Hidrolik Motorlar - Hidropaks hidrolik

İŞ MAKİNALARI MÜHENDİSLERİ BİRLİĞİ DERNEĞİ
Hidrolik
Motorlar
Hidrolik motorlar, hidrolik
enerjiyi, mekanik enerjiye
çevirmek için kullanılır.
Hidrolik pompalarda olduğu
gibi, çeşitli tip ve tasarımlarda
hidrolik motorlar vardır.
Tek başına, beklentilerin
tamamını optimum bir şekilde
karşılayabilecek bir motor
olmadığı için aşağıdaki
kriterlere göre sisteme en
uygun motor seçilir.
Ahmet İpek / İzmir Şube Yöneticisi/ HİDROPAKS
Hız
Hem çok düşük hızlarda, hem de 1000 D/dak’ nın üstündeki yüksek hızlarda çalışabilen motorların sayısı birkaç taneyi geçmez.
Bu nedenle hidromotorlar, yüksek hız, (n=500 ila 10000 D/dak’ya kadar)
motorları ve düşük hız (n=0 ila 500 D/dak’ya kadar) motorları şeklinde sınıflandırılabilirler.
Moment
Motor tarafınca üretilen moment, motorun deplasmanına ve motordaki
basınç düşümüne bağımlıdır. Düşük hız motorları, düşük hızlarda yüksek
moment üretecek şekilde tasarlanmışlardır. Bu LSHT diye adlandırılan (İngilizce “düşük hız-yüksek moment” deyiminin baş harflerinden oluşturulmuş)
motorlar ilerde ayrı bir bölümde işlenecektir.
Güç Çıkışı
Motorlar tarafınca üretilen güç, debiye ve motordaki basınç düşümüne
bağımlıdır. Güç, basınç ile orantılı olduğu için; yüksek basınçlı motorlar, yüksek güç çıkışı gerektiren uygulamalar için uygundur.
2.Temel Tasarım
Şekil1: Dişli motor
20
İŞ MAKİNALARI MÜHENDİSLERİ BİRLİĞİ DERNEĞİ
Şekil 2: Çemberdişli veya episiklik dişli motor
Şekil 4: İçten kamlı radyal
pistonlu motor
Şekil 7: Eğik disk prensipli eksenel
pistonlu motor
Şekil 3: Paletli motor
Şekil 5: Dıştan kamlı çok stroklu radyal
pistonlu motor
Şekil 8: Döner gövdeli çok stroklu
eksenel pistonlu motor
Şekil 6: Eğik eksen prensipli
eksenel pistonlu motor
Şekil 9: Döner şaftlı çok stroklu
pistonlu motor
3.Çalışma Prensipleri
3.1 Dişli Motorlar
Dişli motorlar, tasarım olarak dişli pompalara çok benzer. Aralarındaki fark basınç alanları ve de değişken dönüş
yönüne göre tasarlandıkları için gövdelerinde sızıntı portu
olmasıdır.
Hidrolik motorlardan geçen akışkan dişlilerle etkilidir.
Üretilen moment, çıktı olarak motor milinden alınır.
Dişli motorlar çoğunlukla mobil hidrolik sistemlerde ve
zirai araçlarda, götürücü bantların tahriğinde, vantilatörlerde vidalı götürücülerde, fan tahriğinde, eleklerde kullanılır.
Şekil 10: G2 tipi dişli motor
Dişli Motorlar İçin Önemli Parametreler
Deplasman
1’den 200 cm³ e kadar
Mak. çalışma basıncı
300 bara kadar
Hız aralığı
500 ila 10000 D/dak
Dişli motorlar ve eksenel pistonlu motorlar yüksek hız
motorlarıdır. Hızlı motorlar 500 D/dak’nın üstündeki hızlarda kullanılır. Düşük hız gerektiren uygulamalarda, ya düşük
Şekil 11: Dişli Motorlar
21
İŞ MAKİNALARI MÜHENDİSLERİ BİRLİĞİ DERNEĞİ
Şekil 12: Episiklik dişli motorlar
Şekil 13: MZD tipi episiklik dişli moto
hız motorları kullanılır ya da dişli kutusuyla birlikte yüksek
hız motorları veya LSHT (lowspeed-hightorgue=düşük hızyüksek moment) motorları, en iyi özelliklerini ve verimlerini
500 D/dak’ın altındaki hızlarda sergilerler.
3.2 LSHT Motorlar (düşük hız hidrolik motorlar)
3.2.1 Episiklik Dişli Motorlar (Merkezi milli)
MZ tipi hidrolik motorlar episikloid dişli motorlar grubuna girer. Bu gruptaki motorların ana özelliği,ufak boyutlarına karşın büyük deplasmanlar sunabilmeleridir.
Bu, çıkış milinin her bir dönüşünde gerçekleştirilen çok
sayıdaki deplasman işlemi sayesinde başarılır.
Çalışması aşağıdaki gibidir:
Gövdenin (1) içine preslenmiş komütatörde (2), 2 halkasal kanal (13) ve 16 adet eksenel delik yardımıyla kontrol
diskinden (10) akışkan hem beslenir he de alınır. Kontrol
plakası şafta (4) frezeli geçme ile bağlanmıştır. Rotor (6) ve
kontrol diski (10) aynı hızla döner.
Komütatör (2) ile deplasman odacıkları arasındaki bağlantı, kontrol diski üzerindeki radyal kontrol yarıkları (11)
ile sağlanır. Deplasman odacıkları, iç dişlinin (7) iç yüzeyi,
rotorun (6) dış yüzeyi ve içteki masur bilyalar (8) tarafınca
oluşturulur.
Komütatördeki, 16 eksenel deliğin yarısı yüksek basınca diğer yarısı da düşük basınca bağlıdır.
Hacimleri artma eğiliminde olan tüm deplasman odacıkları kontrol pleyti yardımıyla yüksek basınç tarafına bağ-
Şekil 14
22
lanır. Hacimleri azalma eğiliminde olan tüm deplasman
odacıkları ise düşük basınç tarafına bağlanır.
Bu odacıklardaki basınç rotora etkiyen bir kuvvet yaratır
ve bu da momenti oluşturur. İç dişli (7) dış masurbilyalar (9)
tarafınca yataklanır.
En büyük veya en küçük odacık hacmi oluştuğu her sefer, kontrol, değiştirilir. Şaftın her bir dönüşünde, odacık başına 8 hacim değişmesi olur. Böylece şaftın her dönüşünde
7 odacık *8 =56 deplasman işlemi gerçekleşir. Dönüş başına oldukça yüksek deplasmanın sebebi budur.
Merkezi çıkış şaftına,tutma freni monte etmek veya bu
ikinci şaftı dönü hareketi çıkışı almak için tandem çıkışı kullanmak mümkündür.
İç sızıntıları o andaki düşük basınç hattına aktarmak
için dahili çek valfler kullanılır. Eğer bu bölgedeki basınç müsade edilen değerleri geçecek ise, bu durumda gövdedeki sızıntı portunun tanka bağlanması gerekmektedir.
3.2.2 Episiklik Dişli Motorlar (Kardan Milli)
Bu tip motorlarda moment; dönen rotordan (2), çıkış
şaftına (3) iç dişli yerine motorun içindeki iç tahrik şaftı yardımıyla aktarılır.
Motora gelen akışkan çıkış şaftındaki delikler (4) yardımıyla gövdedeki delikler üzerinden deplasman odacıklarına aktarılır. Akışkan yine aynı yolla motordan dışarı aktarılır.
Şekil 15
Bu motorlar çok çeşitli tiplerde üretilmektedir.
Şekil 16
İŞ MAKİNALARI MÜHENDİSLERİ BİRLİĞİ DERNEĞİ
Şekil 17
Episiklik Dişli Motorlar İçin Önemli Parametreler
Deplasman
takriben 10 ila 1000cm³
Mak. çalışma basıncı 250 bara kadar
Hız aralığı
takriben 5 ila 1000 D/dak arası
3.2.3 Çok Stroklu Pistonlu Motorların Temel Prensibi
Bu tip motorlarda her piston, şaftın her bir dönüş esnasında birkaç çalışma stroku gerçekleştirir. Bu nedenle, bu
tip motorlarda yüksek momentler elde edilebilir.
Kontrol pencereleri (3), motorun besleme ve dönüş taraflarına boru hatları (1) ve kontrol (2) aracılığı ile bağlanır.
Bulundukları konuma bağlı olarak, silindir odacıkları ya doludur ya boştur.
Piston, bir bilya veya masurbilya (7) vasıtası ile strok
kamı (8) tarafınca taşınır.
Momente dönüştürülen (FT) kuvveti, FA kuvvetine (piston
alanı x sistem basıncı) ve strok kamındaki (a) açısına bağlıdır.
Motorun tasarımına bağlı olarak, çıkış dönen bir gövde
olabilir; şaftına entegre kontroller takılabilir ve borubağlantıları sökülebilir bir şekilde makinaya bağlanabilir. Diğer
yandan silindirler ve pistonlar çıkış şaftına bağlanabilir.
Şekil 18
Bu durumda kontrol ve strok kamı ,motorun sabit gövdesine yerleştirilir.
Çok stroklu hidrolik motorlar, çok iyi düşük hız karakteristiğine sahiptir ve çeşitli uygulamalarda kullanılır.
3.2.3.1 Döner Gövdeli Çok Stroklu
Eksenel Pistonlu Motorlar
Bu motorlar çok küçük hacimlere sığabilir.
Kontrol ve boru bağlantıları motor şaftına entegre edilmiştir.
İki kam (4), şafta (1) sökülebilir bir bağlantıya sabitlenir.
Rotor/piston grubu, strok kamları tarafınca eksenel olarak
yataklanır ve moment dönen gövdeye iletilir.
Yaylar (3), çalışma sürecinin herhangi bir anında pistonların kamlar ile devamlı temasta kalmasını sağlar,şayet
yaylar kaldırılırsa ve gövde içinde düşük basınç (1 bar)
oluşturulursa, bu motorlarda serbest dönüş (free-wheeling)
gerçekleştirilebilir.
Çok ufak hacime ihtiyaç duyduklarından, bu tip motorlar dişli kutularında veya vinç tamburlarında kullanım için
idealdir.
Şekil 19
23
İŞ MAKİNALARI MÜHENDİSLERİ BİRLİĞİ DERNEĞİ
Şekil 20
Döner Gövdeli Çok Stroklu Eksenel Pistonlu
Motorlar İçin Önemli Parametreler
Deplasman
200 ila 1000cm³
Maks. çalışma basıncı 250 bara kadar
Hız aralığı
5 ila 300 D/dak
Maks. Moment
3800 Nm ye kadar
3.2.3.2 Döner Milli Çok Stroklu Eksenel Pistonlu Motorlar
Şekil 21
Bu motorlarda kontrol ve boru bağlantıları (6) gövdeye
(5) konmuştur.
İlaveten, strok kamı sökülebilir bir şekilde gövdeye (2)
bağlanmıştır. Rotor/piston grubu (3) ise çıkış miline (1) frezeli geçme ile bağlanmıştır.
Her piston, şaftın her bir dönüşü için birkaç strok gerçekleştirir.
Bu tip motorlar tutma freni veya ikinci bir çıkış için, bir
tandem şaftıyla donatılabilirler.
3.2.4 Çok Stroklu Radyal Pistonlu Motorlar
Bu tip motorlarda radyal olarakyerleştirilen pistonlar,kam
(4) üzerindeki masurbilyalar, (8) tarafınca taşınır. Kontrol (5)
üzerindeki, eksenel delikler vasıtasıyla, silindir odacıkları
akışkan ile beslenir. Her piston şaftın dönüş sayısı ile kam
üzerindeki kam sayısının çarpımı kadar akışkan ile doldurulur ve boşaltılır. Kamın eğrisinden kaynaklanan moment,
rotor piston grubundan (3) bir frezeli geçme (6) ile çıkış
şaftına (7) aktarılır.
Şekil 22
Gövdeye(1), yüksek radyal ve eksenel kuvvetleri karşılayabilecek konik masuralıbilya konmuştur. Kontrol gövdesine (2) ilave şaft ile çok diskli fren (9) takılabilir. Frenin
Şekil 23
Döner Milli Çok Stroklu Eksenel Pistonlu Motorlar
İçin Önemli Parametreler
24
Deplasmanlar
00 ila 1500cm³ arası
Maks. basınç
250 bar
Hız aralığı
5 ila 500 D/dak
Maks. Moment
5000 Nm’ye kadar
Şekil 24
İŞ MAKİNALARI MÜHENDİSLERİ BİRLİĞİ DERNEĞİ
3.2.4.1 İçten Eksantrikli Radyal Pistonlu
Motorlar (Tek Strok)
Şekil 25
halkasal odasındaki (10) açma basıncı,belli bir değerin altına düşerse, tabak yay (11) fren disklerini sıkıştırır. Böylece
fren çalıştırılmış olur.
Şayet açma basıncı gerekli değeri geçerse, fren pistonu (13) tabak yaya doğru itilir. Böylece diskler birbirinden
ayrılır ve fren bırakılmış olur.
Serbest Dönüş
Eğer A ve B portları çok düşük bir basınca bağlanırsa
ve aynı anda “L” portundan gövdeye 2 barlık bir basınç
uygulanırsa, rotor/piston grubundaki pistonlar içeri itilir. Bilyalar artık strok kamı üzerinde değildir. Dolayısıyla da şaft
serbestçe dönebilir.
Şekil 27
Şekil 26
Yarım Deplasmanlı Devre
Bazı radyal pistonlu motorlarda deplasman yarıya
düşürülebilir,bu yalnızca, bir strok esnasında pistonların
yarısının akışkan ile beslenesi ile sağlanır. Bu, kontroldeki
bir valf ile yapılmaktadır. Kalan pistonlar motorun tank hattına bağlanmıştır. Bu motor, bir hidrolik sisteme bağlandığında iki kat hızla döner ancak momenti yarı yarıya düşer.
Radyal Pistonlu Motorlar İçin Önemli
Parametreler
Deplasmanlar
200 ila 8000cm³
Maks.Çalışma basıncı
450 bara kadar
Hız aralığı
1 ila 300 D/dak
Maks. Moment
45 000 Nm’ye kadar
Şekil 28
Silindir ve pistonlar, bir yıldız gibi merkezi eksantrik şaftın etrafına yerleştirilmiştir.
Eksantrik şaftın konumuna bağlı olarak 5 (10) pistonun
2 veya 3 (6) tanesi besleme tarafına (basınç tarafı), kalan
pistonlar ise dönüş tarafına (tank tarafı) bağlanır.
Silindir odaları kontrol (1) yardımıyla akışkan ile beslenir.
Kontrol, esas olarak kontrol pleyti (2) ve dağıtım valfinden (3) oluşur.
Kontrol pleyti pimler ile gövdeye tutturulduğundan gövde ile beraber hareket eder, dağıtım valfi ise eksantrik şaft
ile aynı hızda döner.
25
İŞ MAKİNALARI MÜHENDİSLERİ BİRLİĞİ DERNEĞİ
Kontrol pleytine ve oradan da piston odalarına bağlantı,
dağıtım valfi üzerindeki delikler yardımıyla olur.
Kuvvet pistonlardan eksantrik şafta çeşitli metodlarla
aktarılabilir:
Şekil 28’ de gösterilen modelde, pistonlar gövde içene
oturmakta ve eksantrik şaft üzerindeki özel şekilli halka tarafından taşınmıştır.
Şaftın dönüşü esnasında piston ile halka arasında izafi bir
hareket oluşur. Sürtünmeyi en aza indirgemek için pistonun
halkaya temas eden yüzeyi hidrostatik olarak yataklanmıştır.
2.2.4.1 Motor Olarak Çalışan Eğik
Disk Rotari Grubu
Fonksiyonel tanımlamada da açıklandığı gibi piston,
pompanın gönderdiği akışkan ile beslenir ve bu suretle
eğik düzlem üzerine doğru itilir.
Eğik düzlemle temas noktasındaki (kaymalı yatak) kuvvetlerindağılımından bir yatak kuvveti ve bir moment kuvveti bileşeni (FN ve FT) elde edilir. Piston eğik düzlem boyunca aşağı doğru kayarak strok hareketini gerçekleştirir
ve bu arada silindir bloğunu ve tahrik milini de beraberinde çeker. Ancak piston,silindir bloğundaki delik içerisinde
eğilebileceğinden (boşluğun elverdiği kadar),ünitenin kalkışında, normal strok hareketinden daha büyük sürtünme
dirençleri oluşur (stick/slip=tutma/bırakma). Bu çift kuvvet
dağılımı,eğik disk tasarımlı motorların kalkış verimlerinin,
eğik eksen tasarımlı motorlardaki basit kuvvet dağılımıyla kıyaslandığında biraz daha düşük olmasının sebebidir.
Pratikte, bahsi geçen kalkış verimi motor olarak çalışmada
önemlidir. Pompa olarak çalışmada önemli değildir.
3 Elemanlar
3.1 Eğik Eksen Tasarım Sabit Deplasmanlı
Motor ve Pompalar
Motor olarak hem açık hem de kapalı çevrimli devrelerde çalıştırılabilir. Hidrostatik güç aktarımı için sabit debiye
ihtiyaç duyulan herhangi bir mobil veya sabit endüstriyel
uygulamada kullanılabilir.
3.1.2 Sabit Deplasmanlı Pompa
Uygun bir port pleyti sayesinde A2FM tipi bir motor,
A2FO tipi bir pompaya dönüştürülebilir. Bu pompa açık
çevrimli devrelerde kullanım için uygun olup sağlam, güvenilir, uzum ömürlü ve gürültüsüz çalışma özelliklerine
sahiptir.
3.1.3 Kamyon Üstü Uygulamalar İçin Sabit
Deplasmanlı Pompalar
Bu pompa, kamyonlarda kullanılabilmesi için özel karakteristiklere ve bağlantı ölçülerine sahiptir.250 ila 350
barlık bir basınç aralığı için tasarlanmıştır. Dönüş yönünün
değişmesi gerektiğinde (örneğin, farklı bir şanzumanla karşılaşıldığında); pompanın tahrik yönü, port pleytinin döndürülmesiyle değiştirilebilir.
3.2 Açık Ve Kapalı Çevrimli Devreler İçin Eğik Eksen
Tasarımlı Değişken Deplasmanlı Motorlar:
Özellikleri :
• Değişken deplasmanlı motorlar yardımıyla hidrostatik tahriklerde daha geniş kontrol aralığı
• Daha yüksek hız ve moment ihtiyaçlarının karşılanması
• Çevrim oranı yüksek dişli kutularından tasarruf edilerek maliyetin düşürülmesi veya daha küçük pompaların kullanılabilmesi olanağı
• Düşük güç ağırlığı
Özellikleri:
• İyi kalkış karakteristiği
• Konik pistonlar vasıtasıyla silindir bloğunun direkt
tahriği
• Çeşitli ayar ve kontrol aygıtları
• Sızdırmazlık için piston segmanlarına sahip konik
pistonlar
• 400 bar’a kadar varan çalışma basıncı değeri
• Uzun kullanım ömürlü sağlam konik makaralı rulmanlar
• İSO ve SAE standardında flanş ve mil uçları
• Standart olarak iki adet sızıntı portu
• Frenleme valfinin direkt montajına uygun
• Özel kullanım durumları için model çeşitliliği
• 400 bar’a kadar çalışma basıncı değeri
• 450 bar’a kadar kısa süreli basınç tepelerine karşı
dayanıklılık
26
3.1.1 Sabit Deplasmanlı Motor
• Tek yönde eğim açısı değiştirme imkanı
• 450 bar’a kadar kısa süreli basınç tepelerine karşı
dayanıklılık
3.2.1 Yüksek Basınca Bağlı Otomatik Ayar Aygıtı
A6VM değişken deplasmanlı motoru,eğik eksen prensibine göre çalışan bir rotari gruba sahiptir. Moment direkt
olarak tahrik milinde meydana gelir. Silindir bloğu konik
pistonlar vasıtasıyla doğrudan tahrik edilir. Rotari grubun
eğim açısı, bir konumlama pistonu yardımıyla kontrol merceğinin dairesel bir yörünge üzerinde hareket ettirilmesiyle
değiştirilir.
İŞ MAKİNALARI MÜHENDİSLERİ BİRLİĞİ DERNEĞİ
Pompa debisinin ve yüksek basıncın değişmeden kalması halinde aşağıdakiler geçerlidir:
• Açı küçüldüğünde hız artar fakat mümkün olan moment azalır
• Açı büyüdüğünde moment artar fakat mümkün olan
hız azalır
“HA” tanımlaması, motorun yüksek basınca bağlı olarak
ayarlandığını belirtir. Deplasman, çalışma basıncına bağlı
olarak otomatik olarak ayarlanır. Kontrol valfinde ayarlanan
çalışma basıncına ulaşıldığında (A ve B den dahili olarak
ölçülür), motor Vgmin den Vgmaks a hareket eder. Ayar
değerinin altında motor,minimum eğim açısında kalır.
3.3 Açık Çevrimli Devreler İçin Eğik Eksen
Tasarımlı Değişken Deplasmanlı Pompalar
Özellikleri :
• Eksenel konik pistonlu rotari grup
• Konik pistonlar vasıtasıyla silindir bloğunun doğrudan tahriği
• Uzun ömürlü sağlam rulmanlar
• Vg0 dan Vgmaks ‘a kadar debi ayarlama imkanı
• Tam hiperbolik çalışma eğrisi ile güç kontrolü
• Basınç kontrolü, hidrolik ve elektrik ayarlamalı üniteler, yük algılamalı çalışma imkanı
• 350/400 bar’a varan yüksek basınç değerlerinde çalışabilme
• Mobil ve endüstriyel uygulamalarda kullanılabilme
3.3.1 Yüksek Basınç Bölgelerinde Uygulama
Değişken deplasmanlı pompa A7VO, dahili sızıntı
yağı dönüşlü, açık çevrimli devre pompasıdır. Eğik eksen
prensibine göre çalışan rotari grup, sağlamlık ve iyi emiş
özelliklerini olumlu bir şekilde birleştirmiştir. Tahrik milinin
rulmanları harici kuvvetlerikarşılamada kullanılır. Gelen
kuvvetler ve çalışma ömrü için daha yüksek değerler talep
edilmesi halinde, daha güçlü yataklamalı özel rotari grup
(A7VTO) temin edilebilir.
Pozisyonlama pistonu yardımıyla rotari grubunun eğim
açısı değiştirilebilir.
Rotari grubun eğim açısı, bir konumlama pistonu yardımıyla kontrol merceğinin dairesel bir yörünge üzerinde
hareket ettirilmesiyle değiştirilir.
Eğim açısı arttırılırsa, pompa debisi ve gerekli tahrik
momenti artar. Eğim açısı azaltılırsa pompa debisi ve gerekli tahrik momenti azalır. Maksimum eğim açısı, mesela
25° veya 26,5°; minimum ise 0° olmaktadır.
Pompa, çalışma basıncına bağımlı olarak veya harici
kontrol sinyali ile ayarlanır. Gerekli konumlama enerjisi basınç tarafından alınır.
3.2.2 Lr Güç Kontrolü (Yaylı Kontrol Hiperbolik
Kotrolün Karşılaştırılması)
Kontrol aygıtı, alınan momentin T (Nm) sabit tutulmasını sağlar. Sabit bir tahrik devri n (d/dak) ile bağlantılı olarak güç kontrolü fonksiyonu gerçekleştirilir. Belirli mekanik
tahrik gücü P=T.n (kw), hidrolik çıkış gücü P=Q.p (kw)
ye karşılık gelmektedir. Çalışma basıncı p (bar) değerinin
yüke bağımlı olmasına karşın debi Q (L/dak) eğim açısı ile
değiştirilebilir.
Bir bilgisayara benzer şekilde güç kontrol aygıtı sürekli olarak basınç ve debi değerlerini çarpıp çıkan neticeyi
ayar edilen değerle karşılaştırır. Şayet pozitif bir sapma olmuşsa eğim açısı küçültülür, şayet sapma negatif ise eğim
açısı büyültülür. Güç kontrol aygıtı istenen bir değere göre
ayarlanabilir (ayar vidasının içeriye girecek şekilde döndürülmesi = ayar değerinin arttırılması). Kontrol,maksimum
eğim açısından başlatılır. Kontrolün bittiği andaki konum,
maksimum basınç tarafından belirlenir. İlaveten, her iki sınır
değerde olabilecek sapmalar, sınırlama vidaları yardımıyla
mekanik olarak da sınırlandırılabilir. Dikkat: Maksimum açı
ayarının arttırılması halinde; pompalarda kavitasyon, motorlarda da aşırı hız tehlikesi söz konusu olur. Eğer minimum açı ayarı arttırılırsa, tahrik motoru yüksek basınç bölgesinde aşırı yüklenebilir.
Çalışma basıncı, ölçücü piston yardımıyla konumlama pistonu üzerindeki manivelaya etki eder. Bu kuvvete, harici olarak ayarlanan ve güç değerini belirleyen
bir yay kuvveti karşı koyar. Eğer p çalışma basıncı, güç
formülü P=Q.p (kw) ile hesaplanan izin verilebilir değeri
geçerse, manivela yardımıyla kontrol valfi çalıştırılır ve
pompanın eğim açısı ufaltılır (pompa geri alınır).q.p’nin
çarpımı, tekrar mevcut güç seviyesine gelinceye kadar
debi düşürülür. Böylelikle hiperbolik eğri yakalanmış olur
ve “güç kontrolü” sayesinde tahrik aşırıyüklenmemiş
olur. Bunun tersine, çalışma basıncına bağlı olarak, geri
getirme yayı yardımıyla pompa debisi maksimum değerine arttırılabilir.
Özellikler:
• Yay paketlerinin değişimi sayesinde güç uyumu olanağı
• Taralı bölgelerde nispeten az güç kayıpları
• Sıfır strokkonumu mevcut değil, yani yüksek basınç
değerlerinde artık debi nedeniyle oluşan ısı kaybı
sözkonusu.
Özellikler:
• Kademesiz olarak ayarlanabilen, harici yay kuvveti ilemükemmel güç uyumu
• Sıfır strok konumu, yani artık debi yok
27
İŞ MAKİNALARI MÜHENDİSLERİ BİRLİĞİ DERNEĞİ
3.3.3 2 Paralel Eğik Eksen Tasarımlı Rotari Gruba
Sahip İkili Değişken Deplasmanlı Pompa
Değişken deplasmanlı iki pompa-bir tahrik. Bu, iki ayrı
pompanın, bir bölücü dişli kutusu ile tek bir gövdede toplanmasıyla gerçekleştirilmiş avantajlı bir kombinasyondur.
İlave hidrolik devrelerin beslenmesi için yedek tahrik
çıkışlı ve/veya ilave üçüncü bir pompalı modellerin, günümüzde özellikle mobil uygulamalarda kullanımı standartlaşmıştır.
Tek bir pompada gerçekleştirilen güç kontrolü, A8v…
,SR pompasının iki paralel devresinde, toplam güç kontrolü
uygulanarak gerçekleştirilmiştir. Bu, tahrik gücünün, basınçları oranında her iki devreye taksim edilmesi anlamına
gelmektedir.
Toplama valfinde oluşturulan yüksek basınç sinyali, ölçüm değeri olarak kullanılır.
İdeal güç kontrol eğrilerine, güç kontrol aygıtındaki manivelaya etkiyen moment kuvvetleri dengelendiğinde erişilebilir.
Yüksek basınç kuvveti FH ve s açısal deplasmanından
oluşan hidrolik momentin, ancak ayarlanmış yay kuvveti FF
ve sabit kaldıraç kolu a ile elde edilen mekanik moment
kadar büyük olmasına izin verilebilir.
P çalışma basıncını hidrolik sitem belirlendiğinden ve
pompa sadece kendi debisini (Q) değiştirebildiğinden, kurulu güç aşıldığında pompanın eğim açısı otomatik olarak
azaltılır.Açısaldeplasman, elde edilen hidrolik moment değeriyle aynı oluncaya kadar azaltılır.
Uygulamada bağımsız ve kombine kontroller kullanılmaktadır. En yaygın kullanılanlara örnek olarak yük sınırlamalı kontrol, üç nokta kontrol, yük algılama kontrolleri
verilebilir.
3.4 Genel Uygulamalar İçin Eğik Eksen
Tarsarımlı Değişken Deplasmanlı Pompalar
Değişken deplasmanlı A2V tipi pompa; açık, kapalı ve
yarı-kapalı çevrimli devrelerde genel kullanıma uygundur.
Deplasmanını değiştirmek için çeşitli kontrol tipleri mevcuttur. Tandem masurbilyalıyataklama veya kaymalı yataklama (çok uzun yatak ömrü için) ile donatılmış tipleri özellikle
endüstriyel uygulamalarda tercih edilir.A2V tipi pompa,
valfler ve yedek pompalar ile donatılarak A2P temel güç
ünitesine dönüştürülür.
3.5 Orta Basınç Aralığında Çalışan Açık
Çevrimli Sistemler İçin Eğik Disk Tasarımlı
Değişken Deplasmanlı Pompalar
A10V tipi eksenel pistonlu pompalar, 250/315 bar basınç değerlerine kadar mobil ve endüstriyel uygulamalarda
kullanılabilirler. Değişken deplasmanlı pompalar enerji ta-
28
sarrufu açısından sabit deplasmanlı pompalara göre avantajlıdır. Örneğin, birleştirilmiş basınç ve debi kontrol aygıtı
ile o an için gerekli kuvvete (basınç) ve hıza (debi) otomatik
olarak uyum sağlayarak enerji tasarrufu sağlarlar.
Eğik disk tasarımının avantajı sadece kompakt bir tasarım olması değil aynı zamanda düşük güç ağırlığı, uzun
ömür ve düşük gürültü seviyesidir. İlave pompaların ardarda takılmasını mümkün kılan, ara-tahrik olanağının da
önemli bir özellik olduğunu unutmamak gerekir.
3.6 Basit Kapalı Çevrimli Sistem Gerektiren
Mobil Uygulamalarda Kullanıma Uygun,
Eğik Disk Tasarımlı Değişken Deplasmanlı
Pompalar
A11VG tipi hidrolik pompa,eğik disk tasarımlı değişken
deplasmanlı kapalı çevrimli hidrostatik tahrik devreleri için uygun bir pompadır. Gerekli tüm valfler ve beslenme pompası,
üzerinde entegre bir şekilde mevcuttur. Tasarıma bağlı olarak,
kolaylıkla çoklu pompaya dönüştürülebilir.Rotarigrubun eğim
açısı, pompanın üzerindeki dönebilen bir muylu yardımıyla,
kuvvet katlamasına gerek kalmadan direkt olarak değiştirilebilir.
Sıfır konumda, pompa debiside sıfırdır. Sıfır konumu
sağa ve sola doğru geçildiğinde debi akış yönü ve miktarıda kademesiz olarak değişir.
Eğer döner muyluyla el ile kumanda edilecek ise muylu, rotari grubun eğik diskine direkt olarak bağlanır. Döner
muylunun dönüş açısı, tam olarak pompanın eğim açısına
karşılık gelir. El veya ayak ile uygulanan deplasman momenti yüksek basınca ve eğim açısına bağlıdır. Konumlama mekanizmasında deplasman veya açının sınırlanması,
gerektiğinde sıfır konumunun tekrar yakalanması, konumlama mekanizması ile yapılmalıdır.
Döner muylu, el ile ayarlanabildiği gibi, hidrolik kontrol
mekanizması ile de ayarlanabilmektedir.
3.7 Açık Çevrimli Sistem Gerektiren Mobil
Uygulamalarda Kullanıma Uygun, Eğik Disk
Tasarımlı Değişken Deplasmanlı Pompalar
Aşağıda gösterilen A4VO tipi pompaların kontrol fonksiyonları, birlikte ya da birbirinden bağımsız fonksiyonlar
olarak çalıştırılabilirler.
• Hiperbolik çalışma eğrisiyle güç kontrolü
• Çek valf yardımıyla basınç kontrolü
• Yük basıncının ∆p kontrolü şeklinde, yük algılama
(Load Sense=LS) kontrolü
3.7.1 Güç Kontrol Aygıtı
Güç kontrol aygıtı, çalışma basıncına bağlı olarak pompanın debisini kontrol ederek sabit tahrik devir sayısında,
ayarlanan tahrik gücünün aşılmamasını sağlar
İŞ MAKİNALARI MÜHENDİSLERİ BİRLİĞİ DERNEĞİ
3.7.2 Basınç Komtrol Aygıtı
Basınç kontrol aygıtının görevi, maksimum çalışma basıncına ulaşıldığında pompayı Vg=0, yani sıfır strok konumuna doğru döndürmektir. Bu fonksiyon, güç kontrolüne
göre önceliklidir.
3.7.3 Yük Algılama (L-S) Kontrol Aygıtı
Yük algılama kontrol aygıtı, yük basıncı tarafınca uyarılan debi tüketim kontrol aygıtı gibi çalışır ve pompa debisini kullanıcı tarafından talep edilen debiye uyarlar. Pompa
debisi devredeki yön valflerinin yağ geçiş aralıklarının kesit
alanına bağlıdır, ancak güç eğrisinin altında kalan bölgede
yük basıncından etkilenmez. Güç ve basınç kontrolü, yük
algılama (LS) fonksiyonuna göre önceliklidir.
3.8 Yüksek Basınçlı, Kapalı Çevrimli Hidrostatik Araç Tahrik Devrelerinde Kullanıma
Uygun, Eğik Disk Tasarımlı Değişken Deplasmanlı Pompalar
A4VG tipi pompa, kapalı çevrimli devreler için gerekli
tüm elemanları üzerinde toplayan komple güç ünitesidir.
Hidrolik olarak ayarlanan ünite, çeşitli kontrol aygıtlarıyla
birlikte tipik bir mobil pompasını oluşturur. Şayet bu pompa sabit veya değişken deplasmanlı bir motora bağlanırsa
otomatik hidrostatik araç tahriği sistemi oluşur.
Bu, hıza bağımlı, otomatik kapalı çevrimli sistemdir.
Pompa tahrik devir sayısından, çalışma basıncından ve
elektriki olarak da 2 bobinden uyarılar alır. Konumlama
enerjisi, besleme devresinden alınır. Pompanın konumlama
hızı orifisler aracılığıyla sönümlenir.
Hıza bağımlı otomatik kontrol sistemi, içten yanmalı
motorlu hidrostatik tahrik sistemleri için tasarlanmıştır. İçten
yanmalı motorlarda hız arttıkça momentin arttığı ve şayet
moment aralığının üst sınırında motora yüklenilirse bir hız
kaybının (motorun bayılması) olduğu göz önünde bulundurulmuştur. İçen yanmalı motorun güç tüketimi yeterli bir
hassasiyetle o anki devir sayısıyla belirlenebilmektedir. Şayet uygun bir hidrolik sistem seçilip uygulanırsa mükemmel
kontrollü, hidrostatik araç tahrik sistemi oluşturulur.
3.9 Açık Çevrimli Endüstriyel Uygulama
Devrelerinde Kullanıma Uygun, Eğik Disk
Tasarımlı Değişken Deplasmanlı Pompalar
Özellikle endüstriyel uygulamalar için geliştirilen A4VSO pompası eğik disk tasarımının bilinen avantajlarının
yanısıra uzun servis ömürlü yatakları ile de oldukça avantajlıdır. Yük algılama kontrolü, halat kontrolü (mooring)
ve sekonder- kontrol bu tip pompa ile gerçekleştirilebilir.
Basınç kontrollü bir pompa ile birlikte sekonder kontrollü
bir motor kullanılarak gerçekleştirilen sekonder hız kontrol
sistemi, yüksek dinamik kontrol cevaplama hızına, tam bir
hız kontrolüne, düşük kayıplara ve enerjiyi geriye kazanma
özelliğine sahiptir.
DS1 hız kontrolü; ayar ünitesini, talep edilen hızda istenen momenti sağlayacak şekilde kontrol eder.
Bu moment (hemen hemen sabit basınç koşullarında),
deplasman hacmi ve dolayısıyla da eğim açısıyla orantılıdır.
Eğim açısı (konum) endüktif konum algılayıcısı ile, devir
sayısı ise bir tako jeneratör ile ölçülür.
3.10 Kapalı Çevrimli Endüstriyel Uygulama
Devrelerinde Kullanıma Uygun, Eğik Disk
Tasarımlı Değişken Deplasmanlı Pompalar
Değişken deplasmanlı, eğik disk tasarımlı ancak, kapalı
çevrimli devrelerde çalışmaya uygun diğer bir pompa.
Endüstriyel uygulamalarda, A4VSG tipi pompalara uygun valf bloğu, beslenme pompası, filtre, yağ tankı, soğutucu takılarak komple bir hidrolik güç ünitesine dönüştürülür.
Anti kavitasyon çek valfleri kullanarak, yarıkapalı çevrimli
devrede oluşturmak mümkündür. Bu valfler sayesinde hacimsel farkların giderilmesi mümkün olmaktadır. Örneğin,
tek milli silindirlerin tahriği.
3.11 Eksenel Pistonlu Ünitelerde Sık
Kullanılan Kontrol Tiplerine Genel Bakış
Sinyal kuvvetlendiricisi olarak kullanılan elektronik devre elemanları (yükselticiler) aşağıdaki açıklamalarda yer
almamaktadır.
Çeşitli ayarlama tipleri arasındaki farklar aşağıya çıkarılmıştır.
• Kontrol devresi tipi
• Kuvvet aktarımı (hidrolik veya mekanik)
• Çalışma tipi (direkt veya pilot kumandalı)
• Çalışma eğrisi (konum ve ayar)
• Açık çevrim (geri beslemesiz)
• mekanik: el kumandalı
• mekanik: elektriksel
• hidrolik: mekanik
• hidrolik: elektriksel
• hidrolik: hidrolik
• Kapalı çevrim (geri beslemeli)
• hidrolik: mekanik
• hidrolik: elektriksel
Kaynaklar :
Rexroth Akışkanlar Tekniğinin Temel Esasları ve Elemanları Cilt 1
29