Hidrolik güç ünitesi nasıl seçilir? Basınç, debi ve motor gücü

Hidrolik güç ünitesi; depo, elektrik motoru, pompa, valf bloğu, filtre ve soğutucudan oluşur. Hangi pompanın, hangi motorun ve ne büyüklükte bir deponun seçileceği kataloğa bakarak değil, makinenin yapacağı işten geriye doğru hesaplanarak bulunur. Bu yazıda o hesabın sırasını ve sık yapılan hataları anlatıyoruz.

Önce işi tanımlayın

Hesaba başlamadan önce şu soruların cevabı belli olmalı:

• Silindir ya da hidromotor hangi kuvveti veya torku üretecek?
• Hareket hangi hızla ve ne kadar sürede tamamlanacak?
• Çevrim sürekli mi, kesikli mi? Bekleme süreleri ne kadar?
• Ünite nereye ve nasıl monte edilecek; ortam sıcaklığı, toz ve nem ne durumda?
• Besleme gerilimi ve kumanda (valf bobinleri, sensörler) nasıl olacak?

Biz bu bilgileri dokuz parametrelik bir veri toplama formuyla alıyoruz: debi, basınç, çevrim süresi, voltaj, montaj tipi, port tipi ve ölçüsü, malzeme tercihi, ortam koruması ve devre şeması. Formun yarısını bilmek bile başlamak için yeterli; gerisi makinenin çalışmasını konuşurken tamamlanır.

Basıncı kuvvetten bulun

Silindirin uygulayacağı kuvvet ve piston alanı çalışma basıncını verir:

400 kN itme kuvveti gereken bir pres silindiri düşünelim. 125 mm çaplı pistonun alanı yaklaşık 122,7 cm²'dir; gereken basınç 400 × 100 / 122,7 ≈ 326 bar olur. Bu yüksek bir değer. 160 mm çaplı silindirle (201 cm²) aynı kuvvet yaklaşık 199 bar'da elde edilir.

Silindir çapını büyütmek basıncı düşürür, ama aynı hız için daha fazla yağ, yani daha büyük bir pompa ister. Seçim bu ikisi arasında bir dengedir. Hesapta sürtünme ve hat kayıpları için pay bırakılır; emniyet valfi de çalışma basıncının biraz üzerine ayarlanır.

Debiyi hızdan bulun

Pompa debisi, silindirin istenen hızda hareket etmesi için gereken yağ miktarıdır:

160 mm'lik silindir saniyede 5 cm (0,05 m/s) ilerleyecekse: 201 × 0,05 × 6 ≈ 60 L/dk.

Geri dönüşte rot tarafının alanı daha küçük olduğu için aynı debiyle silindir daha hızlı döner. Hızlı yaklaşma ve yavaş presleme isteyen preslerde tek bir büyük pompa yerine çift pompa, değişken deplasmanlı pompa ya da akümülatör destekli bir devre kullanılır. Aksi halde pompa çevrimin çoğunda gereğinden büyük kalır ve fazla enerji ısıya döner.

Motor gücü

Pompayı döndürecek motorun gücü basınç ve debiden hesaplanır:

η toplam verimdir; hesapta çoğunlukla 0,85 alınır. Örneğimizde 199 bar ve 60 L/dk için 199 × 60 / (600 × 0,85) ≈ 23,4 kW çıkar ve bir üst standart güç olan 30 kW motor seçilir.

Bu hesap, pompanın tam basınçta tam debi verdiği varsayımına dayanır. Gerçek çevrimde yüksek basınç çoğu zaman kısa sürer. Değişken deplasmanlı pompalarda güç sınırlayıcı kontrolle motor çok daha küçük seçilebilir: pompa düşük basınçta yüksek debi, yüksek basınçta düşük debi verir. Motor küçülür ama pompa pahalanır; hangisinin daha uygun olduğunu çevrim süresi analizi gösterir.

Depo hacmi ve ısı

Sabit endüstriyel ünitelerde başlangıç değeri olarak depo hacmi, pompanın dakikalık debisinin üç ila beş katı alınır. 60 L/dk için bu 180 ile 300 litre arasıdır. Kesin değeri şunlar belirler:

• Silindirler dolup boşalırken depodaki seviye farkı
• Isı dengesi: kayıp güç ısıya döner, bu ısıyı depo yüzeyi ve soğutucu atmalıdır
• Yağın depoda dinlenip havasını ve suyunu bırakabileceği süre
• Ünitenin yerleşeceği alan

Kısa süreli yüksek basınç ve uzun beklemeleri olan makinelerde ısı az olur, depo küçük tutulabilir. Sürekli çalışan, hızı kısma valfiyle ayarlanan sistemlerde ise bir yağ soğutucu neredeyse her zaman gerekir. 800 ton dövme presi için yaptığımız ünitede 600 litrelik depo, 45 kW motor, değişken deplasmanlı pistonlu pompa ve sirkülasyon gruplu yağ soğutma kullandık.

Valf bloğu ve filtre

Yön, basınç ve akış kontrol valfleri ayrı ayrı borulanmak yerine projeye özel işlenmiş bir hidrolik blokta toplanabilir; bu, sızıntı noktalarını azaltır ve üniteyi küçültür. Filtrasyonda dönüş filtresi temel elemandır. Servo ya da oransal valf kullanılan sistemlere basınç hattı filtresi de eklenir. Kirlilik göstergesi, elemanın ne zaman değişeceğini gösterir. Seviye ve sıcaklık göstergesi, manometreler ve gerekiyorsa akümülatör listeyi tamamlar.

Sık yapılan hatalar

• Pompayı en yüksek hıza göre seçip motoru da buna göre büyütmek. Çevrimin çoğunda gereksiz enerji harcanır.
• Yer kazanmak için depoyu küçültüp soğutucu koymamak. Yağ ısınır, viskozite düşer, kaçaklar artar.
• Emiş hattını dar tutmak. Pompa kavitasyon yapar, ses ve aşınma artar.
• Teslimatta devre şemasını ve malzeme listesini istememek. İlk arızada parçayı bulmak günler alır.

Teslimatta ne istemelisiniz?

Bir güç ünitesiyle birlikte en azından TS ISO 1219-1'e göre çizilmiş devre şeması, ürün kodları gerçek kodlarla birebir aynı olan malzeme listesi, poz numaralı montaj resmi ve işletme talimatı gelmelidir. Biz bunlara kritik ekipman kataloglarını ve sinyalizasyon şemasını ekliyor, sevkiyattan sonra teknik ekibinize ücretsiz kullanım eğitimi veriyoruz.

Makineniz için ünite boyutlandırmak isterseniz çalışma bilgilerini teklif formundan gönderebilir, örnek projeyi hidrolik güç ünitesi sayfamızda görebilirsiniz.