Hidrolik Silindirler: Çalışma Prensipleri ve Çeşitleri

Hidrolik silindir, hidrolik sistemdeki bir aktüatördür ve işlevi hidrolik enerjiyi mekanik enerjiye dönüştürmektir. Hidrolik silindirin girdisi sıvının akışı ve basıncı, çıktısı ise doğrusal hız ve kuvvettir. Hidrolik silindirin pistonu, sınırlı bir doğrusal yer değiştirme sağlayarak ileri geri doğrusal hareket gerçekleştirebilir.

I. Hidrolik Silindir Çalışma Prensibi

Hidrolik silindirin çalışma prensibini göstermek için örnek olarak çift etkili tek piston çubuklu bir hidrolik silindiri ele alalım. Şekil 1'de gösterildiği gibi, hidrolik silindir temel olarak silindir kovanı 1, piston 2, piston kolu 3, uç kapağı 4 ve piston kolu contası 5'ten oluşur.

1-Silindirli varil
2 Pistonlu
3-Piston kolu
4- Uç kapağı
5-Mühür

Silindir kovanı sabitse ve sol hazneye sürekli olarak hidrolik yağ girilirse, yağ basıncı piston kolu üzerindeki tüm yüklerin üstesinden gelmek için yeterli olduğunda, piston sürekli olarak v hızında sağa doğru hareket eder. ₁ ve piston kolu dış ortam üzerinde çalışır.

Tersine, hidrolik yağ sağ odaya girdiğinde, piston v hızıyla sola doğru hareket eder ₂ ve piston kolu da dış ortam üzerinde iş yapar. Bu şekilde bir ileri geri hareket tamamlanmış olur. Bu tip hidrolik silindirlere sabit silindir varil silindiri denir.

Piston kolu sabitse ve sol bölmeye sürekli olarak hidrolik yağ giriyorsa, silindir kovanı sola doğru hareket eder; sağ bölmeye sürekli olarak hidrolik yağ girdiğinde, silindir kovanı sağa doğru hareket eder. Bu tip hidrolik silindire sabit piston çubuklu silindir denir.

Bu bölümde ele alınan hidrolik silindirler, aksi belirtilmedikçe, sabit silindir kovanlı ve hareketli piston çubuklu hidrolik silindirlere örnektir.

Hidrolik silindire giren yağın basıncı p ve akış hızı q olmalıdır. Basınç, yükün üstesinden gelmek için kullanılır ve akış hızı belirli bir hareket hızı oluşturmak için kullanılır. Hidrolik silindire giren basınç ve akış hızı silindire hidrolik enerji girişidir; pistonun yüke uyguladığı kuvvet ve hareket hızı hidrolik silindirin mekanik enerji çıkışıdır.

Bu nedenle, hidrolik silindire giren basınç p, akış hızı q, çıkış kuvveti F ve hız v hidrolik silindirin ana performans parametreleridir.

II. Hidrolik Silindirlerin Sınıflandırılması

Çeşitli makinelerin farklı kullanımları ve gerçekleştirdikleri farklı hareket biçimleri nedeniyle, genellikle yağ besleme yöntemine, yapısına, işlev özelliklerine ve kullanımına göre sınıflandırılan birçok hidrolik silindir türü vardır.

Yağ besleme yönüne göre, tek etkili silindirler ve çift etkili silindirler olarak ikiye ayrılabilirler. Tek etkili bir silindir, pistonun geri dönmesini sağlamak için diğer dış kuvvetlere güvenerek silindirin yalnızca bir tarafına yüksek basınçlı yağ girer. Çift etkili bir silindirde ise silindirin her iki tarafına da hidrolik yağ girişi olur. Pistonun ileri ve geri hareketleri hidrolik basınç ile tamamlanır.

Yapısal formlarına göre pistonlu silindirler, pistonlu silindirler, salıncaklı silindirler ve teleskopik kovanlı silindirler olarak ayrılabilirler.

Piston kolunun şekline göre, tek piston kollu silindirler ve çift piston kollu silindirler olarak ikiye ayrılabilirler.

Silindirin özel kullanımlarına göre, tandem silindirler, güçlendirici silindirler, hız artırıcı silindirler, basamaklı silindirler vb. olarak ayrılabilirler. Bu tip silindirler tek bir silindir varili değildir, ancak diğer silindir varilleri ve bileşenleri ile birleştirilir, bu nedenle yapısal bir bakış açısından bu silindirlere kombine silindirler de denir. Hidrolik silindir tarafından kullanılan basınca göre, düşük basınçlı hidrolik silindirler, orta basınçlı hidrolik silindirler, yüksek basınçlı hidrolik silindirler ve ultra yüksek basınçlı hidrolik silindirler olarak ayrılabilirler.

Takım tezgahı makineleri için genellikle 2,5 ila 6,3 MPa nominal basınca sahip orta ve düşük basınçlı hidrolik silindirler kullanılır; inşaat makineleri, mühendislik makineleri ve hava taşıtları için çoğunlukla 10 ila 16 MPa nominal basınca sahip orta ve yüksek basınçlı hidrolik silindirler kullanılır; hidrolik presler gibi makineler için çoğunlukla 25 ila 31,5 MPa nominal basınca sahip yüksek basınçlı hidrolik silindirler kullanılır.

Hidrolik silindirlerin sınıflandırılması Tablo 1'de gösterilmiştir.

Tablo 1 Hidrolik Silindirlerin Sınıflandırılması

İsim			Sembol	Çalışma Özellikleri
Tek etkili hidrolik silindir	Piston silindiri			Tek yönlü hidrolik tahrik, öz ağırlık, yay veya diğer dış kuvvetlerle geri dönüş
	Piston silindiri			Piston kalındır, kuvveti iyi taşır ve hidrolik basınçla tek yönlü olarak tahrik edilir
	Teleskopik kovanlı silindir			Hidrolikle tahrik edilerek büyükten küçüğe doğru bölüm bölüm dışarı itilir ve daha sonra kendi ağırlığı ile küçükten büyüğe doğru bölüm bölüm geri çekilir.
Çift etkili hidrolik silindir	Tek piston kolu	Standart silindir		Piston hidrolik basınç altında her iki yönde de hareket eder, strok sonunda yavaşlamaz ve her iki yöndeki hareketin kuvveti ve hızı farklıdır.
		Ayarlanamayan yastıklama silindiri		Piston hidrolik basınç altında her iki yönde de hareket eder, strok sonunda yavaşlar ve yavaşlama değeri ayarlanamaz. Her iki yöndeki hareketin kuvveti ve hızı farklıdır.
		Ayarlanabilir yastıklama silindiri		Piston hidrolik basınç altında her iki yönde hareket eder, strok sonunda yavaşlar ve yavaşlama değeri ayarlanabilir. Her iki yöndeki hareketin kuvveti ve hızı farklıdır.
		Diferansiyel silindiri		Çubuksuz hazneye yağ girişini hızlandırabilir, ancak itme gücü buna bağlı olarak azalır.
	Çift piston kolu	Standart silindir		Piston hidrolik basınç altında her iki yönde de hareket eder, strok sonunda yavaşlamaz ve her iki yöndeki hareket kuvveti ve hızı aynıdır.
		Çift hızlı silindir		İki piston aynı anda zıt yönlerde hareket eder.
		Ayarlanamayan yastıklama silindiri		Piston hidrolik basınç altında her iki yönde de hareket eder, strok sonunda yavaşlar ve yavaşlama değeri ayarlanamaz. Her iki yöndeki kuvvet ve hareket hızı aynıdır.
		Ayarlanabilir yastıklama silindiri		Piston hidrolik basınç altında her iki yönde de hareket eder, strok sonunda yavaşlar ve yavaşlama değeri ayarlanabilir. Her iki yöndeki kuvvet ve hareket hızı aynıdır.
	Teleskopik kovanlı silindir			Çift etkili hidrolik tahrik, uzatma ve geri çekme prosedürü tek etkili teleskopik kovan silindiri ile aynıdır.
Kombine silindir	Yükseltici silindir			A bölmesindeki yağ girişi ile tahrik edilir, B bölmesinde yüksek basınçlı yağ çıkışı sağlar.
	Tandem silindir			Silindir çapının kısıtlı olduğu ancak uzunluğun kısıtlı olmadığı durumlarda kullanılır ve daha fazla itme gücü sağlar.
	Çok konumlu silindir			Gerektiğinde farklı yağ girişleri açılarak, A pistonu üç konuma sahip olabilir.
	Kademeli silindir			Birkaç piston stroku ikili sırada düzenlenmiştir. Gerektiğinde farklı yağ girişleri açılarak piston farklı mesafelere hareket edebilir.
	Kremayer ve pinyon silindiri			Pistonun ileri geri doğrusal hareketini dişlinin ileri geri dönme hareketine dönüştürür.