Transcript Soru - Çankırı Karatekin Üniversitesi
CMK-202 / CMT204 -- 1. HAFTA
Dersin Sorumlusu : Prof. Dr. Rıza GÜRBÜZ Çankırı Meslek Yüksek Okulu Müdürü ve Çankırı Karatekin Üniversitesi Rektör Yardımcısı
2 Akışkanlar mekaniği ile ilgili temel kavramları kavrayabilme. Hidrolik ve pnömatik kontrol sistemlerinin çalışma prensiplerini kavrayabilme ve bu kontrol sistemleri devrelerini düzenleyebilme.
Verilen kriterlere uygun olarak bir hidrolik veya pnömatik devreyi kurabilme.
3 10 11 12 13 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Hidroliğin Temel İlkeleri Hidroliğin Temel İlkeleri Hidroliğin Temel İlkeleri Hidrolik Elemanlar ve Devreler Hidrolik Elemanlar ve Devreler Hidrolik Elemanlar ve Devreler Hidrolik Elemanlar ve Devreler Hidrolik Elemanlar ve Devreler Pnömatiğin Temel İlkeleri Pnömatiğin Temel İlkeleri Pnömatik Elemanlar ve Devreler Pnömatik Elemanlar ve Devreler Pnömatik Elemanlar ve Devreler Pnömatik Elemanlar ve Devreler
4 Etkinlik Ara Sınav Ödevler Laboratuar Yarıyıl Sonu Sınavı Adet 1 1 8 1 Yüzde (%) 20 20 20 40
Kuvvet birimi Newton’dur.
(kg.m /s² ) Kütlesi 1 kg olan cisme 1m/s² ivme kazandıran büyüklüğe NEWTON denir. Basınç birimi Pascal’dır.
1m² yüzeye uygulanan 1N şiddetindeki kuvvetin oluşturduğu basınca PASCAL denir.
F P A
7 Kesit alanı 4000 cm2 olan bir pistona 80 kN kuvvet etki etmektedir.
Meydana gelen basıncı hesaplayınız.
P = F/A P = 80 (kN) / 4000 x 10-4 (m2) = 800/4
P = 200 kPa
8 P At = Atmosfer basıncı P s = Hidrostatik basıncı P m = Toplam basınç P s = ρ.g.h
P At = Atmosfer basıncı P m = P s +Pat P s : Hidrostatik basınç (Agırlık basıncı) Pa (N/m2) h: Sıvı sütunu yüksekligi (m) ρ: Sıvı yogunlugu (kg/m3) g: Yerçekimi ivmesi (m/s2)
9 h =5 m ρ =1000 kg/m3 g =10 m/s2 Ps =? Ps = 5 (m) x1 000 (kg/m3) x 10 Ps = 50.000 N/m2 (Pa)= 0.5 bar
10 Pascal Kanunu: Şekilde görüldüğü gibi kapalı bir sistemdeki sıvıya,bir A yüzeyi üzerinden bir F kuvveti etkimesi halinde meydana gelen basınç, sıvının sistem içinde ulaştığı her noktaya sıvı tarafından iletilir.
11
Kapalı sistemin her yerine etkiyen basınç değeri aynıdır.
Hidrolik sistemlerdeki çalışma basıncının oldukça yüksek olması nedeniyle hidrostatik basınç ihmal edilir.
12
13 Sıvının bulunduğu kabın seklini (piston alanını) değiştirmek suretiyle, kuvveti değiştirmek mümkündür. Kap içinde basınç her noktada aynıdır.
Bu suretle küçük kuvvetle büyük yükler kaldırabiliriz.
14
Şekildeki bir tasıt kaldırma sistemi ile bir otomobil kaldırılmak isteniyor. Otomobilin kütlesi 1500 kg olduğuna göre otomobili kaldırmak için gerekli minimum kuvveti hesaplayınız.
Kütle :m 1 =1500 kg A 1 = 40 𝑐𝑚 2 A 2 = 1200 𝑐𝑚 2 F 1 = ?
F 1 = m . g 15 Ağırlık kuvveti A A 1 2 F 2 = 40 𝑐𝑚 2 = 0.004 𝑚 2 = 1200 𝑐𝑚 2 = 0.12 𝑚 2 = m.g = 1500 kg x 10 m/ 𝑠 2 = 15 000 N
16 Piston stroku ile piston yüzeyi arasındaki ilişki ters orantılıdır.
V 1 =s 1 .A
1 V 2 =s 2 .A
2 V 1 =V 2 s 1 .A
1 =s 2 .A
2
17 A 1 = 40 cm2 A 2 = 1200 cm2 s 1 = 15 cm s 2 = ? cm
S
ekil : Tandem Silindirle Basınç Artırma
18 P1 Basıncının A1 yüzeyine etkimesiyle oluşan F1 kuvveti piston kolu üzerinden küçük pistona iletilir.
Böylece A2 yüzeyine etkiyen F1 kuvveti, P2 basıncını oluşturur. A2
F P A
19
Şekil : Pistonun İleri ve Geri Hareketlerde Kent Alanları
Debi 𝑚 3 /s Belli bir zaman birimi içinde bir boru kesitinden akan akışkanın hacmine Hacimsel Debi denir.
V
V t
A S
V
: Hacimsel debi (m 3 /s)
V
: Hacim (m3)
t
:
Zaman m u
:
HIZ s A s
: :
Yol
Boru kesiti (m²)
V
A
.
s t HIZ
(
u
)
Yol Zaman t s V
A
.
u
21 Ş
ekil : Hacimsel Debi
Bir boru içinden 10 saniyede akan akışkan miktarı 0.1 𝑚 3 olduğuna göre akışkanın debisini 𝑚 3 /s ve L/s olarak hesaplayınız?
22 Bir pistonun kesit alanı 100 𝑐𝑚 2 olup, pistona etkiyen akışkan hızı ise 0.2 dm/s dir. Buna göre pistona etkiyen akışkanın debisini Lpm (dm3/dk) olarak hesaplayınız.
23
24
kullanılan akışkanın özkütlesini 1000 kg/ 𝑚 3 kütlesel debisini (kg/s) olarak hesaplayınız?
olduğuna göre
25 Reynold Osborne isimli bir arastırmacı 18. yüzyılda yapmış olduğu bir araştırmada çeşitli değişkenlere bağlı olarak ortaya çıkan belirli bir kritik sayıdan sonra akışkanın düzgün (laminer) akıştan, karışık (türbülanslı) akışa dönüştüğü sonucunu ispatlamıştır. Bu kritik geçiş katsayısı 2000 olup, Reynolds sayısı olarak isimlendirilmiştir.
26
𝑅𝑒 = 𝑢. 𝑑. ρ μ = 𝑢. 𝑑 ν
Re = Reynolds sayısı u = Akıskanın hızı (m/s) d = Boru çapı (m) ρ= Akıskan özkütlesi (kg/m3) μ = Akıskanın mutlak viskozitesi (Pa.s) ν= Akıskanın kinematik viskozitesi (m2/s)
Ş
ekil : Laminer (a) ve Türbülanslı Akış (b)
27 Hidrolik veya pnömatik sistemlerde türbülanslı akışa geçildiğinde kayıplar artmakta ve elemanlar üzerinde kavitasyon (aşınma) tehlikesi oluşmaktadır.
Türbülanslı akısı ve kavitasyonu önlemek için borulardaki akışkan hızının 5 m/s’yi asmaması, Reynolds sayısının ise 2000 den düşük olması istenilmektedir.
Akısın laminer olması için boru çaplarının tespitinde, akıs miktarı ve akış hızına bağlı grafikler geliştirilmiştir.
28
29 Hidrolik sistemlerde enerjinin korunduğu ve kayıpların olmadığı kabul edildiğinde boruların çapları değiştiğinde, debi değişmemekte, akışkanın hızı ve basıncı değişmektedir. Büyük çaplı boruda hız azalırken basınç artmaktadır.
30
Güç hesabı ( verimi dikkate alırsak!
)
180 bar EMNİYET VALFİ 31 N = Gerekli motor gücü (Kw) P = Basınç (bar) Q = Debi (lt/dk) 600 = Sabit sayı μ g = verim (pistonlu pompalarda %90)
N
180
x
80 600
x
0 , 90 27
kW
32
33 Ş
ekil: Hidrolik Sistemde Güç-Verim ili
ş
kisi
Yunanca da ;“ Hydor ” su, “ aulic ” boru anlamındadır.
Basınçlı bir akışkan vasıtasıyla kuvvet ve hareket üreten sistemlere “ hidrolik sistemler ” denir.
Hidroliğin Özellikleri Enerji üretimi pompalarla sağlanır.
Enerji depolama hidrolik akümülatörlerle sağlanır.
Güçlüdür
basınç 600 bar, Kuvvet 3000 ton
Yavaştır (
0.5 m/s)
Konumlama Hassasiyeti yüksektir
(1 mikron)
Kirliliğe duyarlıdır.
Bazı islerin yapılabilmesi için büyük kuvvetlere gereksinim duyulur. Bunlar için gerekli olan tesis ve makinelerin enerji ihtiyacı motorlar ile karşılanır . Motorlar tarafından sağlanan enerji genelde çalışma yapacak organları doğrudan harekete geçirmemektedir. Dizel motoru milinin iş makinesini doğrudan harekete geçirememesi buna örnek verilebilir.
Bir elektrik motoru doğrudan bir presi çalıştıramamaktadır. O halde enerji istenilen şekle dönüştürülerek ve isin yapıldığı gereksinim duyulan yere taşınmak zorundadır. Örnek olarak bu isi hidrolik yapabilmektedir. Yani bir akışkan, kuvvetlerin taşınmasında, yönlendirilmesinde ve hareketlerin sağlanmasında etkin olabilmektedir.
Burada sıvıların fiziksel özelliklerinden yararlanılmaktadır
SABİT HİDROLİK SİSTEMLER MOBİL HİDROLİK SİSTEMLER
Kullanım Alanlarına Bağlı Olarak Hidrolik Sistemler 1. Sabit Hidrolik sistemler
Her türlü imalat ve montaj makineleri, Taşıma sistemleri, Kaldırma iletme makineleri, Presler, basınçlı döküm makineleri, Haddehaneler, Asansörler,
2.Hareketli hidrolik sistemler
İs makineleri, Kepçe mekanizmaları, Kaldırma ve iletme makineleri, Tarım makineleri , Uçaklar, Kanal ve baraj kapaklarının kontrolünde kullanılmaktadır
Hidrolik Sistemlerin Üstünlükleri
Küçük yapı elemanları ile büyük kuvvetleri elde edilir.
Hassas konumlama sağlar. (asansörlerde olduğu gibi tam istenilen pozisyona yerleştirme sağlanabilmektedir) İyi derecede kontrol etme ve ayarlama yapar.
Düzgün, darbesiz çalışma ve hareket değiştirme yapar.
Hidrolik sistemlerde hareketler düzenli ve hızları ayarlanabilmektedir.
Hidrolik tesisler büyük yük altında kalkışa geçmeye izin verirler(Kaldırma platformu).
Aşırı yüklemeden dolayı sistem tehlikelerden korunabilmektedir.
Hidrolik Sistemlerin Mahsurları
Kaçak yağla çevrenin kirletilmesi, yangın ve kaza tehlikesi, Kirliliğe duyarlı, Yüksek basınçtan dolayı tehlikeli (kesme tehlikesi), Sıcaklığa bağımlı (Viskozite değişimi).
42