Bir hidrolik sistemi doğru boyutlandırmanın temeli birkaç basit formüldür: pompa debisi, hidrolik güç, elektrik motoru gücü, silindir kuvveti ve hızı, hidrolik motor torku ve boru/hortum çapı. Bu hesapları bilmeden seçilen bir ünite ya gücü yetmez ya da gereksiz büyük, pahalı ve sıcak çalışır.
Bu rehberde tüm temel formülleri birimleriyle veriyor ve tek bir örnek sistem üzerinden adım adım hesaplıyoruz.
Temel Kavramlar ve Birimler
- Basınç (p): bar. 1 bar ≈ 10 N/cm².
- Debi (Q): L/dk (litre/dakika).
- Deplasman (V): cm³/dev — pompanın veya motorun bir turda ilettiği yağ hacmi.
- Devir (n): dev/dk.
- Güç (P): kW.
- Verim (η): Hacimsel verim (ηv), mekanik-hidrolik verim (ηhm) ve toplam verim (ηt = ηv × ηhm).
Unutmayın: Basıncı yük belirler, hızı debi belirler. Pompa basınç üretmez, debi üretir; basınç, yağın karşılaştığı dirençle oluşur.
1. Pompa Debisi Hesabı
Q = V × n × ηv / 1000
Q: L/dk, V: cm³/dev, n: dev/dk. Dişli pompalarda hacimsel verim tipik olarak 0,90–0,95 alınır.
Gereken debiden pompa deplasmanına geçmek için formül ters çevrilir: V = Q × 1000 / (n × ηv).
2. Hidrolik Güç ve Elektrik Motoru Gücü
P (kW) = p × Q / 600
Bu, yağa aktarılan hidrolik güçtür. Elektrik motorunun vermesi gereken güç ise pompanın toplam verimine bölünerek bulunur:
P motor (kW) = p × Q / (600 × ηt)
Dişli pompalarda ηt için 0,80–0,85 alınabilir. Sonuç, bir üst standart motor gücüne yuvarlanır: 0,75 – 1,1 – 1,5 – 2,2 – 3 – 4 – 5,5 – 7,5 – 11 – 15 – 18,5 – 22 kW.
3. Silindir Kuvveti
F (kN) = p × A / 100
A: cm² cinsinden piston alanıdır, A = π × d² / 4 (d: cm).
- İtme (çıkış) kuvveti piston alanı ile hesaplanır.
- Çekme (dönüş) kuvveti halka alanı ile hesaplanır: A halka = π × (D² − d²) / 4 (D: piston çapı, d: mil çapı).
Kuvvete ek olarak %10–20 güvenlik payı bırakmak, sürtünme ve basınç kayıplarını karşılar. Silindir çapı seçimini detaylı anlattığımız hidrolik silindir seçimi rehberine de göz atın.
4. Silindir Hızı
v (m/s) = Q / (6 × A)
Q: L/dk, A: cm². Mil tarafındaki halka alan küçük olduğundan, aynı debide silindir geri dönüşte daha hızlıdır.
Dönüşte piston tarafından tanka dönen debi pompa debisinden büyüktür: Q dönüş = Q × A piston / A halka. Dönüş filtresi ve valf boyutlandırmasında bu değer dikkate alınmalıdır.
5. Hidrolik Motor Torku ve Devri
M (Nm) = V × Δp × ηhm / 62,83
n (dev/dk) = Q × 1000 × ηv / V
V: motor deplasmanı (cm³/dev), Δp: motor giriş ve çıkışı arasındaki basınç farkı (bar). 62,83 = 20π sabitidir. Motor tipi seçimini hidrolik motor nasıl seçilir rehberimizde anlattık.
6. Boru ve Hortum İç Çapı
d (mm) = √(21,22 × Q / v)
Q: L/dk, v: m/s. Önerilen yağ hızları:
| Hat | Önerilen hız | Not |
|---|---|---|
| Emiş hattı | 0,6–1,2 m/s | Kavitasyonu önlemek için düşük tutulur |
| Dönüş hattı | 2–4 m/s | Dönüş debisi pompa debisinden büyük olabilir |
| Basınç hattı | 3–6 m/s | Yüksek basınçta üst sınıra yaklaşılabilir |
Örnek Hesap: Bir Pres Ünitesini Boyutlandırma
İhtiyaç: Ø63 mm pistonlu, Ø36 mm milli bir silindirle yaklaşık 4,5 ton itme kuvveti ve yaklaşık 0,1 m/s çıkış hızı. Elektrik motoru 1450 dev/dk.
Adım 1 — Gerekli basınç
- Piston alanı: A = π × 6,3² / 4 = 31,17 cm²
- 4,5 ton ≈ 44,1 kN → p = F × 100 / A = 4410 / 31,17 ≈ 141 bar
- Güvenlik payıyla sistem basıncı 150 bar seçilir. 150 bar'da itme kuvveti: 150 × 31,17 / 100 = 46,8 kN (≈ 4,8 ton).
Adım 2 — Gerekli debi
- v = Q / (6 × A) → Q = 0,1 × 6 × 31,17 ≈ 18,7 L/dk
Adım 3 — Pompa deplasmanı
- V = 18,7 × 1000 / (1450 × 0,95) ≈ 13,6 cm³/dev → bir üst standart ölçü olan 16 cm³/dev dişli pompa seçilir.
- Gerçek debi: Q = 16 × 1450 × 0,95 / 1000 ≈ 22 L/dk
- Gerçek çıkış hızı: 22 / (6 × 31,17) ≈ 0,12 m/s
Adım 4 — Motor gücü
- Hidrolik güç: 150 × 22 / 600 = 5,5 kW
- Motor gücü: 5,5 / 0,85 ≈ 6,5 kW → standart 7,5 kW elektrik motoru.
Adım 5 — Dönüş hareketi
- Halka alan: π × (6,3² − 3,6²) / 4 ≈ 20,99 cm²
- Çekme kuvveti: 150 × 20,99 / 100 ≈ 31,5 kN
- Dönüş hızı: 22 / (6 × 20,99) ≈ 0,17 m/s
- Tanka dönen debi: 22 × 31,17 / 20,99 ≈ 32,7 L/dk → dönüş filtresi en az bu debiye göre seçilir.
Adım 6 — Hat çapları
- Basınç hattı (5 m/s): √(21,22 × 22 / 5) ≈ 9,7 mm → DN10
- Emiş hattı (1 m/s): √(21,22 × 22 / 1) ≈ 21,6 mm → DN25 (1")
- Dönüş hattı (3 m/s, 32,7 L/dk): √(21,22 × 32,7 / 3) ≈ 15,2 mm → DN16–DN19
Adım 7 — Tank hacmi
- Pratik kural: pompa debisinin 3–5 katı → 22 × 3–5 ≈ 66–110 litre. Çalışma çevrimi yoğunsa üst değere yaklaşın.
| Parametre | Sonuç |
|---|---|
| Sistem basıncı | 150 bar |
| Pompa | 16 cm³/dev dişli pompa |
| Debi | ≈ 22 L/dk |
| Elektrik motoru | 7,5 kW, 1450 dev/dk |
| İtme / çekme kuvveti | 46,8 kN / 31,5 kN |
| Çıkış / dönüş hızı | 0,12 / 0,17 m/s |
| Basınç / emiş / dönüş hattı | DN10 / DN25 / DN16–19 |
| Tank | 66–110 L |
Isı ve Verim: Gözden Kaçan Hesap
Elektrik motorundan alınan gücün yağa aktarılamayan kısmı ısıya dönüşür. Yukarıdaki örnekte yaklaşık 6,5 kW girişin 1 kW kadarı pompada, buna ek olarak valf, boru ve emniyet valfi kayıplarıyla daha fazlası ısıya gider. Sistem uzun süre emniyet valfinden boşaltarak bekliyorsa neredeyse tüm giriş gücü ısıya dönüşür. Bu yüzden sürekli çalışan ünitelerde soğutucu ve boşa alma (bypass) devresi planlanmalıdır. Verimi artırmanın yollarını hidrolik enerji verimliliği yazımızda bulabilirsiniz.
Sık Sorulan Sorular
Hidrolik güç nasıl hesaplanır?
Hidrolik güç P (kW) = basınç (bar) × debi (L/dk) / 600 formülüyle bulunur. Elektrik motoru gücü için sonuç pompanın toplam verimine (dişli pompada yaklaşık 0,80–0,85) bölünür ve bir üst standart motor gücüne yuvarlanır.
Pompa debisi nasıl hesaplanır?
Debi Q (L/dk) = deplasman (cm³/dev) × devir (dev/dk) × hacimsel verim / 1000 formülüyle hesaplanır. Örneğin 16 cm³/dev pompa 1450 dev/dk'da yaklaşık 22 L/dk debi verir.
Hidrolik silindir kuvveti nasıl hesaplanır?
Kuvvet F (kN) = basınç (bar) × piston alanı (cm²) / 100 formülüyle bulunur. Piston alanı π × d² / 4'tür. Dönüş kuvveti için mil alanı çıkarılmış halka alan kullanılır.
1 kW ile kaç bar ve kaç litre elde edilir?
Hidrolik güçte basınç ile debinin çarpımı sabittir: 1 kW hidrolik güç, örneğin 100 bar'da 6 L/dk veya 200 bar'da 3 L/dk'ya karşılık gelir. Motor gücü hesaplanırken verim kayıpları da eklenmelidir.
Hidrolik tank hacmi nasıl belirlenir?
Açık devre sistemlerde pratik kural, tank hacminin pompa debisinin (L/dk) 3–5 katı olmasıdır. Yoğun çevrimli, sıcak ortamda çalışan veya soğutucusuz sistemlerde üst değere yaklaşılmalıdır.
Ünitenizi Birlikte Boyutlandıralım
İhtiyacınız olan kuvvet, hız ve çalışma çevrimini bize iletin; Hidrogo teknik ekibi pompa, motor ve ünite seçiminde yardımcı olsun. Mini güç üniteleri, dişli pompalar ve hidrolik motorlar kategorilerimizi inceleyebilir veya bizimle iletişime geçebilirsiniz.
