Giriþ: Hidrolik sistemler yüksek güçlerin ihtiyaç duyulduðu inþaat, tersane, fabrika, taþýma iþleri vb. sektörlerde çok yaygýn olarak kullanýlan sistemlerdir. Hidrolik sistemlerin en yaygýn kullaným alanlarýndan birisi de lojistik sektörüdür. Saniyelerin önem arz ettiði deniz sektörü; sessiz çalýþma, uzun ömür, yönetim ve bakým kolaylýðý gibi avantajlarý nedeniyle hidrolik sistemlerden en çok faydalanan alanlardýr. Hidrolik çok aðýzlý ve iki aðýzlý kepçeler, yüklerin aðýr olduðu gemi güverte ve limanlarda kuru yük yükleme-boþaltma iþlerinde ve demir-çelik sektöründe kullanýlan temel araçlardýr. Hidrolik kepçenin iki aðzý hidrolik motor seti tarafýndan kontrol edilen silindirler sayesinde açýlýp kapanmaktadýr. Belirtilen hidrolik sistemlere duyulan ihtiyacýn artmasýyla birlikte sektörde önemli bir rekabet ortamý oluþmuþtur. Ayrýca, mevcut sistemlerin açma-kapama sürelerinin uzun olmasýndan dolayý birim zamanda yaptýðý iþ hacmi düþüktür. Bu durum hýzlý iþ yapabilmenin maliyet ve yer-kapasite açýsýndan büyük önem taþýdýðý limanlarda sorun oluþturmaktadýr. Ýþ hacminin düþük olmasýna baðlý olarak da taþýnan yükle orantýlý olarak enerji tüketimi fazla olmaktadýr. Bir diðer yandan, uzun çalýþma sürelerinde sýcaklýða baðlý olarak sistemin kendini koruyamamasý ve ýsýnmadan kaynaklanan problemler bulunmaktadýr. Bu sorun da sýcak iklimlerde sistemin çalýþmamasýna ve milyon dolarlarla ifade edilecek kayýplarýn oluþmasýna sebep olmaktadýr. Diðer taraftan bazý limanlarda elektrik sinyalizasyon için panolar bulunmamakta, bundan dolayý eski nesil akýllý pompanýn kullanýldýðý sistemler bu limanlarda kullanýlamamaktadýr. Yukarýda bahsi geçen sorunlarýn ortadan kaldýrýlmasý ve artan taleplerin karþýlanabilmesi amacýyla hazýrlanan çalýþma ile tam performanslý, düþük iþletme maliyetli hidrolik sistem geliþtirilmiþtir. Amaç: Bu araþtýrma ile çift yönlü, deðiþken debili, güç regülasyonlu, load sensing özellikli akýllý pompalý hidrolik motor sistemi ile hidrolik kepçe sistemleri için enerji maliyeti ve çevrim süresinin düþürülmesine yönelik tam performanslý hidrolik ünitenin özgün tasarýmýnýn yapýlarak geliþtirilmesi amaçlanmýþtýr. Kapsam: Yapýlan bu araþtýrmanýn kapsamý çoðunlukla lojistik sektöründe ve limanlarda, seri bir þekilde yük aktarma amacýyla kullanýlan yüksek kapasiteli vinç altý kepçe ve polip sistemlere yönelik, 2 adet yenilikçi hidrolik ünite geliþtirilmiþtir. Bu ünitelerin devre þemasý, blok, silindir, güç ünitesi gibi tüm alt bileþenleri, yeni nesil çift yönlü deðiþken debili akýllý pompalarýn yüksek çalýþma basýnçlarýna, debilerine, çift yönlü dönüþ, deðiþken debi, güç regülasyonu ve load sensing özelliklerine uyumlu tasarlanarak sistem verimi arttýrýlýp, ýsýnma problemi iyileþtirilip, yön denetiminde bobinli valfler, dolayýsýyla elektrik sinyalizasyon gerekliliði ortadan kaldýrýlýrken, bu ünitelerden birisinde ayný zamanda rejeneratif devre yöntemi kullanýlarak çalýþma hýzlarý da arttýrýlmasýný oluþturmaktadýr.
Sýnýrlýklar: Araþtýrmada sistemin çalýþma basýncýnýn tasarýmý daha yüksek olmasýna raðmen, sistemde testlerin yapýldýðý çalýþma basýncý 320 bar ile sýnýrlandýrýlmýþtýr. Yöntem: Araþtýrmada öncelikli olarak daha önce yapýlan piyasa araþtýrmasý ve literatür taramasýndan sonra çalýþmanýn hedefleri doðrultusunda yapýlan ön hazýrlýklar detaylý tasarýmlara dönüþtürülmüþtür. Çalýþma kapsamýnda hidrolik sistemlerin devre þemasý tasarýmý, ekipman ve valf seçimi, blok ve silindir tasarýmý, ünite tasarýmý yapýlmýþtýr. Tasarým çalýþmalarýnda firma bünyesinde bulunan, üretim faaliyetlerinde de kullanýlmakta olan bilgisayar destekli modelleme programlarý kullanýlmýþtýr. Tasarýmý netleþtirilen sistemin üretim aþamasý için imalat resimlerinin çýkarýlmasý çalýþmalarý yapýlmýþtýr. Tasarým çalýþmalarýndan sonra prototip ünitenin elde edilmesi için tasarým aþamasýnda belirlenen boyutsal toleranslara göre sistem alt bileþenlerinin imalatý CNC tezgahlarýnda gerçekleþtirilmiþtir. Üretim esnasýnda blok üretimde boyutsal ölçümler ve yüzey pürüzlülüðü, silindir ve pistonlarda yüzey pürüzlülüðü, kaplama kalýnlýðýnýn belirlenmesi için testler yapýlmýþtýr. Çalýþma kapsamýnda prototip imalatý yapýlan hidrolik ünitenin baþarý kriterlerinin doðrulanmasý yönünde sistem üzerinde; basýnç kaybý testi, hýz kaybý testi, sýcaklýk testi, çevrim sürelerinin ölçümü ve sýzdýrmazlýk kontrolü testleri yapýlmýþtýr. Bulgular: Proje çýktýsý prototip sistem; akýllý pompa ve buna uygun rejeneratif devre mantýðý ile çalýþmaktadýr. Sistem basýnç ve fonksiyon testinde 320 bar basýnçta baþarý ile çalýþtýrýlmýþtýr. Yað sýzdýrmazlýk testi baþarý ile sonuçlanmýþtýr. Hidrolik silindir açma-kapama hýzýnda istenen baþarý yakalanmýþtýr. Kepçenin açma-kapama çalýþma hýzlarý rejeneratif devre yapýsý sayesinde %31 oranýnda arttýrýlabilmiþtir. Malzeme ve ekipmanlar 320 bar çalýþma þartlarýna uygun olarak seçilmiþ ve böylece kepçenin birim hacimde kaldýrabileceði kuvvet arttýrýlmýþtýr. Yeni nesil akýllý pompa sayesinde yön denetimi, bobinli yön denetim valfleri ile deðil, pompanýn çift yönlü dönüþ özelliði sayesinde gerçekleþmiþtir, böylece elektrik sinyalizasyon gerekliliði ortadan kalkmýþtýr. Ayrýca yeni nesil pompanýn kendi içinde bulunan güç regülasyonu ve load sensing özelliði sayesinde ve buna göre tasarlanan devre þemasý sayesinde yað ýsýnma problemi ortadan kaldýrýlmýþtýr. Sonuç: Çalýþma kapsamýnda gemi güverte ve limanlarda kuru yük yükleme-boþaltma iþlerinde ve demir-çelik sektöründe kullanýlan hidrolik çok aðýzlý ve iki aðýzlý kepçelerin aðýzlarýnýn açýlýp kapanmasýný saðlayan, yeni nesil çift yönlü akýllý pompalarýn ve rejeneratif devre yönteminin birlikte entegre edildiði ve böylece ýsýnma problemlerini minimize eden, sinyalizasyon elektrik panolarý ihtiyacýný ortadan kaldýran, kepçenin açma-kapama çalýþma hýzýný artýran çift yönlü akýllý pompalý hidrolik motor sisteminin tasarýmý ve prototip imalatý baþarýlý bir þekilde gerçekleþtirilmiþtir.
Anahtar Kelimeler: Akýllý Pompa, Hidrolik Ünite, Rejeneratif Devre
|
