Hidrolik Tank Dizaynı

Oktay SAĞLAM

Makina Mühendisi (m.b.a.)

Ods Mühendislik

Hidrolik güç üniteleri, endüstride en çok kullanılan güç kaynaklarından biridir. Son yıllarda kaydedilen ilerleme, yüksek verimlilik ve güvenilir hidrolik bileşenler sunmuştur, ancak hidrolik tank tasarımı genellikle geliştirmenin bir parçası olarak ihmal edilmektedir. Makale, endüstriyel 400 litrelik hidrolik tankın gelişimini sunar. Yağın dönmesini azaltmak ve sıvı akışının stabilitesini iyileştirmek için hidrolik tank içindeki yağ akışının CFD simülasyonları yapılmıştır. Yeni hidrolik tank tasarımlarının çeşitli varyasyonları standart endüstriyel tank ile karşılaştırılmıştır. Ayrıca, tüm rezervuarda sabit akış sağlamak ve petrolün dönmesi olgusunu azaltmak için yeni geliştirilmiş difüzör kullanılmıştır. Sonuç olarak, elde edilen sonuçlara göre tam ölçekli bir hidrolik güç ünitesi inşa edildi.

Hidrolik güç üniteleri, temel bir endüstriyel ortamda çalıştırıldıklarında bile kullanıcının minimum bakım problemi ile enerji tasarrufu ve güvenilir bir çalışma beklediği ekipman türleridir. Kullanıcı için tasarımı sırasında verilen herhangi bir kötü kararın olası sonuçları, bir ömür boyu yüksek işletme ve bakım maliyetleri olabilir. Aynı zamanda, hidrolik güç üniteleri, farklı teknoloji türlerinde çalışan donanım parçalarını temsil eder: makine mühendisliği, elektrik, elektronik ve bilişim . Bu unsurlardan birini herhangi bir zamanda reddetmek veya görmezden gelmek, daha önce bahsedilen tüm sistem tarafından işleyiş eksikliğine yol açar.

Geliştirilmesinde, bu teknoloji alanlarından gelen tüm spesifik bilgileri dikkate almaya acil bir ihtiyaç vardır. Uygun bir hidrolik güç ünitesinin tasarımı, öncelikle sıvının depolanması ve özelliklerinin korunması için tasarlanan ana yapı taşlarından biri olarak bir hidrolik tankın geliştirilmesini takip eder. Doğru tasarımı tüm hidrolik sistemin işleyişini etkilediğinden, bir hidrolik tankın oluşturulması kesinlikle daha fazla dikkat gerektirir. Tank tasarımı sırasında yapılan en yaygın hatalar, yalnızca zamanla çalışması sırasında görülür ve kullanıcılar ve bakım personeli için birçok soruna neden olabilir. Böylece havayı ve yoğuşmayı ortadan kaldırmaya ve aynı zamanda tanktaki akış modellerini belirlemeye ve böylece sıvıyı stabilize etmeye çalışmaya özellikle dikkat etmek gerekir.

Mevcut hesaplama gücü önemli ölçüde artmıştır ve karmaşık fizik için daha yetenekli simülasyon araçları artık mevcuttur. Tasarım ve geliştirme sürecinde, sağlam ve güvenilir ürünlere yönelik talepler, birden çok tasarım kısıtlama etki parametresi ile birlikte dikkate alınmalıdır. Tüm bu yönler yalnızca CAD ve CFD araçlarının entegrasyonu ile yerine getirilebilir. Hidrolik tank tasarımı alanında simülasyon tekniklerini kullanmanın avantajı, devam eden araştırma görevlerinin sonuçları gösterilerek açıklanacaktır.

Hidrolik Tankın Fonksiyonları

Bir hidrolik depo, bir hidrolik güç ünitesinin önemli bir parçasıdır ve hidrolik sistemin kalbini temsil eder. Aşağıda en çok özetlenen birkaç işlevi yerine getirmesi gerekir.

1. Birincil işlev

Herhangi bir tankın birincil işlevi, maddelerin veya sıvıların depolanmasıdır. Bizim durumumuzda, tank, hidrolik sistemde bulunan toplam hidrolik yağı miktarını tutmalıdır. Ek olarak, hidrolik deposu, sıcaklık değişiklikleri veya sistemden olası sızıntılar nedeniyle yağ seviyesi salınımını telafi etmelidir.

2. Hidrolik sıvının soğutulması

Hidrolik komponentlerde enerji dönüşümünden kaynaklanan kayıplar neticesinde sistemden geçerken hidrolik sıvının sıcaklığı yükselir. Ek bir soğutma sistemine ek olarak, tankın kendisi de çevredeki yüzeylerden büyük oranda ısı yayar. Yayılan ısının gücü, öncelikle çevreyle temas halinde olan alanların boyutlarına ve hidrolik yağ ile çevresindeki alan arasındaki sıcaklık farkına bağlıdır. Bir tasarımcı, hidrolik depoyu tasarlarken, ısının yayıldığı alanın boyutunu artırmak için tankı uygun şekilde oluşturmalıdır, böylece daha iyi doğal soğutma (soğutma kanatları) sağlar.

3. Havanın giderilmesi

Hidrolik sistemin uzun vadeli risklerinden biri, bileşenlerin gürültülü çalışmasıyla tespit edilebilen hava kabarcıklarının oluşmasıdır. Genellikle doyma basıncının altındaki basınçlarda, sistemdeki sızıntı noktalarında veya dönüş hattında aşırı bir yağ girdabında meydana gelirler. Yağdan optimum hava çıkışı sağlamak için bir hidrolik depo tasarlanmalıdır. Olağan sonuçlar şunlardır:

– giriş tarafında kavitasyonun ortaya çıkması nedeniyle pompaların tahrip olması,

– artan sıvı sıkıştırılabilirliğinin neden olduğu kesin olmayan hareketler,

– yağın sıcaklık artışı,

– yağın daha hızlı eskimesi,

– mühürlerin hızlandırılmış imhası.

4. Yoğuşma suyunun giderilmesi

Yoğuşma, tankın hidrolik sıvısındaki sıcaklık değişikliklerinin bir sonucudur. Yağdaki herhangi bir bağlayıcı olmayan su, metal parçaların korozyonunu hızlandırdığı, yağlama özelliklerini azalttığı ve yağın hızlı eskimesine neden olduğu için hidrolik sistem üzerinde olumsuz bir etkiye sahiptir. Asgari su oranı yağa bağlanır ve bu da emülsiyon oluşumuna neden olur.

5. Kirin atılması

Tüm kirler ince filtrasyonla giderilemez. Uzun bir çalışma döneminden sonra tankın dibinde birikirler. Bir tasarımcı, emme ve dönüş borularının uygun şekilde monte edilmesini kullanarak temiz yağın pompalanmasını sağlamalıdır. Bu uygulama, akış tüplerinin uçlarını yaklaşık 45 ° ‘lik bir açıyla keserek (birbirinden uzağa doğru çevrilerek) bu sorunu önlemeyi ve böylece daha küçük bir etkileşimli etki sağlamayı amaçlamaktadır. Bu sorun, tankın emiş ve dönüş bölümlerini ayıran ek bir duvar kullanılarak da çözülebilir.

6. Diğer işlevler

Bir hidrolik güç ünitesinin kullanım ömrü boyunca bakım müdahaleleri yapılır, bu nedenle tank bakımı kolaylaştıracak şekilde tasarlanmalıdır. Ayrı ayrı yerleşik bileşenlere erişim mümkün olmalıdır. Bu nedenle tankın, tankın iç kısmına erişmek için içinden incelenip temizlenebileceği birkaç temizleme açıklığı olmalıdır.

Son olarak, titreşim ve ses minimumda tutulmalıdır. Modern tasarımlı bileşenler genellikle üretici tarafından optimize edilmiştir ve eski nesil bileşenlere göre çok daha az gürültü üretir.