Endüstriyel uygulamalarda ve bir çok makinenin hareket etmesini sağlayan en önemli ekipmanlardan biri olan hidrolik silindirler, akışkan gücünün ilk çağlardan bu güne kadar gelişim göstermesiyle, günümüzün en önemli hareket sistemleri arasında yerini almaktadır. Bu yazımızda hidrolik silindir dünyasına giriş yapacağız ve genel manada bir hidrolik silindir nedir, çeşitleri nelerdir gibi çeşitli konularda bilgilendirmeler yapacağız…
Hadi başlayalım…
Tasarımcılar, silindirlerin üretmiş oldukları doğrusal hareket ve yüksek kuvvet nedeniyle, ilk olarak hidrolik ve pnömatik sistem tasarımlarına ağırlık verirler ve akışkan gücünü kullanan bu sistemler neredeyse sonsuz bir konfigürasyon, boyut ve özel tasarım dizisine sahiptir. Bu kadar çok çeşitlilik sayesinde yenilikçi tasarımların önünü açılmakta ve aynı zamanda bir çok uygulamayı silindirler olmadan gerçekleştirmek neredeyse mümkün olamamakta…
Yukarıda yer alan görselde standart bir hidrolik silindirin için gerekli parçalar gösterilmiştir. En yaygın olarak kullanılan hidrolik silindir çeşidi çift etkili hidrolik silindir olarak kullanılmaktadır. Yukarıda görselde yer alan hidrolik silindirin mil ucuna basınçlı sıvı yönlendirilmesi ile silindir çubuğu geri çekilir, tersine yönde hareket etmesi için ise basınçlı sıvı kapak ucuna yönlendirilir ve böylece silindir doğrusal yönde ileri doğru hareket eder. Eş zamanlı olarak ise karşı tarafta yer alan hidrolik sıvı rezervuara geri akar eğer sıvı ortam hava ise genellikle atmosfere verilir…
Hidrolik silindirlerin mil ucu yüzey alanı, kapak ucu yüzey alanından daha küçük olduğu için itme kuvveti, çekme kuvvetinden daha büyüktür ( eşit sıvı basınçları varsayarsak). Yine aynı mantıkla hareket edersek, toplam silindir hacmi, silindir tamamen geri çekilmiş haldeyken (silindir mili hacmi nedeniyle), silindirin tam olarak uzatılmış halinden daha az olduğundan, bir silindir geri çekilirken, ileri itilmesine göre daha hızlı hareket eder.
Tek etkili silindirler, yanda yer alan görselde olduğu gibi yalnızca tek bir tarafından basınçlı sıvıyı kabul eder. Pistonun diğer tarafında ki hacim atmosfere boşaltılır veya tanka geri döner. Basınçlı sıvının yönlendirildiği giriş kısmı kapak ucunda yada mil ucunda olmasına göre tek etkili hidrolik silindir, uzama veya geri çekilme hareketi yapar. Her iki hareket tipinde de yer çekimi veya yay kuvveti tarafından üretilen kuvvet piston çubuğunu eski haline geri döndürür. Tek etkili hidrolik silindirlere en güzel örnek hemen hemen her araba da var olan hidrolik krikodur ve yer çekimi dönüşlü bir silindirin en yaygın uygulamasını temsil eder.
Tek etkili silindirler yay uzatmalı veya daha yaygın yay dönüşlü tipte olabilir. Yay kuvveti bir iş parçasını sonsuza kadar tutabileceğinden, yayla uzatma silindiri alet tutma fikstürleri için kullanışlıdır. Silindir daha sonra hidrolik basınç uygulandığında iş parçasını serbest bırakır. Yayla uygulanan / hidrolik basınçla serbest bırakılan (park) frenler, tek etkili, yay uzatmalı silindirlerin başka bir yaygın uygulamasını temsil eder.
Ancak en yaygın tek etkili silindir türü bir geri dönüş yayı kullanır. Bu versiyonda, basınçlı sıvı, piston çubuğunu uzatmak için silindirin kapak ucuna girer. Sıvının kapak ucundan dışarı akmasına izin verildiğinde, geri çekme yayı geri çekmek için piston çubuğuna kuvvet uygular. Fabrika otomasyonu – özellikle malzeme taşıma – pnömatik yay dönüşlü silindirlerin kullanıldığı yaygın bir uygulamadır.
Standart hidrolik silindir yapıları
Tek ve çift etkili silindirler için üretim varyasyonları, öncelikle iki uç kapağın kovana nasıl takıldığına bağlıdır. Ek varyasyonlar arasında kovan ve uç kapakların et kalınlığı ve yapım malzemeleri bulunur.
Bağlantı çubuğu silindirleri (Tie-rod silindirleri), Şekil 1’de görülen hidrolik silindir aynı zamanda saplamalı tip hidrolik silindir olarak ta isimlendirilmektedir ve yapım şekli olarak alt ve üst kısımlarında dikdörtgen veya kare kapaklara sahip ve uçlarından geçirilen miller yardımıyla sabitlenmektedir. Kovan ve kapaklar arasında ki contalar ve sızdırmazlık elemanları ile hidrolik sıvının kaçması engellenir.
Endüstriyel, ağır hizmet uygulamaları için silindirlerin çoğu, bağlantı çubuğu(tie-rod) saplamalı tip yapısını kullanır ve genellikle Ulusal Akışkan Gücü Birliği (NFPA) standartlarına uygundur.Bu standartlar boyutsal tek düzelik oluşturur, böylece birden fazla üreticinin silindirleri değiştirilebilir.Bununla birlikte, silindirleri değiştirirken dikkatli olunmalıdır, çünkü NFPA boyut standartlarına uysa bile, bir silindir, farklı bir üreticiden temin edilemeyen kendi özel üreticisine ait tescilli özelliklere sahip olabilir.
Kaynaklı silindirler, Piyasada en çok kullanılan bir diğer hidrolik silindir tipi olan kaynaklı hidrolik silindirler, diğer saplamalı tip hidrolik silindirlere göre biraz daha karmaşıktır. Bu silindir tipinde kapaklar silindir kovanına kaynaklı bir haldedir ve ağır hizmet tipi hidrolik silindirler de tercih edilen sistem kaynaklı tip hidrolik silindirlerdir. Kaynaklı tip hidrolik silindirler genel olarak mobil uygulamalarda sıklıkla kullanılmaktadır. İş makinelerinin hidrolik silindirlerinin hepsi bu tarz yapıya sahiptir.
Mill-Duty Tip Hidrolik Silindirler, Bu tip hidrolik silindirlerde kovanın her iki ucuna da kaynaklanmış flanşlar ve bu flanşlara civatalanmış uç kapakları vardır. Yapı itibariyle kaynaklı silindirlere benzerler lakin mil tipi hidrolik silindirlerin kovan et kalınlıkları daha fazladır ve genel olarak daha ağır yapıya sahiptir.
Büyük haddehanelerde kullanılan silindirler genellikle uç kapak cıvatalarının doğrudan kovan duvarına vidalanması için yeterince kalın bir kovan duvarına sahiptir. Adından da anlaşılacağı gibi, bu silindirler orijinal olarak çelik fabrikalarında, dökümhanelerde ve diğer ağır hizmet uygulamalarında kullanılmak üzere tasarlanmıştır.
Hidrolik silindir tipleri arasında bir başka grup ise tamir edilemeyen hidrolik silindirlerdir. Bu silindirler ekonomi için tasarlanmıştır ve kovana kaynaklanmış uç kapakları vardır ve bu yapısı ile kullan at tarzında olmaktadır. Onarım veya conta değişimi için demonte edilemezler. Ancak bu tasarım, yüksek hizmet ömrü gerekmediğinde çok uygun maliyetli olması nedeniyle tercih edilmektedir. Bu silindirlerin çoğunda paslanmaz çelik uç kapakları ve kovan bulunur, ancak bunlar esasen hafif görev döngüleri için tasarlandıkları için, çoğu alüminyum alaşımları ve plastikleri hafiflik ve ekonomi için kapsamlı şekilde kullanır. Onarılamayan silindirler genellikle esas olarak paslanmaz çelikten, alüminyum alaşımlarından ve pnömatik veya düşük basınçlı hidrolik servis için tasarlanmış plastiklerden yapılır.
İç içe geçen silindir (teleskopik hidrolik silindir)
Teleskopik silindirler, tamamen uzatıldığında, tamamen geri çekildiğinde silindirin uzunluğunu aşan bir strok üretebilen iki veya daha fazla aşamaya sahiptir. Burada gösterilen, altı aşamalı tek etkili bir modelin bir kesitidir.
İç içe geçen silindirlerin çift yönlü hareket eden versiyonları mevcut olmasına rağmen Şekil 6, tek etkili bir teleskopik silindirdir. İç içe geçen silindirler, iç içe geçmiş beş veya daha fazla boru seti veya kademe içerir. Her kademe, hem silindir kovanı hem de piston çubuğu olarak işlev gören contalar ve yatak yüzeyleri ile donatılmıştır.Bir teleskopik silindirin katlanmış uzunluğu, uzatılmış uzunluğu 15 te 1’i kadar kısa olabilir, ancak maliyet, eşdeğer kuvvet üretebilen standart bir silindirinkinin birkaç katıdır. Tüm aşamaların eşzamanlı olarak uzandığı veya en büyük aşamanın önce uzandığı, ardından her bir ardışık olarak daha küçük aşamanın geldiği modeller mevcuttur.
Kısa stroklu hidrolik silindirler, bu tarz silindirler mil uzunluğunu aşan bir piston çapına sahiptirler. Eksenel boşluğun sınırlı olduğu ve nispeten düşük bir besleme basıncından yüksek kuvvet üretilmesi gereken yerlerde kullanılırlar.
Ram silindirleri , pistonla aynı çapta bir mile sahip özel bir tek etkili silindir türüdür. Çoğunlukla kriko çekme amacıyla kullanılır, piston silindirleri tek etkili olmalıdır çünkü çubuğu geri çekmek için basınçlandırılacak dahili silindir hacmi yoktur. Ram silindirleri bazen dalgıç silindirler olarak adlandırılır ve çoğunlukla kısa stroklu uygulamalar için kullanılır. Çoğu geri dönüş sargısını değil, piston çubuğunu geri çekmek için daha fazla, yerçekimi veya yükü kullanır.
Tandem silindirler, düşük besleme basıncından ve küçük delikten nispeten yüksek kuvvet oluşturmak için ortak bir çubuk aracılığıyla bağlanan çok sayıda piston kullanır.
Öte yandan, tandem silindirler , önemli eksenel uzunluğun mevcut olduğu dar bir radyal boşlukta yüksek kuvvetin üretilmesi gereken uygulamalar için tasarlanmıştır . Bir tandem silindir, ortak bir çubuğa birbirine bağlı her bir piston ile aynı hizada bağlanmış iki tek çubuk uçlu silindir ve ayrıca çubuk ucu kapağından uzanan ikinci bir çubuk olarak işlev görür. Her bir piston odası, sıvı basıncında veya delik çapında bir artış olmaksızın çok daha yüksek kuvvetler üretmek için çift etkindir.
Dubleks silindirler ayrıca sıralı olarak bağlanmış iki veya daha fazla silindire sahiptir, ancak bir dubleks silindirin pistonları, fiziksel olarak bağlı değildir; bir silindirin çubuğu, ikincinin çubuk olmayan ucuna çıkıntı yapar ve bu böyle devam eder. Bir dubleks silindir ikiden fazla sıralı silindirden oluşabilir ve tek tek silindirlerin strok uzunlukları değişebilir. Bu, hangi pistonların çalıştırıldığına bağlı olarak bir dizi farklı sabit strok uzunluğu elde etmek için onları kullanışlı kılar.
Dubleks silindirlerin ortak bir çubuğa bağlı olmayan birden çok pistonu vardır. Ayrı piston bölmelerinin harekete geçirilmesi, birden çok strok sağlar.
Diyafram silindirleri, yuvarlanan diyaframdan veya kısa stroklu tiptedir. Her ikisi de kovan-piston arayüzünü kapatmak için elastomerik diyaframlar kullanır. Kısa stroklu tip, silindir gövdesinin yarıları arasına sabitlenmiş bir elastomer levha kullanır ve genellikle kamyon ve otobüs havalı fren uygulamaları için kullanılır. Döner diyafram silindiri, piston ilerledikçe silindir kovanına yuvarlanan şapka şeklinde bir diyaframa sahiptir. Her iki tip de çok düşük koparma kuvvetleri gerektirir, sıfır sızıntıya sahiptir ve tek etkili, yay geri dönüşlüdür.
Diyafram silindirleri, geleneksel kayar piston contasını ve onun yapışma-kayma işlemine yönelik doğal eğilimini – ortadan kaldırarak, çubuk contasındaki çok az miktarda sürtünme dışında neredeyse sürtünmesiz hareket üretir. Diyaframın pozitif sızdırmazlığı da piston çevresinde sızıntı olasılığını ortadan kaldırır.
Silindirler ve bu konudaki tüm bileşenler, kurulumu ve sonraki bakımı kolaylaştırmak için kolayca erişilebilir olmalıdır. Örneğin, bir bağlantı parçası önce bitişik hatlar kaldırılmadan sıkılık açısından kontrol edilemezse, meydana gelebilecek küçük sızıntıları düzeltmek için çok az teşvik vardır.
Hidrolik Silindir Ömrü
Endüstriyel bir silindirin, nominal sistem basıncındaki verime bağlı olarak yaklaşık 4:1 tasarım faktörüne sahip olması gerekir. Mobil ekipman için ağır hizmet tipi silindirlerin çoğu üreticisi 3: 1 tasarım faktörü belirtir. Düzgün sistem çalışmasıyla ve basınç darbeleri olmadan, nominal sistem basıncında 15.000 psi gerilim koruyucu kabul edilir. 30.000 psi gerilime neden olan sistem basıncı artışları genellikle endişe verici değildir, ancak 30.000 psi birim gerilimde çeliğin boyut değişikliği 0,001 inç / 30 inçtir. Bu yoğunluktaki bir basınç yükselmesi, neredeyse 1/32 inçlik bir uzunluk değişikliğine neden olur. Gerilmiş silindirlerdeki veya geniş sıcaklık değişikliklerine maruz kalanlarda boyutsal değişiklikler, izin verilen çalışma basınçlarını daha da sınırlayabilir.
Büyük boyut değişiklikleri, metalik olmayan silindir contaların performansını ve kullanım ömrünü ciddi şekilde etkileyebilir. Örneğin, 80 Shore A durometresinin ekstrüzyon arızaları, sentetik Nitril contalar, 3.000 psi veya 0.001-in üzerindeki sıvı basınçlarında boşluk 0,004 inç’i aştığında meydana gelebilir. 6000 psi sistem basıncı ile boşluk. Bu tür basınçlara, diferansiyel silindir kullanan sistemlerde veya ölçüm çıkışı akış kontrolleri olan sistemlerde kolayca ulaşılabilir.
Sistem şok basınçlarını göz önünde bulundurmalısınız. Hidrolik sistem hız kontrolü veya enerji emici cihazlar içeriyorsa, normal sistem basıncının iki ila üç katı üzerinde basınç yükselmeleri meydana gelebilir. Bu nedenle, silindirin yaşayacağı yükü belirleyin ve ardından bağlantı noktası sızdırmazlık bütünlüğünü korumak için uygun şekilde monte edin.
Hidrolik Silindirlerin Bakımı İçin 5 Önemli Tavsiye
Akışkan gücünü kullanan sistemlerinizin sorunsuz ve verimli bir şekilde çalışmasını sağlamak için doğru ve tutarlı silindir bakımı gereklidir. Bu beş ipucunu takip etmek doğru yönde atılmış bir adım olacaktır.
1. Yağınızı temiz tutun. Bunu söylemeye gerek yok, ancak hidrolik arızaların çoğu hala kirli yağdan olmasaydı bunu söylememize gerek kalmazdı. Tehlikeli yağınızı filtreleyin. Kir parçacıkları bir silindirin içinde ileri geri hareket etmeyi sever, bu nedenle yağın silindirinize ilk girdiğinde temiz olmasını sağlamak özellikle önemlidir.
Hidrolik sisteminize yüksek verimli filtreler takın ve gerektiğinde değiştirildiğinden emin olun. Bir diferansiyel basınç göstergesi veya açılır gösterge, bir filtrenin ne zaman tıkandığını söyleyebilir ve bu da, yağın muhafazadan filtrelenmemiş olarak geçtiği bir durum olan baypasa geçmeden önce onu değiştirmenize izin verir.
2. Silindirinizi düzenli olarak inceleyin. Korozyon, çukurlaşma ve düzensiz aşınma için çubuğun durumuna bir bakın. Korozyon, ortam veya akışkan içinde aşırı nem sinyali verebilir. İkinci senaryo, tüm hidrolik sisteminiz için felaket anlamına geldiğinden daha kötüdür. Sürtünme çubuk keçesine ve sıyırıcıya zarar verdiğinden çubuk korozyonu keçe aşınmasını hızlandıracaktır. Çubuk üzerindeki oyuklar korozyondan kaynaklanabileceği gibi fiziksel hasardan da kaynaklanabilir ve bu da conta hasarına yol açar.
Çubuğun düzensiz aşınması genellikle yanlış hizalamanın bir sonucudur. Yan yük, çubuğun yatağın bir tarafına sürtünmesine neden olur ve bu da yatağı, contaları ve çubuğu erken aşındırabilir. Çoğu durumda, aşınmış ve hasar görmüş bir çubuk, yeniden cilalamak için yeniden kromlanabilir ve / veya cilalanabilir. Çubuk tamir edilemezse, herhangi bir silindir tamir atölyesi tarafından üretilebilir. Yeniden kurulumdan önce, hasara neden olan sorunu ilk başta çözmek akıllıca olacaktır, yoksa kendinizi sık sık silindiri değiştirme işinin içinde bulacaksınız.
3. Silindirlerinizi döndürün. Arıza süresi mutlak bir imkansızsa, düzenli olarak döndürdüğünüz bir dizi yedek silindiri hizmete sokmak isteyebilirsiniz. Bu, yüksek riskli partikül kontaminasyonu veya aşırı çalışma koşullarına rağmen silindirlerinizi taze tutacaktır. Bir silindir hizmetten çıkarıldıktan sonra demonte edilebilir, incelenebilir ve gerekirse onarılabilir.
Bir silindir parçalandığında, genellikle çok ekonomik oldukları için tüm contaları değiştirmek iyi bir fikirdir. Silindirlerinizin iç kısımlarını düzenli olarak incelemek, size hidrolik sisteminizin geri kalanının durumu hakkında da ipuçları verir. Örneğin verniğin oluşması, yağınızın sürekli olarak ısındığı anlamına gelebilir ve çalışma sıcaklığına değinmeniz gerekebilir.
Ayrıca, pistonun ve kapağın fiziksel muayenesi, silindir içinde partiküllerin sıkışmış olup olmadığını size söyleyebilir. Birisi pistonunuzu bilyeli bir çekiçle dövüyormuş gibi görünüyorsa, o zaman bir metal parçasının aylarca veya yıllardır içeriye çarptığını garanti edebilirim. Ve silindirinize girmişse, sistemin başka yerlerinde de mevcuttur.
4. Aksesuarlarınıza bakım yapın. Bir hidrolik silindirde olan braketler, çatallar, çubuk gözleri, bilyeli mafsallar veya diğer bağlantılar, neredeyse silindirin kendisi kadar önemlidir. Bir pivot pimi veya kenet takıldığında, silindirin bağlantı yerlerinde aşırı eğim ve oynama olur. Bu, yanlış hizalamaya neden olur ve bu da bazı durumlarda hızlı aşınmaya veya ciddi hasarlara neden olabilir.
Yüksek hassasiyetli bir makineniz varsa, her bir bağlantı arasında birkaç binde biri ekstra açıklık bile sarsıntılı, hatalı hareket ve titreşime neden olabilir. Servis için bir silindir çıkarıldığında, aksesuarları incelemek ve gerekirse değiştirmek en iyi uygulamadır. Bir iğne yalnızca birkaç kuruştur ve bin dolarlık NFPA silindiriyle karşılaştırıldığında anlamsızdır. Hidrolik makinenizin yağlama gerektiren diğer parçalarında olduğu gibi, eşit olmayan veya aşırı aşınmayı önlemek için silindir bağlantılarını düzenli olarak gresleyin.
5. Yağlama yağı sisteminizi inceleyin. Genellikle kendi yağlama kaynaklarına ihtiyaç duyan pnömatik silindirler çalıştırıyorsanız, yağlama sisteminizi gerektiği gibi inceleyin ve bakımını yapın. Temel bir sistem, oldukça güvenilir olan filtre / regülatör tertibatına yerleştirilmiş bir yağlayıcıya sahip olacaktır. Bununla birlikte, rezervuar boşken hiçbir yağlama yağı temin edilemez. Yağ seviyesini düzenli olarak inceleyin ve gerekirse doldurun.
Yağ dolu bir rezervuar bile yağlayıcınızın çalıştığını garanti etmez, bu nedenle çıkan yağ hattınıza bir hava tabancası takıp beyaz bir kağıt havluya püskürterek test etmeniz gerekebilir. Havlunun üzerinde bir parça yağ varsa, gitmekte fayda var. Kuruysa, yağlayıcıdaki tıkanıklığı gidermeniz veya düzeltilemiyorsa değiştirmeniz gerekebilir.
Sonuç
Hidrolik silindirlerin çeşitleri genel olarak yukarıda anlattıklarımız gibidir, bir çok farklı endüstri dalı için özel hidrolik silindir tasarımları yapılmaktadır. Ayrıca çalışacakları ortama göre de sıcaklık, nem gibi hava ve iklim koşullarına göre korozyon kaplamaları da yapılmaktadır. Genel itibariyle hidrolik silindirler, çalışma alanları ve yapacakları işe göre çok çeşitli şekillerde olmaktadır. Bundan sonrasında ise hidrolik silindirlerin bakımı büyük önem arz eder. Yine ekonomik olması açısından hidrolik silindir tamiri gibi ekstra işlemler de düşünebilir.
Teknikürünler.com olarak bir başka teknik yazıda görüşmek dileğiyle…