Makine Önlisans Programları İçin Hidrolik-Pnömatik Deney Setleri Tasarımı ve Uygulamaları

Transkript

1 Makine Önlisans Programları İçin Hidrolik-Pnömatik Deney Setleri Tasarımı ve Uygulamaları Ferit ARTKIN Öğr. Gör. Kocaeli Üniversitesi, Hereke Meslek Yüksekokulu, Makine ve Metal Teknolojileri Bölümü, Makine Programı, 41800, Körfez, Kocaeli Özet Kocaeli Üniversitesi Hereke Meslek Yüksekokulu bünyesinde; Makine Programı Dördüncü Yarıyıl zorunlu ders listesinde MKP208 kodlu Hidrolik-Pnömatik Sistemler dersi yer almaktadır. Bu dersin uygulama içeriğinde Hidrolik-Pnömatik deney setleri ve uygulamaları yer almaktadır. Makine Programlarını içeren Meslek Yüksekokullarında ortak kullanım için Hidrolik-Pnömatik deney setleri tasarlanabilir ve imal edilebilir. Hidrolik-Pnömatik Deneyleri Eğitim Seti Ekipmanları, Eğitim Masası, Sunum Seti, Güç Ünitesi ve Kontrol Ünitelerinden meydana gelmektedir. Eğitim masalarının çift yönlü modelleri kullanım açısından avantajlıdır mm ölçülerinde; alüminyum profiller içeren hareket için ise; dört adet ağır tip frenli tekerlek kullanılmıştır. Sunum panosu ve masa arasında sızıntı tablası deneyler esnasında akışkanların yayılmasına engel olacaktır. Şeffaf güç ünitesi tercihi ile; ünite içindeki pompa, emiş-dönüş filtresi, borular, bağlantı elemanları gözlemlenebilmektedir. Güç ünitesinin yağ seviyesi ve yağ sıcaklığının takibi çok önemlidir. Pnömatik Deneyleri Eğitim Seti ile; temel pnömatik devre uygulamaları, tek etkili çift etkili silindirler, mekanik valf uygulamaları, basınç ve debi uygulamaları ve silindirlerde hız ayarı uygulamalarına uygun olmalıdır. Tasarlanan deney setleri ile Hidrolik-Pnömatik devre uygulamaları uygulamalı olarak yapılabilmektedir. Bu uygulamalar öğrencilerin mesleki ve teknik becerilerini arttırmakta ve gelecekteki mesleki yaşantılarında önemli bir katkı kazandırmaktadır. Anahtar Kelimeler: Makine ve Metal Teknolojileri, Makine Programı, Hidrolik-Pnömatik Sistemler, Endüstriyel ve Mesleki Uygulamalar. Abstract Hydraulics-Pneumatic Systems course with the code MKP208 is on the list of compulsory courses for the fourth semester in Mechanical Program at Kocaeli University of Hereke Vocational High School. In the practical content of this course, Hydraulic-Pneumatic experiment sets and applications are included. Hydraulic-pneumatic test sets can be designed and manufactured for joint use in Vocational Schools that include Mechanical Programmes. Hydraulic-Pneumatic Experiment Training Kit Equipment is Training Desk, Presentation Kit, Power Unit and Control Units. The bidirectional models of training tables are advantageous in terms of usage. For movement in the size of 800 x 1400 x 785 mm; with aluminum profiles, four heavy duty wheels with brake are used. The leaking table between the presentation board and the table will prevent the spread of fluids during the tests. With the preference of transparent power unit, pump in the unit, suction-return filter, pipes, fittings can be observed. It is very important that the power unit's oil level and oil temperature are checked. Basic pneumatic circuit applications, single acting double acting cylinders, mechanical valve applications, pressure and flow applications, and the applications of speed adjustment in cylinders must be compatible with Pneumatic Experiment Training Set. Hydraulic-pneumatic circuit applications can be practiced with designed experimental sets. These practices increase the vocational and technical skills of students and make a significant contribution to their future career. Keywords: Machinery and Metal Technologies, Mechanical Programme, Hydraulic-Pneumatic Systems, Industrial and Vocational Applications.

2 GİRİŞ Mesleki ve teknik eğitimin en önemli deney setlerinden biri olan Hidrolik ve Pnömatik Deney Setleri özellikle Meslek Yüksek okullarının Teknik Bölümlerinde uygulamalı ve mesleki eğitimin en önemli deney setlerinden biridir. Bu deney setlerinin tasarımı ve hidrolik ve pnömatik deneylerinin seçimi ilgili okulda anlatılan Hidrolik-Pnömatik Sistemler dersi ile uyum içinde olmalıdır. Bu ders Kocaeli Üniversitesine bağlı Hereke Meslek Yüksek okulunda Makine ve Metal Teknolojileri bölümüne bağlı Makine Programlarında dördüncü yarıyılda 2+1 (T+U) saat ve 3 AKTS olarak verilmektedir. Aynı ders Elektronik ve Otomasyon Bölümlerinde Mekatronik Programında üçüncü yarıyıl ders listesinde yer almaktadır. AMAÇ Hidrolik ve Pnömatik eğitim setleri genel olarak; eğitim masası, sunum seti, hidrolik güç ünitesi ve kontrol ünitesi üzere dört ana kısımdan oluşmaktadır. Pnömatik ve ElektroPnömatik eğitim seti tamamen endüstriyel ekipmanlardan oluştuğu gibi endüstride sık tercih edilen ürünlerden seçilerek üretilmelidir. Bu sayede öğrenciler birebir endüstri şartlarında sahada karşılarına çıkabilecek ekipmanlarla eğitim görmelidirler. Ürünler çalışma paneline yalıtkan malzemeden yapılmış bir bağlantı aparatı ile kolayca takılabilmelidir. Eğitim masasında dört veya altı öğrenci çift taraflı olarak çalışma yapabilmelidir. Bu çalışmada amaç, hidrolik ve pnömatik devre elemanlarını tanımak basit tanımlamaları ve işlemleri yerine getirebilmek, kullanılan sızdırmazlık elemanlarının denemelerini yapabilmek ve bunların sonuçlarını değerlendirebilecek bir deney düzeneği üretebilmektir. Çalışmanın bir diğer önemli amacı; Meslek Yüksek Okulu öğrencileri için farklı hidrolik sistem uygulamaları yapabileceği bir düzenek tasarlamaktır. Bu düzenek sayesinde öğrencilerin mesleki hayatları boyunca karşılaşabilecekleri hidrolik testleri eğitim yıllarında yapabilmelerine olanak sağlamak amaçlanmaktadır. Şekil 1. Örnek Hidrolik Eğitim Seti, Ogen Oransal Hidrolik Seti Tasarimi planlanan Hidrolik-Pnömatik deney seti, endüstride yoğun olarak kullanılan hidrolikpnömatik silindirler, hidrolik - pnömatik valfler, sızdırmazlık elemanlarının denemelerinin yapılabileceği kullanımı kolay ve güvenilir bir deney düzeneği olmalıdır.. Tasarlanacak sistemin, hidrolik ve pnömatik sistemler için belirlenen standartlara uygun olarak tasarım ve imalatı planlanmaktadır.

3 YÖNTEM Hidrolik pnömatik sistemlerin temeli akışkanlar mekaniğine dayanmaktadır. Akışkanlar mekaniği ile ilgili yapılan deneyler genel olarak sıvı akışını göstermektedir. Oysaki endüstride hidrolik ve pnömatik sistemler ile ilgili karşılaşılan problemler genel olarak sızdırmazlık üzerinedir. Bunun yanı sıra devre elemanlarının yanlış tasarımı, üretim sırasında karşılaşılan hatalar, kullanım sırasında oluşan deformasyonlara bağlı olarak bozulmalar da hidrolik devre elemanlarının diğer sorunlarını oluşturmaktadır. Hidrolik devre elemanların herhangi birinden kaynaklanan bir bozukluk, tüm sistemi etkilemektedir. Bir devre elemanındaki ufak bir sızıntı, sistem basıncında önemli düşmelere sebep olabilmektedir. Bunun yanı sıra sistemdeki ani basınç değişimleri kullanıcı güvenliğini tehlikeye atmaktadır. Şekil 2. Örnek Şeffaf Güç Ünitesi, Güç ünitesinin üst ve yan kısımlarının şeffaf malzemeden üretilmesiyle ünite içindeki pompa, emiş-dönüş filtresi, borular, bağlantı elemanları ve hidrolik akışkan öğrenciler tarafından gözlemlenebilmektedir. Ogen Şeffaf Güç Ünitesi. Sızdırmazlık elemanları dikkatli bir seçim, özenli montaj ve hassasiyet isteyen, bununla birlikte silindir yapısı içinde aktif çalışan son derece önemli parçalardır. Sürekli gelişen teknoloji ve ağırlaşan şartlar her konuda olduğu gibi önemli bir ürün olan hidrolik silindirlerde de yüksek verim ve dayanımı gerekli hale getirmiştir. Elbette bu şartlar silindiri oluşturan tüm parçaların aynı oranda performans ve dayanıklılığını gerektirir. Deney düzeneği, sızdırmazlık elemanlarının bu gelişime uygun düzeyde kalite ve dayanıklılıklarını, çalıştıkları gerçek şartlara mümkün olduğunca yakın seviyelerde test etmek amacı ile düşünülmüştür. Basınç, sıcaklık, debi, uygulanan kuvvet değerleri ayarlanarak gerçek zamanlı grafiklerle izlenen bir süreç sonunda sızdırmazlık elemanındaki değişim ve etkiler izlenebilecektir. Bu düzenle aslında sızdırmazlık elemanı ile birlikte silindir dizaynlarının elemanlar üzerindeki etkileri de bulunmaktadır. Hidrolik devre elemanları deney düzenekleri genellikle belli başlı büyük üreticilerde bulunmaktadır. Küçük işletmelerde üretim deneme yanılma yoluyla yapılmaktadır. Bunun sonucunda ciddi iş gücü kayıpları ve maddi kayıplar ortaya çıkmaktadır. Yine aynı şekilde meslek yüksek okullarında basit devre uygulamalarının yapılabileceği deneme düzenekleri tasarlanabilir. Bunun sonucu olarak öğrenciler yeterli bilgi ve deneyimi alamadan mezun olmaktadırlar. Oysa günümüzde kullanımı her geçen gün artan hidrolik ve pnömatik sistemler hakkında daha fazla bilgi edinmeye ihtiyaç duyulmaktadır.

4 Şekil 3. Örnek Kontrol Üniteleri, Oransal Hidrolik Uygulamalarında kullanılan PLC Modülü, Sinyal Giriş-Çıkış Modülü, Güç Kaynağı Modülü (Soldan sağa), Ogen Oransal Hidrolik Uygulamaları Kontrol Üniteleri. TASARIM Tasarımı planan deney setinde endüstriyel alanda en çok kullanılan elemanlardan; Kilitli Çift Etkili Silindir Kontrolü, Basınç Kontrollü Çift Etkili Silindir, Tek Etkili Silindir Kontrolü, Basınç ve Hız Ayarlı Hidro-Motor Kontrolü, Veya Valfi ve çift etkili silindir kontrolü, Hız Kontrollü Çift Etkili silindir deneylerinin yapılması planlanmaktadır. Deney Setinde; üç yollu basınç kontrol valfi, iki yollu basınç kontrol valfi, basınç sıralama valfi, Pilot çek valf (kilidi açılabilir), Ve-veya Valfi, Tek-Çift Yönlü Akış Kontrol Valfi, Hat tipi çek valf gibi elemanların yer alması planlanmaktadır. SONUÇ VE DEĞERLENDİRME Deney Düzeneğinde; hidrolik ve pnömatik sistemlerde kullanılan devre elemanlarının çalışma koşulları incelenerek farklı özelliklerde bir sistem tasarlanmıştır. Tasarlanan devre düzeneğinde farklı olarak devre elemanlarının giriş çıkış basınçları, sıcaklık değişimleri ve akış verileri tespit edilmesi planlanmaktadır. Planlanan düzenek hem hidrolik hem de pnömatik sistemlere uygun olsa da sistemin eğitim kurumunda kullanılacağı göz önünde bulundurulduğunda pnömatik sistemler ile çalışmanın güvenlik açısından daha uygun olacağı kanaatine varılmıştır. Hidrolik sistemler pnömatik sistemlere göre daha yüksek basınç gerektirdiğinden olası iş kazalarında kullanıcıya ciddi zararlar verebilmektedir. Hidrolik sistemlerde kullanım için çalışma düzeneği için şeffaf bir düzenek planlanmaktadır. Sistem örnek bir test düzeneği ile bilgisayar kontrollü olarak basınç, sıcaklık, hız değişimlerini rahatlıkla kontrol edilebilmektedir. Sistem farklı tip devre elemanlarının rahatlıkla kullanılmasına uygun güvenlir bir sistem olarak tasarlanmaktadır. Deney düzeneği öğrencilerin hem güvenli hem de rahat çalışabilmesine olanak sağlamaktadır.

5 REFERANSLAR Tez bölümünde gösterimi Kumru S., (2011) Dar Alanda Çalışacak Standart Dışı Pnömatik Silindir İmalatı Yüksek Lisans Tezi Namık Kemal Üniversitesi, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı. Konferans Sunularının ve Bildirilerinin Kaynakça bölümünde gösterimi Akyazı Ö., ve Çokrak D., Pnömatik ve Hidrolik Sistem Uygulamaları TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası Elektrik-Elektronik ve Bilgisayar Sempozyumu 2011 Artkın F., (2016) Integration of The New Generation PLC System and An Opto-Mechanical System with Servo Motor, UMYOS 2016, Tam Metinler Cilt 3, S Eraslan A.H., Pnömatik Valflerin Gerçek Performanslarının Belirlenmesi ve Test Kriterleri II. Ulusal Hidrolik Pnömatik Kongresi ve Sergisi, İzmir, 2001 syf:83-86 Elektronik Kaynakların Kaynakça bölümünde gösterimi tarihinde alınmıştır tarihinde alınmıştır.