Akışkan gücü sistemleri, mobil uygulamalarda yük taşıma ve hidrolik ekipman kontrolünden araçlarda direksiyon kontrolüne kadar birçok işlemi gerçekleştirmek için kullanılmaktadır. Hidrostatik direksiyon, mekanik bağlantı gerektirmeyen bir hidrolik direksiyon sistemidir. Mekanik bağlantı yerine, hidrolik hortumlarla beraber bir direksiyon ünitesi ve direksiyon silindirleri kullanılır. Bu üniteler; endüstriyel araçlarda, tarım traktörlerinde, forkliftlerde, gemilerde, inşaat ekipmanlarında ve servo istemlerde kullanılmaktadır.
Tarım traktörlerinde, forkliftlerde ve iş makinelerinde kullanılan farklı direksiyon sistemleri vardır. Örneğin; traktörlerde Ackermann direksiyon sistemi, lastiğin kaymasını önlemek için her iki ön tekerleğin de uygun açıda yönlendirilmesine izin veren bir sistemdir. Georg Lankensperger tarafından 1817’de Münih’te icat edilmiş olup, daha sonra İngiltere’deki temsilcisi Rudolph Ackermann tarafından 1818’de at arabaları için patentlenmiştir.
Traktör direksiyon sistemleri; 1910lu yıllardan başlayarak tamamen mekanik tahrikli direksiyon sistemleri iken, 1950li ve 60lı yıllarda hidrolik destekli direksiyon sistemleri ve günümüzde hidrostatik tahrikli direksiyon sistemlerine geçiş yapılmıştır.
Bu sistemlerde direksiyon kolonu ile tekerlekler arasında mekanik bir bağlantı yoktur. Direksiyon ünitesi (orbitrol olarak da bilinir) ile direksiyon silindirleri arasında hidrolik hortumlar bulunmaktadır. Direksiyon simidi döndürüldüğünde; direksiyon ünitesi, silindirlere akışı yönlendirir. Aynı zamanda yağ, silindirin diğer ucundan tanka geri döner. Açık merkez sistemlerde sabit deplasmanlı hidrolik pompalar kullanılır.
Temel olarak, bir direksiyon ünitesinde 4 adet port bulunur. Bu portlar; pompadan gelen hattın bağlandığı basınç portu, tanka dönüş portu ve direksiyon silindirlerine bağlanan iki adet porttur. (L-sol ve R-sağ)
Direksiyon ünitesi döner bir valf grubundan oluşur. Direksiyon simidi döndürüldüğünde; yağ, döner valf (sürgü ve kovandan oluşur) aracılığıyla direksiyon sistemi pompa hattından dönüş yönüne bağlı olarak L (sol) veya R (sağ) silindir portlarına yönlendirilmiş olur.
Açık/kapalı merkez, yük reaksiyonlu ve yük reaksiyonsuz direksiyon üniteleri mevcuttur. Bazı modellerde gövde içinde basınç emniyet ve anti-şok valfleri de bulunabilir. Yük algılamalı modeller, aracın direksiyon sistemine ve hidrolik sistemine akış sağlayabilir. Bu sistemlerde direksiyonun her zaman akış önceliğine sahip olması için öncelik valfleri kullanılır. Şimdi bu fonksiyonların ne anlama geldiğine kısaca göz atalım:
- Açık merkez yük reaksiyonlu: Silindir bağlantıları orta konumda birbirine bağlıdır. Direksiyon silindirlerine etki eden dış kuvvetler, (örneğin bir taşın üzerinden geçildiğinde) kullanıcı tarafından hissedilebilir. Kullanıcı direksiyon simidini çevirip bırakırsa, direksiyon simidi orta konuma kendiliğinden gelir ve araç düz bir çizgide ilerler.
- Açık merkez yük reaksiyonsuz: Bu sistemlerde sabit deplasmanlı pompalar kullanılır. Orta konumda pompa ve tank hatları birbirine açıktır. Silindir bağlantıları orta konumda kapalıdır. Direksiyon silindirine etki eden dış kuvvetler, kullanıcı tarafından hissedilmez. Kullanıcı direksiyon simidini bıraktığında, silindir portları kapalı olduğundan direksiyon simidi aynı pozisyonda kalır.
- Kapalı merkez: Kapalı merkez sistemlerde basınç dengeli değişken deplasmanlı pompalar kullanır. Nötr konumda pompa ve tank hatları kapalıdır. Bu sistemler genellikle büyük inşaat makinalarında karşımıza çıkar.
Günümüzde 1000 cc/devir iletim hacmi ve 100 litre/dk debiye kadar farklı modellerde direksiyon üniteleri kullanılmaktadır. Büyük araçlar, biçerdöverler veya yükleyiciler için elektrik kontrollü direksiyon sistemleri de mevcuttur.
Resimler eğitim amaçlı kullanılmıştır.
Kaynaklar
- Sauer Danfoss, Steering Components Technical Information
- Hidroman, Hydrostatic Steering System Design in Tractors
- Modelling and Simulation of a Hydrostatic Steering System for Agricultural Tractors, Barbara Zardin, Massimo Borghi, Francesco Gherardini, Nicholas Zanasi