevcut olan torkun onda biridir, ancak şaft hızı (dev/dak) motor için de pompa mili hızının sadece onda biridir. Bu kombinasyon aslında silindir örneğiyle aynı tipte bir kuvvet çarpımıdır, sadece bu durumda doğrusal kuvvet, tork olarak tanımlanan bir döner kuvvettir.

Bu örneklerin her ikisi de genellikle belirli bir hidrolik "dişli oranı" içeren bir hidrolik transmisyon veya hidrostatik transmisyon olarak adlandırılır .

Hidrolik devreler

Hidrolik devre, sıvıyı taşıyan birbirine bağlı bir dizi ayrı bileşenden oluşan bir sistemdir . Bu sistemin amacı, akışkanın nereye aktığını kontrol etmek (bir termodinamik sistemdeki bir soğutucu borular ağında olduğu gibi) veya akışkan basıncını kontrol etmek (hidrolik yükselticilerde olduğu gibi) olabilir. Örneğin, hidrolik makineler, ağır yükleri hareket ettirmek için hidrolik devreleri ( hidrolik sıvının basınç altında, hidrolik pompalar , borular, borular, hortumlar, hidrolik motorlar , hidrolik silindirler vb. aracılığıyla itildiği ) kullanır. Bir akışkan sistemini ayrık bileşenler açısından tanımlama yaklaşımı, elektrik devresi teorisinin başarısından ilham almıştır . Nasıl elektrik devresi teorisi elemanlar kesikli ve doğrusal olduğunda çalışıyorsa, hidrolik devre teorisi de en iyi şekilde elemanlar (borular veya iletim hatları gibi pasif bileşenler veya güç paketleri veya pompalar gibi aktif bileşenler ) ayrık ve doğrusal olduğunda çalışır. Bu genellikle, hidrolik devre analizinin, kimyasal proses akış sistemlerinde veya mikro ölçekli cihazlarda bulunduğu gibi, ayrı pompalara sahip uzun, ince borular için en iyi sonucu verdiği anlamına gelir.

Devre aşağıdaki bileşenleri içerir:

Hidrolik sıvının iş yapabilmesi için aktüatöre ve/veya motorlara akması ve ardından bir rezervuara geri dönmesi gerekir. Akışkan daha sonra filtrelenir ve yeniden pompalanır. Hidrolik akışkanın izlediği yola , birkaç türü olan hidrolik devre denir .

  • Açık merkez devreleri , sürekli bir akış sağlayan pompaları kullanır. Akış, kontrol vanasının açık merkezinden tanka geri döndürülür ; yani kontrol valfi merkezlendiğinde, tanka açık bir dönüş yolu sağlar ve akışkan yüksek bir basınca pompalanmaz. Aksi takdirde, kontrol vanası çalıştırılırsa, akışkanı bir aktüatöre ve tanka yönlendirir. Pompa sabit bir çıkışa sahip olduğundan, sıvının basıncı herhangi bir direnci karşılayacak şekilde yükselecektir. Basınç çok yükselirse, sıvı bir basınç tahliye valfi aracılığıyla tanka geri döner . Birden fazla kontrol vanası seri olarak istiflenebilir [1] . Bu tip devre, ucuz, sabit deplasmanlı pompalar kullanabilir.
  • Kapalı merkez devreler , herhangi bir valf çalıştırılsın veya çalıştırılmasın, kontrol valflerine tam basınç sağlar. Pompalar, operatör bir valfi çalıştırana kadar çok az hidrolik sıvı pompalayarak akış hızlarını değiştirir. Bu nedenle valfin makarası, depoya açık bir merkez dönüş yoluna ihtiyaç duymaz. Paralel düzende birden fazla valf bağlanabilir ve sistem basıncı tüm valfler için eşittir.
Açık çevrim ve kapalı çevrim devreleri

Açık çevrim devreleri

Açık döngü: Pompa girişi ve motor dönüşü (yön valfi aracılığıyla) hidrolik tanka bağlıdır. Döngü terimi geri besleme için geçerlidir; daha doğru terim açık ve kapalı "devre"dir. Açık merkez devreleri, sürekli bir akış sağlayan pompaları kullanır. Akış, kontrol vanasının açık merkezinden tanka geri döndürülür; yani kontrol vanası merkezlendiğinde tanka açık bir dönüş yolu sağlar ve akışkan yüksek bir basınca pompalanmaz. Aksi takdirde, kontrol vanası çalıştırılırsa, akışkanı bir aktüatöre ve tanka yönlendirir. Pompa sabit bir çıkışa sahip olduğundan, sıvının basıncı herhangi bir direnci karşılayacak şekilde yükselecektir. Basınç çok yükselirse, sıvı bir basınç tahliye valfi aracılığıyla tanka geri döner. Çoklu kontrol valfleri seri olarak istiflenebilir. Bu tip devre, ucuz, sabit deplasmanlı pompalar kullanabilir.

Kapalı çevrim devreleri

Kapalı çevrim: Motor dönüşü doğrudan pompa girişine bağlıdır. Alçak basınç tarafındaki basıncı korumak için devrelerde, düşük basınç tarafına soğutulmuş ve filtrelenmiş yağ sağlayan bir şarj pompası (küçük bir dişli pompası) bulunur. Kapalı çevrim devreler genellikle mobil uygulamalarda hidrostatik iletimler için kullanılır. Avantajlar: Yön valfi yoktur ve daha iyi tepki verir, devre daha yüksek basınçla çalışabilir. Pompa dönüş açısı hem pozitif hem de negatif akış yönünü kapsar. Dezavantajları: Pompa, başka herhangi bir hidrolik işlev için kolay bir şekilde kullanılamaz ve sınırlı yağ akışı değişimi nedeniyle soğutma sorun olabilir. Yüksek güçlü kapalı çevrim sistemleri, artırılmış soğutma ve filtreleme için pompa ve motordan gelen temel kaçak akıştan çok daha fazla akışı değiştirmek için genellikle devrede monte edilmiş bir 'flush-valf'e sahip olmalıdır. Motor mahfazasının kendisinde dönen yağ için bir soğutma etkisi elde etmek için, yıkama valfi normalde motor mahfazasına entegre edilmiştir. Motor hızları maksimum araç hızında 4000-5000 dev/dak veya daha fazlasına ulaşacağından motor gövdesindeki dönme etkilerinden ve bilyalı yataklardaki kayıplardan kaynaklanan kayıplar önemli olabilir. Sızıntı akışı ve ekstra yıkama akışı, şarj pompası tarafından sağlanmalıdır. Bu nedenle, şanzıman yüksek basınçlar ve yüksek motor hızları için tasarlanmışsa, büyük bir şarj pompası çok önemlidir. Yüksek yağ sıcaklığı, örneğin makineyi bir iş yerinden diğerine taşırken, yüksek araç hızlarında uzun süreler boyunca hidrostatik şanzımanlar kullanıldığında genellikle büyük bir sorundur. Uzun süreler boyunca yüksek yağ sıcaklıkları şanzımanın ömrünü önemli ölçüde azaltacaktır. Yağ sıcaklığını düşük tutmak için nakliye sırasında sistem basıncının düşürülmesi gerekir, yani motorun minimum yer değiştirmesi makul bir değerle sınırlandırılmalıdır. Taşıma sırasında devre basıncı 200-250 bar civarında tavsiye edilir.

Mobil ekipmanlarda kapalı çevrim sistemler genellikle mekanik ve hidrodinamik (dönüştürücü) aktarımlara alternatif olarak aktarım için kullanılmaktadır. Avantaj, kademesiz dişli oranı (sürekli değişken hız/tork) ve yük ve çalışma koşullarına bağlı olarak dişli oranının daha esnek kontrolüdür. Hidrodinamik şanzımana kıyasla daha yüksek güçte toplam maliyet çok yüksek olduğundan, hidrostatik şanzıman genellikle yaklaşık 200 kW maksimum güçle sınırlıdır. Örneğin büyük tekerlekli yükleyiciler ve ağır makineler bu nedenle genellikle dönüştürücü şanzımanlarla donatılmıştır. Dönüştürücü şanzımanlara yönelik son teknik başarılar, verimliliği artırdı ve yazılımdaki gelişmeler de özellikleri geliştirdi, örneğin çalışma sırasında seçilebilir vites değiştirme programları ve daha fazla vites adımı, onlara hidrostatik şanzımana yakın özellikler kazandırdı.

Sabit basınç ve yük algılama sistemleri

Paletli yükleyiciler gibi hafriyat makineleri için hidrostatik şanzımanlar genellikle , çalışma için mevcut hidrolik güç çıkışını artırmak amacıyla araç hızını düşürürken dizel motor devrini geçici olarak artırmak için kullanılan ayrı bir " inç pedalı " ile donatılmıştır. düşük hızlarda hidrolik ve çekiş gücünü artırır. İşlev, yüksek motor devrinde bir konvertör dişli kutusunu durdurmaya benzer. İnç işlevi, dizel motor devrine karşı 'hidrostatik' dişli oranı için önceden ayarlanmış özellikleri etkiler.

Sabit basınç (CP) sistemleri

Kapalı merkez devreleri, normalde yağı besleyen değişken pompanın regülatörü ile ilgili olan iki temel konfigürasyonda bulunur:

  • Sabit basınç sistemleri (CP-sistemi), standart . Pompa basıncı her zaman pompa regülatörünün basınç ayarına eşittir. Bu ayar, gereken maksimum yük basıncını kapsamalıdır. Pompa, tüketicilere gerekli akış toplamına göre akış sağlar. CP-sistemi, makine yük basıncında büyük değişikliklerle çalışıyorsa ve ortalama sistem basıncı, pompa regülatörünün basınç ayarından çok daha düşükse, büyük güç kayıpları üretir. CP tasarımı basittir ve pnömatik bir sistem gibi çalışır. Yeni hidrolik fonksiyonlar kolayca eklenebilir ve sistem hızlı yanıt verir.
  • Sabit basınç sistemleri (CP-sistemi), yüksüz . 'Standart' CP sistemiyle aynı temel konfigürasyon, ancak tüm valfler nötr konumdayken pompa düşük bir bekleme basıncına boşaltılır. Standart CP kadar hızlı yanıt vermez ancak pompa ömrü uzar.

Yük algılama (LS) sistemleri

Yük algılama sistemleri (LS sistemi), pompa yük gereksinimlerine uyacak şekilde hem akışı hem de basıncı azaltabildiğinden daha az güç kaybı üretir, ancak sistem kararlılığı açısından CP sisteminden daha fazla ayar gerektirir. LS sistemi ayrıca yön valflerinde ek mantıksal valfler ve dengeleyici valfler gerektirir, bu nedenle teknik olarak CP sisteminden daha karmaşık ve daha pahalıdır. LS sistemi, pompa regülatörü için basınç düşüşünün düzenlenmesiyle ilgili sabit bir güç kaybı üretir:

Ortalama 2 MPa (290 psi) civarındadır. Pompa akışı yüksekse, ekstra kayıp önemli olabilir. Yük basınçları çok değişirse güç kaybı da artar. Güç kayıplarını azaltmak için silindir alanları, motor deplasmanları ve mekanik tork kolları yük basıncına uygun olarak tasarlanmalıdır. Birkaç fonksiyon aynı anda çalıştırıldığında ve pompaya gelen güç girişi (maks. yük basıncı + Δ p LS ) x akışın toplamına eşit olduğunda, pompa basıncı her zaman maksimum yük basıncına eşittir .

Beş temel yük algılama sistemi türü

  1. Yön valflerinde kompansatörsüz yük algılama . Hidrolik kontrollü LS pompası.
  2. Bağlı her yön valfi için yukarı akış kompansatörlü yük algılama . Hidrolik kontrollü LS pompası.
  3. Bağlı her yön valfi için aşağı akış kompansatörlü yük algılama . Hidrolik kontrollü LS pompası.
  4. Yukarı akış ve aşağı akış kompansatörlerinin bir kombinasyonu ile yük algılama . Hidrolik kontrollü LS pompası.
  5. Senkronize, hem elektrik kontrollü pompa deplasmanlı hem de elektrik kontrollü yük algılama

daha hızlı yanıt, artan stabilite ve daha az sistem kaybı için valf akış alanı. Bu, henüz tam olarak geliştirilmemiş yeni bir LS sistemi türüdür.

Teknik olarak, bir valf bloğundaki aşağı akışa monte edilen kompansatör fiziksel olarak "yukarı akışa" monte edilebilir, ancak bir aşağı akış dengeleyici olarak çalışır.

Sistem tipi (3), etkinleştirilen işlevlerin pompa akış kapasitesinden bağımsız olarak senkronize edilmesi avantajını sağlar. 2 veya daha fazla etkinleştirilen fonksiyon arasındaki akış ilişkisi, pompa maksimum dönüş açısına ulaşsa bile yük basınçlarından bağımsız kalır. Bu özellik, ekskavatörler gibi sıklıkla pompa ile maksimum dönüş açısında ve hızda senkronize edilmesi gereken birkaç etkinleştirilmiş fonksiyonla çalışan makineler için önemlidir. Tip (4) sistemle, yukarı akış dengeleyicili işlevlerin önceliği vardır. Örnek: Tekerlekli yükleyici için direksiyon işlevi. Aşağı akış kompansatörlü sistem tipi genellikle valflerin üreticisine bağlı olarak benzersiz bir ticari markaya sahiptir, örneğin "LSC" (Linde Hydraulics), "LUDV" ( Bosch Rexroth Hydraulics) ve "Flowsharing" (Parker Hydraulics) vb. Hayır bu tür bir sistem için resmi standart bir ad oluşturulmuştur ancak Flowsharing bunun için ortak bir addır.

Bileşenler

Hidrolik pompa

Bir büyütülmüş görüntüsü harici dişli pompa.

Hidrolik pompalar , sistemdeki bileşenlere sıvı sağlar. Sistemdeki basınç, yüke tepki olarak gelişir. Bu nedenle, 5.000 psi değerinde bir pompa, 5.000 psi'lik bir yüke karşı akışı koruyabilir.

Pompalar, bir elektrik motorundan (hacimce) yaklaşık on kat daha büyük bir güç yoğunluğuna sahiptir. Titreşimi azaltmak için dişliler, kayışlar veya esnek bir elastomerik kaplin aracılığıyla bağlanan bir elektrik motoru veya motorla çalıştırılırlar .

Hidrolik makine uygulamalarında yaygın olarak kullanılan hidrolik pompa türleri;

  • Dişli pompa : ucuz, dayanıklı (özellikle g-rotor formunda), basit. Daha az verimli, çünkü bunlar sabit (sabit) yer değiştirmelidir ve esas olarak 20 MPa'nın (3000 psi) altındaki basınçlar için uygundur.
  • Kanatlı pompa : ucuz ve basit, güvenilir. Daha yüksek akışlı düşük basınçlı çıkış için iyi.
  • Eksenel pistonlu pompa : birçoğu, basıncın otomatik kontrolü için çıkış akışını değiştirmek üzere değişken bir yer değiştirme mekanizmasıyla tasarlanmıştır. Eğik plaka (bazen valf plakalı pompa olarak anılır) ve çek top (bazen yalpa plakalı pompa olarak anılır) dahil olmak üzere çeşitli eksenel pistonlu pompa tasarımları vardır. En yaygın olanı eğik plakalı pompadır. Değişken açılı bir eğik plaka , pistonların dönüş başına daha fazla veya daha az bir mesafe karşılıklı hareket etmesine neden olarak, çıkış akış hızının ve basıncın değiştirilmesine izin verir (daha büyük yer değiştirme açısı, daha yüksek akış hızına, daha düşük basınca neden olur ve bunun tersi de geçerlidir).
  • Radyal pistonlu pompa : normalde küçük akışlarda çok yüksek basınç için kullanılır.

Pistonlu pompalar, dişli veya kanatlı pompalardan daha pahalıdır, ancak zor akışkanlar ve daha uzun sürekli görev döngüleri ile daha yüksek basınçta çalışırken daha uzun ömür sağlar. Pistonlu pompalar, hidrostatik şanzımanın yarısını oluşturur .

Kontrol vanaları

makaslı kaldırıcıdaki kontrol valfleri

Yön kontrol valfleri , sıvıyı istenen aktüatöre yönlendirir. Genellikle bir dökme demir veya çelik mahfazaiçinde bir makaradan oluşurlar. Makara, yuvada farklı konumlara kayar ve kesişen oluklar ve kanallar, makaranın konumuna göre sıvıyı yönlendirir.

Makara, yaylarla korunan merkezi (nötr) bir konuma sahiptir; bu konumda besleme sıvısı bloke olur veya tanka geri döner. Makaranın bir tarafa kaydırılması, hidrolik sıvıyı bir aktüatöre yönlendirir ve aktüatörden tanka bir dönüş yolu sağlar. Makara ters yöne hareket ettirildiğinde besleme ve dönüş yolları değiştirilir. Makaranın nötr (orta) konuma dönmesine izin verildiğinde, aktüatör sıvı yolları bloke edilir ve bu durumda kilitlenir.

Yön kontrol valfleri genellikle her bir hidrolik silindir için bir valf ve yığındaki tüm valfleri besleyen bir sıvı girişi ile istiflenebilir olacak şekilde tasarlanmıştır.

Toleranslar, yüksek basıncın üstesinden gelmek ve sızıntıyı önlemek için çok sıkıdır, makaralar tipik olarak muhafaza ile bir inçin (25 µm) binde birinden daha az bir açıklığa sahiptir. Valf bloğu , valf bloğunun bozulmasını ve valfin hassas bileşenlerinin sıkışmasını önlemek için makinenin çerçevesine üç noktalı bir desenle monte edilecektir .

Makara konumu , makarayı sola veya sağa iten mekanik kollar, hidrolik pilot basıncı veya solenoidler tarafından çalıştırılabilir . Bir conta , makaranın bir kısmının aktüatörün erişebildiği mahfazanın dışına çıkmasına izin verir.

Ana valf bloğu, genellikle akış kapasitesi ve performansına göre seçilen , kullanıma hazır yön kontrol valflerinin bir yığınıdır . Bazı vanalar orantılı olacak şekilde tasarlanmıştır (vana konumu ile orantılı akış hızı), diğerleri ise basitçe açık-kapalı olabilir. Kontrol valfi, bir hidrolik devrenin en pahalı ve hassas parçalarından biridir.

  • Hidrolik makinelerde çeşitli yerlerde basınç tahliye valfleri kullanılır; frenler, pilot hatlar vb. için az miktarda basınç sağlamak için dönüş devresinde... Aşırı yüklenmeyi ve hidrolik hat/conta kopmasını önlemek için hidrolik silindirlerde. Hidrolik rezervuarda, nem ve kirlenmeyi dışlayan küçük bir pozitif basınç sağlamak için.
  • Basınç regülatörleri , çeşitli devreler için gerektiğinde hidrolik sıvıların besleme basıncını düşürür.
  • Sıralı valfler , hidrolik devrelerin sırasını kontrol eder; örneğin, bir hidrolik silindirin diğerinin strokuna başlamadan önce tamamen uzatıldığından emin olmak için. Hidrolik devreler, yağ kesintisi yapan bir tekrar kapatıcının üç kez açma ve tekrar kapama ve ardından kilitleme gibi bir dizi işlemi otomatik olarak gerçekleştirebilir .
  • Mekik valfler bir mantıksal veya işlev sağlar.
  • Çek valfler , örneğin makine kapatıldıktan sonra bir akümülatörün basıncını doldurmasına ve korumasına izin veren tek yönlü valflerdir.
  • Pilot kontrollü çek valfler , bir yabancı basınç sinyali ile (her iki yön için) açılabilen tek yönlü valflerdir . Örneğin, yükün artık çek valf tarafından tutulmaması gerekiyorsa. Genellikle yabancı basınç, motora veya silindire bağlı olan diğer borudan gelir.
  • Karşı denge valfleri aslında özel bir pilot kontrollü çek valf türüdür. Çek valf açık veya kapalıyken, karşı denge valfi biraz pilot kontrollü akış kontrolü gibi davranır.
  • Kartuş valfler aslında bir çek valfin iç kısmıdır; bunlar raf kapalı bir standardize zarf ile bileşenlerin özel bir valf bloğu doldurmak için kolay kılıyor. Birçok konfigürasyonda mevcutturlar; açma/kapama, orantısal, basınç tahliyesi vb. Genellikle bir valf bloğuna vidalanırlar ve mantık ve otomatik işlevler sağlamak için elektrikle kontrol edilirler.
  • Hidrolik sigortalar , basınç çok düştüğünde bir hidrolik hattını otomatik olarak kapatmak veya basınç çok yükselirse sıvıyı güvenli bir şekilde tahliye etmek için tasarlanmış sıralı güvenlik cihazlarıdır.
  • Karmaşık hidrolik sistemlerdeki yardımcı valfler , akümülatör şarjı, soğutma fanı çalışması, klima gücü vb. gibi operatör tarafından görülmeyen çeşitli görevleri yerine getirmek için yardımcı valf bloklarına sahip olabilir. Genellikle belirli bir makine için tasarlanmış özel valflerdir ve şunlardan oluşabilirler. portları ve kanalları delinmiş metal bir blok. Kartuş valfler, bağlantı noktalarına vidalanmıştır ve gerektiğinde akışkan gücünü yönlendirmek için anahtarlar veya bir mikroişlemci tarafından elektriksel olarak kontrol edilebilir.

Aktüatörler

  • Hidrolik silindir
  • Hidrolik motor (tersine yerleştirilmiş bir pompa); eksenel konfigürasyona sahip hidrolik motorlar, son derece hassas kontrol ve ayrıca 'durmaksızın' sürekli (360°) hassas konumlandırma mekanizmaları için Eğik Plakalar kullanır . Bunlar genellikle sırayla hareket eden birkaç hidrolik piston tarafından tahrik edilir.
  • hidrostatik şanzıman
  • frenler

rezervuar

Hidrolik sıvı deposu, aşağıdakilerden kaynaklanan hacim değişikliklerine uyum sağlamak için fazla hidrolik sıvıyı tutar: silindir uzatma ve büzülme, sıcaklık kaynaklı genleşme ve büzülme ve sızıntılar. Rezervuar ayrıca havanın akışkandan ayrılmasına yardımcı olmak için tasarlanmıştır ve ayrıca tepe gücü kullanıldığında sistemdeki kayıpları kapatmak için bir ısı akümülatörü olarak çalışır. Tasarım mühendisleri her zaman hidrolik rezervuarların boyutunu küçültmek için baskı altındayken, ekipman operatörleri her zaman daha büyük rezervuarları takdir eder. Rezervuarlar, partikül genellikle tankın dibine çökeceğinden, kiri ve diğer partikülleri yağdan ayırmaya da yardımcı olabilir. Bazı tasarımlar, sıvının dönüş yolunda daha küçük bir rezervuara izin veren dinamik akış kanalları içerir.

akümülatörler

Akümülatörler , hidrolik makinelerin ortak bir parçasıdır. Görevleri basınçlı gaz kullanarak enerji depolamaktır. Bir tip, yüzer pistonlu bir borudur. Pistonun bir tarafında basınçlı gaz yükü, diğer tarafında ise sıvı bulunur. Mesaneler diğer tasarımlarda kullanılır. Rezervuarlar bir sistemin sıvısını depolar.

Akümülatör kullanımlarına örnek olarak direksiyon veya frenler için yedek güç veya hidrolik devre için amortisör görevi görür.,

Hidrolik sıvı

Traktör sıvısı olarak da bilinen hidrolik sıvı, hidrolik devrenin ömrüdür. Genellikle çeşitli katkı maddeleri içeren petrol yağıdır. Bazı hidrolik makineler, uygulamalarına bağlı olarak yangına dayanıklı sıvılar gerektirir. Yiyeceklerin hazırlandığı bazı fabrikalarda, sağlık ve güvenlik nedenleriyle çalışma sıvısı olarak yemeklik yağ veya su kullanılmaktadır.

Enerji aktarmaya ek olarak, hidrolik sıvının bileşenleri yağlaması , kirletici maddeleri ve metal talaşları filtreye taşımak için askıya alması ve birkaç yüz Fahrenheit veya Santigrat derecesinde iyi çalışması gerekir.

Filtreler

Filtreler, istenmeyen partikülleri akışkandan uzaklaştıran hidrolik sistemlerin önemli bir parçasıdır. Metal parçacıklar sürekli olarak mekanik bileşenler tarafından üretilir ve diğer kirleticilerle birlikte uzaklaştırılması gerekir.

Filtreler birçok konuma yerleştirilebilir. Filtre, hazne ve pompa girişi arasına yerleştirilebilir. Filtrenin tıkanması, kavitasyona ve muhtemelen pompanın arızalanmasına neden olacaktır . Bazen filtre, pompa ve kontrol valfleri arasında bulunur. Bu düzenleme, filtre gövdesi basınçlı olduğundan daha pahalıdır, ancak kavitasyon sorunlarını ortadan kaldırır ve kontrol valfini pompa arızalarından korur. Üçüncü ortak filtre konumu, dönüş hattının hazneye girmesinden hemen öncedir. Bu konum, tıkanmaya karşı nispeten duyarsızdır ve basınçlı bir mahfaza gerektirmez, ancak rezervuara harici kaynaklardan giren kirleticiler, sistemden en az bir kez geçene kadar filtrelenmez. Hidrolik yağın viskozite derecesine bağlı olarak 7 mikrondan 15 mikrona kadar filtreler kullanılır.

Tüpler, borular ve hortumlar

Hidrolik borular , hidrolik için özel olarak üretilmiş dikişsiz çelik hassas borulardır. Tüpler, 100 mm'ye kadar standart çaplarda, farklı basınç aralıkları için standart boyutlara sahiptir. Tüpler, üreticiler tarafından 6 m uzunluğunda, temizlenmiş, yağlanmış ve tıkalı olarak tedarik edilmektedir. Borular, farklı flanş türleri (özellikle daha büyük boyutlar ve basınçlar için), kaynak konileri/nipeller (o-ring contalı), çeşitli tipte havşa bağlantısı ve kesme halkaları ile birbirine bağlanır. Daha büyük ebatlarda ise hidrolik borular kullanılmaktadır. Boruların doğrudan kaynakla birleştirilmesi, içleri kontrol edilemediği için kabul edilemez.

Hidrolik boru standart hidrolik borular mevcut değildir durumunda kullanılır. Genellikle bunlar düşük basınç için kullanılır. Dişli bağlantılarla, ancak genellikle kaynaklarla bağlanabilirler. Daha büyük çaplar nedeniyle boru genellikle kaynaktan sonra dahili olarak incelenebilir. Siyah boru olan olmayan galvanizli ve uygun kaynak .

Hidrolik hortum , basınç, sıcaklık ve sıvı uyumluluğuna göre derecelendirilir. Hortumlar, boruların veya tüplerin kullanılamadığı durumlarda, genellikle makinenin çalışması veya bakımı için esneklik sağlamak amacıyla kullanılır. Hortum kauçuk ve çelik katmanlardan yapılmıştır. Kauçuk bir iç kısım, çok sayıda dokuma tel ve kauçuk katmanıyla çevrilidir. Dış kısım aşınmaya dayanıklı olarak tasarlanmıştır. Hortum arızaları ölümcül olabileceğinden ve hortumun minimum bükülme yarıçapını ihlal etmek arızaya neden olacağından, hidrolik hortumun bükülme yarıçapı makineye dikkatle tasarlanmıştır. Hidrolik hortumları genellikle çelik parçaları var swaged ucunda. Yüksek basınç hortumunun en zayıf kısmı hortumun rakora bağlantısıdır. Hortumların diğer bir dezavantajı, genellikle beş ila yedi yıllık aralıklarla periyodik olarak değiştirilmesi gereken kauçuğun ömrünün daha kısa olmasıdır.

Hidrolik n uygulamaları için borular ve borular, sistem devreye alınmadan önce içten yağlanır. Genellikle çelik borular dışarıda boyanır. Parlama ve diğer kaplinlerin kullanıldığı durumlarda, somunun altındaki boya çıkarılır ve korozyonun başlayabileceği bir yerdir. Bu nedenle denizcilik uygulamalarında çoğu boru paslanmaz çeliktir.

Contalar, bağlantı parçaları ve bağlantılar

Ana madde: Mühür (mekanik)

Bir hidrolik sistemin [kaynaklar (örn. pompalar), kontroller (örn. valfler) ve aktüatörler (örn. silindirler)] bileşenlerinin, hidrolik sıvıyı sızdırmadan veya onları çalıştıran basıncı kaybetmeden içerecek ve yönlendirecek bağlantılara ihtiyacı vardır. Bazı durumlarda, bileşenler yerleşik akışkan yolları ile birlikte cıvatalanacak şekilde yapılabilir. Bununla birlikte, daha fazla durumda, akışı bir bileşenden diğerine yönlendirmek için sert boru veya esnek hortumlar kullanılır. Her bileşenin, içinden ne kadar sıvı geçmesi beklendiğine göre boyutlandırılmış ilgili sıvı (portlar olarak adlandırılır) için giriş ve çıkış noktaları vardır.

Hortumu veya boruyu bileşene takmak için kullanılan bir dizi standartlaştırılmış yöntem vardır. Bazıları kullanım ve servis kolaylığı için tasarlanmıştır, diğerleri daha yüksek sistem basınçları veya sızıntı kontrolü için daha iyidir. Genel olarak en yaygın yöntem, her bileşende dişi dişli bir bağlantı noktası, her hortum veya boruda dişi dişli bir sabit somun sağlamak ve ikisini birbirine bağlamak için eşleşen erkek dişlilere sahip ayrı bir adaptör kullanmaktır. Bu işlevseldir, üretimi ekonomiktir ve servisi kolaydır.

Fittingler birkaç amaca hizmet eder;

  1. Bileşenleri farklı boyutlardaki bağlantı noktalarıyla birleştirmek için.
  2. Farklı standartlar arasında köprü kurmak için; O-ring yuvası için JIC veya boru iplikleri için yüz örtüsü , örneğin.
  3. Bileşenlerin uygun şekilde yönlendirilmesini sağlamak için gerektiği şekilde 90°, 45°, düz veya döner bağlantı seçilir. Doğru yönde yerleştirilecek ve ardından sıkılacak şekilde tasarlanmıştır.
  4. Akışkanı engelleyici bir duvardan geçirmek için bölme donanımı dahil etmek.
  5. Bir hızlı bağlantı kesme montaj hortum veya valf değişiklik olmadan bir makineye ilave edilebilir

Tipik bir makine veya ağır ekipman parçasının binlerce sızdırmaz bağlantı noktası ve birkaç farklı türü olabilir:

  • Boru bağlantı parçaları , bağlantı parçası sıkı olana kadar vidalanır, açılı bir bağlantı parçasını aşırı veya az sıkmadan doğru şekilde yönlendirmek zordur.
  • O-ring başlığı, bağlantı parçası bir başlık içine vidalanır ve gerektiği şekilde yönlendirilir, ek bir somun bağlantı parçasını, rondelayı ve o-ringi yerinde sıkılaştırır .
  • Flare fitingler , bir koni somunu ile deforme edilmiş ve bir havşa eşleşmesine preslenmiş metalden metale sıkıştırma contalarıdır.
  • Yüzey contası , oluklu metal flanşlar ve o-ring contası birbirine sabitlenir.
  • Kiriş contaları, esas olarak uçaklarda kullanılan pahalı metalden metale contalardır.
  • Swaged mühürler, tüpler yerinde kalıcı olarak swaged olan bağlantı parçaları ile bağlanır. Öncelikli olarak uçaklarda kullanılır.

Elastomerik contalar (O-ring göbek ve yüz contası), ağır ekipmanlarda en yaygın conta türleridir ve 6000+ psi (40+ MPa ) sıvı basıncını güvenilir bir şekilde sızdırmaz hale getirebilir .

Ayrıca bakınız

Referanslar ve notlar

  • Hidrolik Güç Sistemi Analizi, A. Akers, M. Gassman ve R. Smith, Taylor & Francis, New York, 2006, ISBN  0-8247-9956-9

Dış bağlantılar