354333c0759346f_ek_2

354333c0759346f_ek_2 - IV. ULUSAL HDROLK PNMATK KONGRES

Info iconThis preview shows page 1. Sign up to view the full content.

View Full Document Right Arrow Icon
This is the end of the preview. Sign up to access the rest of the document.

Unformatted text preview: IV. ULUSAL HDROLK PNMATK KONGRES ________________________________________________ 337 _______ EKSKAVATRLERN HDROLK TASARIMLARINA ESAS OLACAK TEMEL PARAMETRELERN BELRLENMES VE TEKNK VE EKONOMK YNDEN OPTMUM HDROLK ELEMANLARIN SEM Haci SARI Ycel ERCAN ZET Ekskavatr deiik seviyelerdeki zemini sinirli miktarda kazmak, gevek malzemeyi ya da kazilmi toprai bir yere yimak ya da yklemek iin kullanilan i makinasi olarak tanimlanabilir. Ekskavatr, yry asesi ve kuleden oluur. Ekskavatr, kazma, koparma ve taima ilemlerini hidrolik silindirleri ve motorlari vasitasi ile yapar. Yry ve kule dn ilemlerini hidrolik motorla bom, kol ve kepe hareketleri ise hidrolik silindirle salanir. Ekskavatrlerde kullanilan hidrolik elemanlarin optimum seimi ve kullanimi kullanici ve sektr iin maliyet aisindan ok nemlidir. Ekskavatrlerin hidrolik sistem tasarimina esas olacak temel parametreleri belirlemek, teknik ve ekonomik ynden optimum sistem seimini yapmak bu alimanin temel amacidir. Temel parametre olarak kepe silindirinin saladii maksimum kazma kuvveti, kol silindirinin saladii maksimum koparma kuvveti, kaldirma kapasitesi, dz yolda ilerleme hizi, ekskavatrn ikabilecei maksimum eim, kule dn hizi, aliilabilecek maksimum eim aisi sayilabilir. Bu alimada girdi olarak verilen bu parametreleri karilayabilen hidrolik sistemlerin teknik ve ekonomik ynden seimine olanak veren bir yntem gelitirilmitir. Belirlenen bu ynteme gre sistem seimi yapildiktan sonra hidrolik hesaplar yeniden tekrarlanmi ve tasarim parametrelerinin nasil deitii gzlemlenmitir. rnek bir ekskavatr iin yapilan hesaplar sonucunda, maksimum pompa debisinin kepe silindiri hizi tarafindan maksimum gcn ise bomun kaldirma hareketi tarafindan belirlendii grlmtr. Ayrica valf blounun sistemdeki isi kayiplarina etkisini grebilmek iin seilen valf bloundan bir boy daha byk valf blou kullanildiinda da isi kayiplari hesaplanmi ve dier valf blouyla karilatirilmitir. ABSTRACT Proper selection of hydraulic components in excavators is very important to reduce cost for users and the sector. The main purpose of this study is to determine the basic parameters for the hydraulic system design of excavators and to select technically and economically optimum hydraulic system components. The primary design parameters were considered to be the maximum values of the digging force of the bucket cylinder, the breakout force of the arm cylinder, lifting capacity, maximum velocity on noninclined road, maximum climbing angle, swinging speed and working slope. In this study a methodology is developed for selecting technically and economically optimum hydraulic components which meet a specified set of design parameters IV. ULUSAL HDROLK PNMATK KONGRES ________________________________________________ 338 _______ 1. GR Ekskavatrler amaca gre, lastik tekerlekli veya paletli, yapacai iin cinsine gre zel atamanli olabilir. zel atamanlar ve ekipmanlar kullanarak kirma, akma, kaldirma, itme, ekme gibi amalar iin de kullanilabilen ekskavatrn en nemli zellii, dnerek aliabilme kabiliyeti sayesinde bu ileri yer deitirmeden yapabilmesidir. Hareket kabiliyetinin ok yksek olmasi, kazi ve yklemeyi ayni anda yapabilmesi nedeniyle, ekskavatr en yaygin kullanilan i makinasidir. Ekskavatr, genel olarak yapi temellerinde, hendek kazilarinda, hareket sahasi kisitli olduundan kazma ve ykleme ilemlerinin bir arada yapilmasi gereken kazilarda, drenaj ve sulama kanallari kazilarinda, kirma ilerinde ve tnellerde kullanilir. Ekskavatrlerin bykl yapilacak kazinin amacina gre deiir. ekil 1'de paletli bir ekskavatrn temel elemanlari gsterilmektedir [1]. Ekskavatr, yry asesi ve kuleden oluur. Kule zerinde kari airlik, kaporta, motor, kabin, bom, kol, kepe ve silindirler bulunur. Kule, yry asesi zerinde 360 dnme kabiliyetine sahiptir. Ekskavatr, kazma, koparma ve taima ilemlerini hidrolik silindirleri ve motorlari vasitasi ile yapar. Yry ve kule dn ilemleri hidrolik motorlarla bom, kol, ve kepe hareketleri ise hidrolik silindirlerle salanir. Motor tarafindan retilen g bir aktarma organi vasitasiyla hidrolik pompaya iletilir. Hidrolik pompa tanktan aldii hidrolik yai kumanda valfleri vasitasiyla komutlara gre hidrolik silindirlere ve hidrolik motorlara gnderir. ekil 1. Ekskavatrn temel elemanlari IV. ULUSAL HDROLK PNMATK KONGRES ________________________________________________ 339 _______ 2. KNEMATK ANALZ Bu blmn amaci deiik alima modlari sirasinda ekskavatr hidrolik silindirlerinin ve hidrolik motorlarinin konum ve hizlariyla, kepe, kol, bom vb. ekskavatr uzuvlarinin konum ve hizlari arasindaki ilikileri mekanizma denklemlerini zerek tespit etmektir [2]. Bu analiz sonucunda, maksimum kazma ve koparma kuvvetlerinin elde edilecei uzuv konumlari (maksimum moment konumlari) ve kepe ucunda belli bir hizi salamak iin kepe ve kol silindirleri tarafindan uygulanmasi gereken hizlar elde edilmektedir. 2.1 Kepenin Kepe Silindiri Yardimiyla Hareket Ettirilmesi Kazma Hareketi Kepe silindiri ile kazma yapildiinda kolun pozisyonu sabittir. Kepe silindirinin ailmasi ve kapanmasiyla kepe, kepekol balanti mafsali etrafinda ekil 2'de grld gibi bir dnme hareketi yapar. ekil 2. Kepenin kepe silindiri ile hareketi. Kepe mekanizmasi gerekli mekanizma denklemleri zldkten sonra kepe ucu hizi V 'n, kepe 3 silindiri hizi V 1 ile nasil deitii gzlemlenmitir ve V / S 1 oraninin maksimum olduu hareket S 3 V pozisyonu tespit edilerek deeri bulunmutur . 2.2 Kepenin Kol Silindiri Yardimiyla Hareket Ettirilmesi Koparma Hareketi Kol silindiri ile koparma ilemi yapilirken bom ve kepe silindiri pozisyonlari sabittir. Bu sirada kepe kola gre maksimum moment konumundadir. Yani ekil 3'deki C uzaklii sabittir. Kol silindiri ekil 11 3'de grld gibi A - B noktalari arasinda aliir. Kepe, kol silindirinin C noktasina uyguladii moment sayesinde koparma ilemini yapar. IV. ULUSAL HDROLK PNMATK KONGRES ________________________________________________ 340 _______ ekil 3. Kepenin kol silindiri ile hareketi. Kol silindiri alima mekanizmasi iin gerekli mekanizma denklemleri zldkten sonra kepe ucu hizi V 'n, kepe silindiri hizi V 2 ile nasil deitii gzlemlenmitir ve V / S 2 oraninin maksimum 5 S 3 V olduu hareket pozisyonu tespit edilerek deeri bulunmutur. 2.3 Bom Silindiri Yardimiyla Ykn Tainmasi Ekskavatrn alitirilmasi sirasinda kepe ve kol silindirleri tarafindan kazilan malzeme kepeye doldurularak tainir. Taima sirasinda kepe ile kol arasindaki ai minimum deerde, yani kepe kola doru mmkn olduunca dndrlm durumdadir. Kol silindiri de iin zelliine gre uygun bir konumda ancak hareketsizdir. Taima ilemi bom silindiri ile yk kaldirarak ve kuleyi dndrerek salanir. Bu sirada ykn airlii yaninda kepe, kol ve bomun airliklari da ok nemli olduundan, bu airliklar bom silindiri hesaplarinda mutlaka dikkate alinmalidir. Kol tamamen aikken kol ve kepenin airlik merkezleri bomkule mafsalindan en uzakta olacaindan ve airliklarin neden olacai momentleri yenmek iin bom silindiri tarafindan uygulanmasi gereken kuvvetleri arttiracaindan, burada verilen analizde kolun aik durumda olduu kabul edilmitir (ekil 4). Bu durumda yk ve kepenin ortak airlik merkezi, kolun airlik merkezi ve bomun airlik merkezi bomkule mafsalina sabit uzakliktadir. Bom silindirinin hareket etmesi kepekolbom grubunun yataydan yaptii aiyi ve bu airlik merkezlerinin bomkule mafsalina olan yatay uzakliklarini deitirir. Bu yzden kinematik analizde sadece bom silindiri ve uzuvlarin konum ve hizlari deil, bu airlik merkezlerinin konumlari da hesaplanmitir. Bom silindiri alima mekanizmasi iin gerekli mekanizma denklemleri zldkten sonra yk hizi V 'n, kepe silindiri hizi V 3 ile nasil deitii gzlemlenmi V / V 3 oraninin maksimum olduu 6 S 6 S hareket pozisyonu tespit edilerek deeri bulunmutur. IV. ULUSAL HDROLK PNMATK KONGRES ________________________________________________ 341 _______ ekil 4. Bom silindirinin tam aik pozisyonu. 2.4. Kule Dn Sistemi Ekskavatrde kulenin dnn salayan sistemin yapisi ekil 5'de ematik olarak verilmitir. Hidrolik motor bir dili kutusu araciliiyla tahrik pinyon dilisini, pinyon diliside kuleye bali olan gbek dilisini evirir. Bu sistemin kinematik analizi yapilarak kulenin istenen dnme hizlarina karilik olan hidrolik motor mil hizlari belirlenmitir. ekil 5. Kule dn aktarma grubu. IV. ULUSAL HDROLK PNMATK KONGRES ________________________________________________ 342 _______ 2.5. Yrme Mekanizmasi Ekskavatrn yrmesi sa ve sol paletleri tahrik eden iki hidrolik motorla salanir (ekil 6). Hidrolik motorlar birer dili kutusu vasitasiyla cer dililerini, cer dilileri de paletleri hareket ettirir. Cer dilisinin teetsel hizi yaklaik olarak ekskavatrn yrme hizina eittir. Bu sistemin kinematik analizi yapilarak cer dilisinin istenen dnme hizlarina karilik olan yry hidrolik motoru mil hizlari belirlenmitir. ekil 6. Yry aktarma grubu. 3. KUVVET ANALZ Ekskavatrn ve uzuvlarinin hareketi, kepe silindiri, kol silindiri, bom silindiri, kule hidrolik motoru ve yry hidrolik motorlari tarafindan salanmaktadir. Ekskavatrn alimasi sirasinda bu silindir ve motorlar tarafindan uygulanacak kuvvet ve momentlerin maksimum deerlerinin belirlenebilmesi ve bunlara dayanarak hidrolik sistemin tasarlanmasi iin bir kuvvet analizi yapilmasi zorunludur. Bu alimada ktlelerin ivmelendirilmesi iin gereken kuvvetler ihmal edilmi ve dolayisiyla statik bir kuvvet analizi yapilmitir. Yapilan analizler aaida verilmitir. 3.1 Kepe Silindiri Kuvvet Analizi Kepe silindiri ile kazma yapilirken dier silindirler ve hidrolik motorlar hareketsiz ve kilitli durumdadir. Kepe kepe ucunun topraa uyguladii kazma kuvvetinin maksimum deeri, ekskavatr tasarimi iin verilen girdilerden biridir. Bu kuvvet, kazma kuvvetini maksimum yapan ve daha nce kinematik analizlerle belirlenen maksimum moment konumunda elde edilir. Kepe bu konumdayken, deeri bilinen maksimum bir kazma kuvvetine karilik gelen silindir kuvveti kuvvet ve moment denge denklemlerini zerek bulunnmutur. Daha sonra bu silindir kuvveti uygulandii zaman kepenin dier konumlarinda elde edilecek kazma kuvvetlerinin deerleri yine kuvvet ve moment denge denklemlerini kullanarak hesaplanmitir. IV. ULUSAL HDROLK PNMATK KONGRES ________________________________________________ 343 _______ 3.2 Kol Silindiri Kuvvet Analizi Kol silindirinin grevi, kazma sirasinda kepe ucunda istenen koparma kuvvetini, uygulama noktasi belli bir hizla hareket ederken salamaktir. Bu hareket sirasinda kol silindirinin uygulamasi gereken kuvvetler ve hizlar, ekskavatrn hidrolik sistem yapisini ve hidrolik elemanlarinin seimini dorudan etkiler. Dier yandan kol, herhangi bir hidrolik g salanmadan, airlik kuvvetlerinin etkisi altinda serbest olarak aai inerken sinirli hizlara sahip olmalidir. Sebest ini sirasindaki hizlar, kol silindirine giren ve ikan debileri akikan direnlerinden geirerek sinirlandirilir. Bu nedenlerden dolayi, kol mekanizmasinin kuvvet analizi her iki alima hali iin ayri ayri yapilmitir. Koparma kuvvetinin maksimum deeri ekskavatr tasarimi iin temel verilerden biridir. Kol herhangi bir aisal konumdayken, istenen bir koparma kuvvetini salamak iin silindir tarafindan uygulanmasi gereken kuvvet, kuvvet ve moment denge denklemleri yazilarak bulunmutur. Maksimum koparma kuvvetine karilik gelen kol silindiri kuvveti bulunduktan sonra, bu kuvvet kullanildiinda kolun dier konumlarinda elde edilecek koparma kuvvetleri hesaplanmitir. 3.3 Bom Silindiri Kuvvet Analizi Bom silindirinin kuvvet analizinde, kepenin kola doru tamamen kapali kolun ise tamamen aik olduu durum en kt kepe ve kol konumlari olarak alinmitir. Bu durumda kepekolbom grubundaki elemanlarin airlik merkezlerinin bomase mafsalina olan uzakliklari da sabittir. Bomun deiik konumlarinda airliklar tarafindan bomase mafsalina uygulanan toplam momentler ve bu momentleri yenmek iin bom silindiri tarafindan uygulanmasi gereken kuvvetler bulunmutur. Hesaplamalara bomun yataydan maksimum ai yaptii durumdan (bom silindiri en uzun durumda) balanmi ve bu ai 1'er derece araliklarla artirilarak toplam momentin deeri bulunmutur. rnek hesaplama sonulari ykl ve yksz kepe durumlari iin incelenmitir. Bu inceleme sonucunda maksimum bom silindiri kuvvetinin elde edildii nokta tespit edilmitir. 3.4. Kule Dn Sistemi Ekskavatrler dz ya da eimli zeminde aliabilirler. Her ekskavatrn aliabilecei maksimum bir eim vardir. Kuleyi dndrmek iin gereken momentin maksimum deeri, ekskavatr a E1 gibi bir maksimum deere sahip bir dzlemde aliirken kepekolbom grubu eimin maksimum gradyan ynne dikken bomun yatayla yaptii ai, airliklarin kule dn eksenine gre toplam momentini maksimum yaparken oluur (ekil 7). Eimli zeminde kuleyi evirebilmek iin hidrolik motor tarafindan uygulanmasi gereken moment, dz zeminde kuleyi evirebilmek iin gerekli olan moment ile eimli zeminde ekskavatr airliklarinin kule dn merkezine uyguladiklari momentin toplamidir. Dz zeminde kuleyi evirebilmek iin hidrolik motorun uygulamasi gereken momentin bykln etkileyen birok parametre ve belirsizlik olduundan hesaplamasi zordur. Bu yzden bu momentin deeri genelde deneysel verilere dayanarak bulunur. Kulenin dz zeminde istenen dn hizi eimli zeminde istenen dn hizi, dairesel diliyi dndren pinyon dilisinin di sayisi, gbek dilisinin di sayisi, hidrolik motorla pinyon arasindaki dili kutusunun redksiyon oranini kullanarak, dz zeminde ve eimli zeminde ekskavatrn hidrolik motoru tarafindan salanmasi gereken moment ve g hesaplanmitir. IV. ULUSAL HDROLK PNMATK KONGRES ________________________________________________ 344 _______ ekil 7. Kule dn moment analizi iin kepekolbom grubu durumu. 3.5. Yrme Mekanizmasi Ekskavatrn ikmasi istenen maksimum eim kullanilarak ekskavatrn ihtiya duyduu maksimum tirmanma kuvveti ve yrme mekanizmasi tarafindan salanmasi gereken maksimum moment belirlenmitir. Her bir cer dilisi tarafindan uygulanmasi gereken moment ise cer dilisinin yariapi cinsinden hesaplanmitir. Daha sonra ekskavatr dz zeminde ve eimli zeminde hareket ederken hidrolik motor tarafindan salanmasi gereken momentler ve gler hesaplanmitir. 4. HDROLK SSTEM TASARIMI Ekskavatrlerde aaidaki be temel ilem hidrolik g kullanarak tek tek, ya da deiik kombinasyonlar halinde yapilir. Kepe silindiri yardimiyla ykn kazilmasi. Kol silindiri yardimiyla ykn koparilmasi. Bom silindiri yardimiyla ykn kaldirilmasi ve indirilmesi. Kulenin dndrlmesi. Ekskavatrn yrtlmesi. Bu amala bir dizel motor tarafindan tahrik edilen, bir ve ya daha fazla sayida pompayla akikan enerjisi retilir. Pompalardan gelen basinli hidrolik ya, yn kontrol valfleri ile istenilen silindir ya da motora gnderilerek hareketler salanir. IV. ULUSAL HDROLK PNMATK KONGRES ________________________________________________ 345 _______ 4.1 Ekskavatrde Kullanilan Hidrolik Pompalar Hidrolik pompalar sabit deplasmanli ve deiken deplasmanli olmak zere iki ana gruba ayrilir. Sabit deplasmanli pompalar giri mili hizlari deitirilmedii takdirde, nlerindeki basin deise bile sabit bir debi salarlar. Kazi makinalarinda g kompansasyonlu pompalar kullanilir. Bu pompalarin karakteristii ekil 8'de verildii gibi olup, pompa Q MIN ve Q MAX arasindaki debilerde basincini uygun biimde ayarlayarak sabit g salar [3]. Pompa bu blgede aliirken dizel motor sabit devir ve sabit momentle aliir. Pompa debisi Q 'in altina derse iki basinci sabit bir P MIN MAX deerini alir. Pompa basinci bir P MIN deerinin altina derse pompa debisi sabit bir Q MAX kadardir. Pompanin saladii akikan gc sadece pompa karakteristiinin u kisimlarindaki yatay ve dey blgelerde der. Arada kalan hiperbolik blgede pompa sabit g saladiindan ve dizel motorun denetlenmesine gerek olmadiindan, kazi makinalarinda tercihen bu tr pompalar kullanilir. ekil 8. Sabit ve deiken deplasmanli pompa alima erileri. 4.2 Valf Blou Yapisinin Belirlenmesi Ekskavatrler temel hareketlerini, kontrol valflerini ynlendirerek yapar. Valf hcresi olarak adlandirilan kontrol valfi birimleri bir araya getirilerek valf bloklari oluturulur. Bir valf blounun ka hcreden oluacai, valf hcreleri zerinden bypass hatlari geip gemeyecei ve hcrelerin birbirine gre balanti biimleri hangi hareketlerin birlikte yapilacai ya da yapilmamasi gerektii dikkate alinarak belirlenir. Bylece ekskavatr operatrnn yaptiracai hareketler ve hareket kombi nasyonlari kurulan hidrolik devre tarafindan sinirlanmi olur. Ekskavatr aliirken kullanilan hareket kombinasyonlarina alima modlari denir. Tipik bir ekskavatrn alima modlari aaidaki gibidir: Kepe silindirinin tek baina hareket ettirilmesi. Kol silindirinin tek baina hareket ettirilmesi. Bom silindirinin tek baina hareket ettirilmesi. Bom ve kol silindirlerinin ayni anda, ancak baimsiz olarak hareket ettirilmeleri. Bom silindiri ve kule dn hidrolik motorunun ayni anda, ancak baimsiz olarak hareket ettirilmeleri. Kepe ve kol silindirlerinin ayni anda, ancak baimsiz olarak hareket ettirilmeleri. Sol yry hidrolik motorunun tek baina hareket ettirilmesi. Sa yry hidrolik motorunun tek baina hareket ettirilmesi. Sa ve sol yry hidrolik motorlarinin ayni anda hareket ettirilmeleri. Kule dn hidrolik motorunun tek baina hareket ettirilmesi. IV. ULUSAL HDROLK PNMATK KONGRES ________________________________________________ 346 _______ Ekskavatrde iftli pompa grubu kullanilmasinin en nemli sebebi, istenildiinde farkli pompalardan farkli iki harekete ayri ayri g salanabilmesidir. rnein bom ve kol silindirlerinin ayni anda farkli pompalardan alitirilmasi gerekebilir. Bu alimada, iftli pompa grubu kullanilmi, hangi pompanin hangi hareketler iin g salayacai konusunda aaidaki kabuller yapilmitir. ki silindirden oluan bom silindirinin kaldirma hareketi sirasinda tek, ya da istenirse iki pompadan g alinabilmelidir. Bom aai inerken airliklarin da katkisi olacaindan bir pompa kullanilmasi yeterlidir. Kol silindiri hem ileri, hem de geri hareketi sirasinda tek, ya da istenirse her iki pompadan birden g alabilmelidir. Kepe silindiri hem ileri, hem de geri hareketleri sirasinda tek, ya da istenirse her iki pompadan birden g alabilmelidir. Sa ve sol hidrolik motorlar ayri ayri birer pompadan g almalidir. Kepe ve kol silindirleri ayni anda hareket ettirildiinde her biri ayri pompalardan g almalidir. Bom ve kol silindirleri ayni anda hareket ettirildiinde her biri ayri pompalardan g almalidir. Yukarida verilen alima modlari ve kisitlamalar dikkate alinarak oluturulan valf blou hcre yapisi ekil 9'da, hidrolik devre yapisi ise ekil 10'da grlmektedir [4]. ekil 9. Valf blou hcre yapisi. ekil 10. Ekskavatr hidrolik devresi. IV. ULUSAL HDROLK PNMATK KONGRES ________________________________________________ 347 _______ 4.3. Hidrolik Tasarim Yntemi G kompansasyonlu iftli pompa gruplarinda (ekil 11) herhangi bir anda pompalarin debileri birbiriyle aynidir. Pompalar tarafindan salanan basinlarin toplami ile ortak pompa debisinin arpimi da pompa grubunun saladii gce eittir [5]. ekil 11. iftli pompa grubu alima karakteristii. Sistemde kullanilacak pompa seilirken aaidaki tasarim kriterlerinin her birinin ayri ayri karilandii kabul edilmitir. Kepe ile kazma yapilirken ve kepe maksimum moment konumundayken, istenen bir maksimum kazma kuvveti uygulanabilmeli ve bu sirada kepenin u noktasi istenen bir minimum hiza sahip olmalidir. Kol ile koparma yapilirken ve kol maksimum moment konumundayken istenen bir maksimum koparma kuvveti uygulanabilmeli ve bu sirada kepenin u noktasi istenen bir minimum hiza sahip olmalidir. Kepe yklyken ve bom maksimum moment konumundayken, bom istenen bir minimum hizla kaldirilabilmelidir. Ekskavatr belli bir maksimum eimde, istenen bir minimum hizla yryebilmelidir. Yukarida tanimlanan bu durumlara karilik gelen maksimum piston kuvvetleri, maksimum hidrolik motor momentleri, piston hizlari ve hidrolik motor hizlari, ayrintilari daha nce verilen kinematik analizler ve kuvvet analizleri kullanilarak belirlenmitir. Hidrolik sistem hesaplari bilinen temel hidrolik denklemleri kullanarak gerekletirilmi, kinematik analizler ve kuvvet analizlerinden elde edilen deerler tasarim girdileri olarak kullanilmitir [69]. Yukarida belirtilen alima durumlari maksimum kuvvetlerin ve maksimum momentlerin kullanimini gerektirdiinden ekil 11'deki pompa karakteristii zerinde maksimum basinci veren 1 noktasinda aliilacai kabul edilmitir. Bu noktadaki Q MIN debisi ise yine tasarim verisi olarak verilen silindir ve motor hizlari tarafindan belirlenmitir. Tasarim kriterlerini salayacak pompa grubunun gc ise Q ( P + P ) MAX ifadesinden bulunmutur. MIN 1 2 Daha dk piston kuvveti ya da momentle aliilmasi durumunda, alima noktasi kuvvet veya momentin deerine gre pompa karakteristiinin hiperbolik blm zerinde 2 noktasina doru kayar. Bu noktada elde edilen debi, dk kuvvet ve momentle aliirken elde edilecek hizi verir. IV. ULUSAL HDROLK PNMATK KONGRES ________________________________________________ 348 _______ Hidrolik sistem tasarimlanirken aaidaki yntem kullanilmitir: a) Yukarida tanimlanan drt durumun her biri iin gerekli olan pompa gleri ve hidrolik sistem parametreleri seilmitir. b) Gerekli en byk gc salayacak biimde pompa seimi yapilmitir. c) Bu pompa kullanilarak, daha az g isteyen dier durum iin hesaplar tekrar edilmitir. 5. RNEK BR EKSKAVATR N HESAPLAMALAR Hesaplarda kullanilan, yapisi ve boyutlari bilinen rnek ekskavatrde ekskavatr ktlesi 65000 kg maksimum koparma kuvveti 220000 N maksimum kazma kuvveti 200000 N bom silindiri tarafindan kaldirilan maksimum yk 5000 kg maksimum ekskavatr yrme hizi 45 eimde 0,8 km/s ve dz zeminde 3 km/s kule dn hizi dz zeminde 7 d/d ve 11 eimde 3 d/d olarak kabul edilmitir [10]. Btn hesaplar bu amala gelitirilen bir dizi EXCEL programiyla yapilmitir. Kinematik ve kuvvet analizlerinin sonularindan nemli olanlar izelge 1'de zetlenmitir. izelge 1. rnek ekskavatr iin kinematik ve kuvvet analizlerinin sonulari. Kepenin kepe silindiriyle kazma hareketi Maksimum kazma kuvveti aisi, a2 Maksimum kazma kuvveti/silindir kuvveti orani Maksimum kepe silindir kuvveti (N) 70 cm/s u hizi iin kepe silindirinin saladii maksimum g (kW) Maksimum koparma kuvveti aisi, a11 Kepenin kol silindiriyle koparma hareketi Maksimum koparma kuvveti/silindir kuvveti orani Maksimum kol silindir kuvveti (N) 70 cm/s u hizi iin kol silindirinin saladii maksimum g (kW) Maksimum bom silindiri kuvvetinin olutuu ai, a20 Bom hareketi Maksimum bom silindir kuvveti (N) 0,15 rad/s bom dnme hizi iin bom silindirinin saladii maksimum g (kW) Dz zeminde maksimum kule hidrolik motoru hizi (d/d) 11 eimli zeminde maksimum kule hidrolik motor hizi (d/d) Kulenin dn hareketi 11 eimli zeminde bomkolkepe grubu airliinin kule ekseni etrafinda yarattii maksimum moment (Nm) 11 eimli zeminde bomkolkepe grubu airliini kule ekseni etrafinda dndrmek iin gereken maksimum motor momenti (Nm) Dz zeminde gereken kule hidrolik motoru gc (kW) 11 eimli zeminde gereken maksimum kule hidrolik motoru gc (kW) Dz zeminde maksimum yry hidrolik motoru hizi (d/d) Dz zeminde maksimum yry hidrolik motoru momenti (Nm) Yrme hareketi Dz zeminde maksimum yry hidrolik motoru gc (kW) 45 eimli zeminde maksimum yry hidrolik motoru hizi (d/d) 45 eimli zeminde maksimum yry hidrolik motoru momenti (Nm) 45 eimli zeminde maksimum yry hidrolik motoru gc (kW) 107,4 3,70 659 000 140 89,7 3,70 1 045 590 154 97,8 533 458 185,6 (a20 = 73,8) 1830,7 784,6 117318 449 12,4 14,1 3139 80,8 26,6 1005 16164 56,1 IV. ULUSAL HDROLK PNMATK KONGRES ________________________________________________ 349 _______ rnek ekskavatr iin hidrolik sistem tasarimi da EXCEL programlariyla yapilmitir. Verilen tasarim kriterleri esas olarak hidrolik elemanlarin zellikleri nce teorik olarak belirlenmitir. Yapilan hesaplamalarin sonulari izelge 2'de zetlenmitir. izelge 2. rnek ekskavatr iin teorik hidrolik tasarim sonulari. Silindir api (m) Mil api (m) Kepe silindiri Gereken motor gc (kW) Gereken maksimum pompa debisi (lt/d) Yk altinda aliirken isiya dnen g (kW) Silindir api (m) Mil api (m) Kol silindiri Gereken motor gc (kW) Gereken maksimum pompa debisi (lt/d) Yk altinda aliirken isiya dnen g (kW) Silindir api (m) Mil api (m) Bom silindiri Gereken motor gc (kW) Gereken maksimum pompa debisi (lt/d) Yk altinda aliirken isiya dnen g (kW) Gereken maksimum motor gc (kW) Gereken maksimum pompa debisi (lt/d) Kulenin dn hidrolik motoru Dz zeminde aliirken isiya dnen g (kW) 45 eimli zeminde aliirken isiya dnen g (kW) Dz zeminde gereken kule hidrolik motoru gc (kW) 11 eimli zeminde gereken maksimum kule hidrolik motoru gc (kW) Gereken motor gc (kW) Yrme hidrolik motorlari Gereken maksimum pompa debisi (lt/d) Dz zeminde aliirken isiya dnen g (kW) 45 eimli zeminde aliirken isiya dnen g (kW) 0,155 0,119 175,1 396,5 0,4 0,209 0,114 219,9 369,4 22 0,140 0,097 233,2 258,5 1,19 62 206 117318 449 12,4 14,1 165 353 13,9 0,5 Hesaplanan boyutlardaki hidrolik silindirlerin aynen imal edilebilecei kabul edilmitir. Yapilan teorik hesaplamalarin sonularina dayanarak maksimum gc karilayabilen dizel motoru, maksimum debileri karilayabilecek iftli pompa ve kule dn pompasi, iftli pompanin verdii maksimum debiyi geirebilecek valf blou, kule dn ve yry mekanizmalari iin uygun hidrolik motorlari ise hidrolik malzeme imalati yapan firmalarin kataloglarindan en yakin st deere sahip zellikteki elemanlar arasindan izelge 3'deki gibi seilmitir. Sistem seimi yapildiktan sonra tasarimda ngrlen parametre deerleri seilen elemanlar iin tekrardan hesaplanmi ve btn tasarim kriterlerinin karilandii grlmtr. Mevcut elemanlar kullanildiinda silindirlerin maksimum g noktasinda bom silindiri kaldirma kuvvetinin % 0,34 fazlalikla, yine bu noktada silindir hizinin % 27,9 kadar fazlalikla kol silindiri koparma kuvvetinin % 14,2 fazlalikla, yine bu noktada silindir hizinin % 36 kadar fazlalikla kepe silindiri kazma kuvvetinin % IV. ULUSAL HDROLK PNMATK KONGRES ________________________________________________ 350 _______ 0,39 fazlalikla, yine bu noktada silindir hizinin % 41 kadar fazlalikla elde edildii grlmtr. iftli pompa sabit g erisi zerinde aliirken ekskavatrn ikabilecei maksimum eim aisinin % 2,7 fazlalikla, yine bu noktada ekskavatr hizinin % 87,5 fazlalikla ayrica dz zeminde hizin % 16 kadar fazlalikla elde edildii grlmtr. izelge 3. Seilen elemanlar. Diezel motor iftli pompa grubu Valf blou Kule dn pompasi Kule hidrolik motoru Yrme hidrolik motorlari CUMMNS N14C (300 kW) Rexroth Model A8VO 200 (700 bar) [3] Rexroth Mo32 [4] Rexroth Model A4VG 71 [3] Rexroth Model A2FE 107 [11] Rexroth Model A2FE 107 [11] 6. SONU Bu alimada ekskavatrlerin hidrolik sistem tasarimina esas olacak temel parametreleri belirlenmi, teknik ve ekonomik ynden optimum sistem seimi yapilmitir. Temel parametre olarak kepe silindirinin saladii maksimum kazma kuvveti, kol silindirinin saladii maksimum koparma kuvveti, kaldirma kapasitesi, dz yolda ilerleme hizi, ekskavatrn ikabilecei maksimum eim, kule dn hizi, aliilabilecek maksimum eim aisi kullanilmitir. Bu alimada girdi olarak verilen bu parametreleri karilayabilen hidrolik sistemlerin teknik ve ekonomik ynden seimine olanak veren bir yntem ve bu yntemin uygulanmasina olanak veren EXCEL programlari gelitirilmitir. Kinematik analizlerden ve kuvvet analizlerinden bulunan hiz, kuvvet ve momentler girdi olarak kullanilmi, bu girdilere gre kule dnn ve dier hareketlerden en byk g ihtiyaci gerektireni birlikte karilayabilen dizel motor gc, maksimum ve minimum pompa debileri, bu debileri karilayabilecek iftli pompa ve kule dn pompasi, iftli pompanin verdii maksimum debiyi karilayabilecek valf blou, silindir ve mil aplari, kule dn ve yry mekanizmalari iin uygun hidrolik motorlarin seimi yapilmitir. Fakat bu seimler yapilirken tasarim sonulari ile piyasadaki mevcut rnler arasinda farkliliklar olduu grlmtr. Bunun sebebi de mevcut rn kapasitelerinin araliklarinin birbirlerine ok fazla yakin olmamasidir. rnein bir st pompa kapasitesiyle bir alt pompa kapasitesi arasinda 100 lt/dk `lik farklar olduu grlmtr. Fakat u da bir gerektir ki, dnya apinda i makinesi reten byk firmalar, optimum kapasiteli hidrolik elemanlarin imalatini kendi tasarimlarina gre zel olarak yaptirabilir. Sistem seimi yapildiktan sonra hidrolik hesaplar tekrarlanmi ve tasarim parametrelerinin nasil deitii gzlemlenmitir. rnek bir ekskavatr iin yapilan hesaplar sonucunda, maksimum pompa debisinin kepe silindiri hizi tarafindan maksimum gcn ise bomun kaldirma haraketi tarafindan belirlendii grlmtr. Elemanlar Rexroth firmasinin mevcut rnleri arasindan seilmitir. Sonuda btn tasarim kriterlerinin karilandii grlmtr. Mevcut elemanlar kullaniliinda silindirlerin maksimum g noktasinda bom silindiri kaldirma kuvvetinin % 0,34 fazlalikla, yine bu noktada silindir hizinin % 27,9 kadar fazlalikla kol silindiri koparma kuvvetinin % 14,2 fazlalikla, yine bu noktada silindir hizinin % 36 kadar fazlalikla kepe silindiri kazma kuvvetinin % 0,39 fazlalikla, yine bu noktada silindir hizinin % 41 kadar fazlalikla elde edildii grlmtr. iftli pompa sabit g erisi zerinde aliirken ekskavatrn ikabilecei maksimum eim aisinin % 2,7 fazlalikla, yine bu noktada ekskavatr hizinin % 87,5 fazlalikla, dz zeminde hizin % 16 kadar fazlalikla elde edildii grlmtr. IV. ULUSAL HDROLK PNMATK KONGRES ________________________________________________ 351 _______ Valf blounun sistemdeki isi kayiplarina etkisini grebilmek iin seilen valf bloundan bir boy daha byk valf blou kullanildiinda yine isi kayiplari hesaplanmi ve dier valf blouyla karilatirilmitir. Byk boy valf blou kullanildii zaman ilk yatirim maliyeti dier valf blouna gre daha fazla, buna karilik valf zerinden isiya harcanan g miktari % 0 ile % 39,9 orani arasinda daha az, verim ise % 0 ile % 3,75 orani arasinda daha fazladir. Farkli valf bloklari iin sistemin ilk maliyetinin ve ekonomik mr sirasinda ortaya ikacak iletme maliyetlerinin nasil etkilendiini bulabilmek ve toplam maliyeti minimum yapacak optimum valf blokunun seimini yapabilmek iin ekskavatrn ekonomik mr boyunca hangi hareketleri hangi ykler altinda hangi sreler boyunca yapacainin tespit edilmesi gerekir. Bu alimanin sonulari bu tr bir deerlendirmeye olanak verecek teknik donanimi salamaktadir. Ancak bu konuda ileride daha ayrintili alimalar yapilmasi zorunludur. Yapilan alima sirasinda kol ve bomun kendi airliklari altinda bo olarak aai inerkenki hizlari, kisitlayici valflerle sinirlandirilmitir. Mevcut ekskavatr uygulamalarinda, silindirler bu hareketler sirasinda da valf blou zerinden pompalara balidir. Ancak pompalar g kompansasyonlu olduundan ve ayrica kol ve bomun ini hizlari pompa debilerini belirlediinden, silindirlere pompa tarafindan akikan gc gnderilirken, kisici tarafindan da bu g isiya dntrlmektedir. Bu yzden sz edilen hareketler sirasinda, zellikle bomun inmesi sirasinda isi kayiplari yksek olmaktadir. Bu hareketler ekskavatrn toplam alima sresi iinde genelde ok kisa sreler iin yapilmalarina ramen, konvansiyonel ekskavatr valf bloklarinin ve g kompansasyonlu pompalarin bir arada kullanilmasi sonucu ortaya ikan bu sakincanin ortadan kaldirilmasina ynelik olarak ileride alimalar yapilmasi uygun olur. Valf bloklarinda ve hidrolik devrede yapilacak bazi deiikliklerle hareketin gerektirdii debi ile maksimum pompa debisi arasindaki fark kadar bir debinin bir bypass hattindan tanka gnderilmesi ve bylelikle pompa ikiindaki basincin azaltilarak bu hareketler sirasinda pompa tarafindan salanan gcn olduunca azaltilmasi mmkn olabilir. KAYNAKLAR [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] MAKNA MHENDSLER ODASI, " Makinalari El Kitabi3", Yayin No: MMO/2002/304, Makina Mhendisleri Odasi, Ankara, 144 (2002). SYLEMEZ, E., "Mekanizma Teknii", Prestij Ajans Matbaacilik, Ankara, 6083 (2000). BRUENINGHAUS HYDROMATIK, "Hydraulic Pumps for Drive Hydraulics, RE 00190", Mannesmann Rexroth, Lohr am Main, 610 RE 93010 (2003). BRUENINGHAUS HYDROMATIK, "Hydraulic Valves for Mobile Applications, RE 00152", Mannesmann Rexroth, Lohr am Main, 516 RE 64294 (2003). EXNER, H., Freitag, R., Lang, J.R., Oppolzer, P. S., "Hydraulic Trainer Volume1, 2. Baski", Mannesmann Rexroth AG, 5790 (1991). ERCAN, Y., "Akikan Gc Kontrol Teorisi", Yayin No. 206", Gazi niversitesi, Ankara,1095 (1995). ESPOSTO, A., "Fluid Power with Aplications, 5.Baski", Miami University, Ohio, 196246 (2000). PINCHES, M.J., ASHBY,J.G., "G Hidrolii", ISBN 9751108799, Milli Eitim Bakanlii, Ankara, 1852 (1994). AKIKAN GC DERNE, "Hidrolik Devre Elemanlari ve Uygulama Teknikleri", Yayin no: MMO/2001/292, Makina Mhendisleri Odasi, Ankara, 253259 (2001). SARI, H., "Ekskavatrlerin Hidrolik Tasarimlarina Esas Olacak Temel Parametrelerin Belirlenmesi ve Teknik ve Ekonomik Ynden Optimum Hidrolik Elemanlarin Seilmesi", Yksek Lisans Tezi, Gazi niversitesi, Ankara (2003). BRUENINGHAUS HYDROMATIK, "Hydraulic Motors, RE 00195", Mannesmann Rexroth, Lohram Main, 58 RE 91008 (2003). IV. ULUSAL HDROLK PNMATK KONGRES ________________________________________________ 352 _______ ZGEMLER Haci SARI 03.04.1976 tarihinde Ankara'da domutur. lk renimini 19821987 tarihleri arasinda Arjantin lkretim Okulu, orta renimini 19871990 tarihleri arasinda Balgat Ortaokulu ve lise renimini ise 19901993 tarihleri arasinda mer Seyfettin Lisesi Ankara'da tamamlamitir. Lisans eitimini 1994 1999 tarihleri arasinda Orta Dou Teknik niversitesinin Makina Mhendislii Blmnde tamamlamitir. Lisans eitimi sirasinda gerekletirdii projeler arasinda merdiven ikabilen tekerlekli sandalye projesi (bitirme projesi) yer almaktadir. Yksek lisans eitiminide 20002003 yillari arasinda Gazi niversitesinde tamamlamitir. 2000 yilindan itibaren Glbai Ankara'da kurulu olan ERG naat Tic. Ve San. A..'ne ait Pi Makina fabrikasinda Proje Mdr olarak alimaktadir. Evli ve bir ocuk sahibidir. Ycel ERCAN 1943 yilinda Konya'da dodu. 1961 yilinda Milli Eitim Bakanlii'nin yksekretim bursunu kazanarak A.B.D.'ne gitti. Makina mhendislii dalinda Massachusetts Institute of Technology (MIT)'den 1966'da lisans, 1968'de yksek lisans ve 1971'de doktora derecelerini aldi. MIT'de aratirma asistani ve aratirmaci olarak aliti. 1971 yilinda yurda geri dnerek Orta Dou Teknik niversitesi'nde retim yesi olarak greve baladi. 1976 yilinda doent nvanini aldi. ODT'de Makina Mhendislii Blm Bakan Yardimcilii (19741977), Rektr Yardimcilii (19771978) yapti. 19791981 yillari arasinda Alexander von Humboldt Vakfi bursu kazanarak Almanya'da aratirmalar yapmitir. 1982 yilinda profesr nvanini alarak o zaman yeni kurulan Gazi niversitesi Mhendislik Mimarlik Fakltesi'ne retim yesi olarak atandi. Gazi niversitesi'nde Mhendislik Mimarlik Fakltesi Dekanlii (1982 1992) yapti. 2005 yilinda Gazi niversitesi'nden emekli oldu ve ayni yil TOBB Ekonomi ve Teknoloji niversitesi (TOBB ET) Mhendislik Fakltesi Makina Mhendislii Blm'ne retim yesi olarak atandi. Halen TOBB ET Makina Mhendislii Blm Bakanliini yrtmektedir. lgi alanlari sistem dinamii, otomatik kontrol, akikan gc kontrolu, modelleme, simlasyon, enerji sistemleri ve lm sistemleridir. Mhendislik Sistemlerinin Modellenmesi ve Dinamii, Akikan Gc Kontrolu Teorisi isimli kitaplari yayinlanmitir. Byk kismi uluslararasi olamak zere 90 kadar makale ve basili bildirisi ve 80 kadar proje raporu vardir. Evli ve iki ouk sahibidir. ...
View Full Document

Ask a homework question - tutors are online