Hidrolik mekanizmalar
Hidrolik mekanizmalar, Basınç altındaki bir sıvının yardımıyla hareket eden mekanizmalar. Hidrolik mekanizmaların (ya da hidrolik sistemler) çalışma ilkesini anlamak için, iki temel kuralı bilmek gerekir. Bunların birincisi, çok yüksek basınç bile uygulansa, sıvıların sıkışmazlıklarını korumalarıdır. İkincisi de XVIII. yy'da Pascal tarafından bulunan ilkedir. Pascal ilkesine göre, kapalı bir sistem içindeki sıvıya uygulanan basınç, sıvının her yanına aynı kuvvetle iletilir. Sözgelimi, içinde, alanı 10 cm² olan piston bulunan silindir, içinde, alanı 100 cm² olan başka bir piston bulunan bir boruya bağlanır ve küçük pistonun üstüne 10 kg'lık bir ağırlık yerleştirilirse, bu ağırlığı dengelemek için, büyük pistonun üstüne 100 kg koymak gerekir. Büyük piston büyüdükçe, üstüne konulacak ağırlık da orantılı olarak artar ve bu ağırlık, 10 kg'la dengelenir. Ancak, 100 kg ağırlığı 1 cm hareket ettirmek için, küçük pistonun 10 cm hareket etmesi gerekir.
Hidrolik ilkeler konusundaki araştırmalar, İ.Ö. 250 yıllarında Arkhimedes'in çalışmalarıyla başlamış, ama bilinen ilk hidrolik mekanizma, XVIII. yy'da Joseph Bramah tarafından geliştirilmiştir. Bramah mekanizması, bir hidrolik makineler, içinde geniş bir piston bulunan büyük bir silindir ile bunun üstüne yerleştirilen kalıptan oluşuyordu. Gerekli basınç, küçük bir pistonu çalıştıran bir el pompasıyla oluşturuluyor ve sıvı olarak su kullanılıyordu. O günden sonra hidrolik makineler, yalınlıkları nedeniyle mühendisliğin hemen her dalına hızla yayılmıştır. Sıvılar küçük borularla iletilerek basınç kaynağından çok uzaktaki aygıtları da çalıştırabildiklerinden, uçaklarda, gemilerde, özellikle de tankerlerde, hidrolik aygıtlar yaygın biçimde kullanılmaktadır.
Günümüzde basınç kaynağı olarak, el pompalarının yerini, motorlu pompalar almıştır. El pompalarıysa, kriko gibi yalın aygıtlarda ve uçaklardaki yardımcı sistemlerde hâlâ kullanılmaktadır. Krikonun alt bölümü sıvı deposudur. Pompa, genellikle yanda yer alır ve sıvıyı silindirin içine doldurarak, pistonun hareketini sağlar. Krikonun alçalması için de, vidalı bir mile bağlı olan iğneli supap açılır ve sıvı, silindirden depo bölümüne geri döner.
Günümüzde hidrolik mekanizmalarda mineral yağlar kullanılır. Bunlar hem sıvı halde donma noktası düşük, hem de yağlama özellikleri iyi olan yağlardır. Hidrolik mekanizmaların basıncı en çok 60-400 bar arasında, genellikle 160 bar dolayındadır. Hidrolik mekanizmanın basıncı sağlayan ve sıvıyı içeren bölümüne, "güç mekanizma" ya da "pompa" denir. Bu bölüm bazen, ayrı bir birim halinde yapılır. Böylece, hidrolik mekanizmaları çalıştırmak için gereken basınca ve debiye göre, farklı büyüklükte birimler oluşturulabilir.
Pompaların, gereken sıvıyı ve istenilen basıncı sağlamanın yanı sıra, hızlı basınç değişmelerinden etkilenmemeleri de beklenir. Bu tür değişmeler, tahrik kolu, yolunun sonuna vardığı zaman ortaya çıkar. Aşırı ısınmayı önlemek için, aygıt çalışmadığı zamanlar, pompaların üstündeki yükün kaldırılması gerekir.
Hidrolik mekanizmaların güç sistemi bir depo, motora bağlı pompa (bunlar birkaç tane olabilir), bir filtre, bir güvenlik supabı, bir toplayıcı, bir kesme supabı (basınç ayarlayıcı) ya da basınç anahtarı ve tek yönlü valftan (çekvalf) oluşur. Depoda, pompalara gönderilen ve pompalardan geri gelen sıvı bulunur. Pompalar basıncı sağlar. Filtre, sıvıyı yabancı maddelerden arındırır. Toplayıcıysa, basınçtaki dalgalanmaları ortadan kaldırır ve tehlike durumunda ya da tamamlayıcı olarak kullanılacak sıvıyı içerir. Kesme supabı, en yüksek basınca erişildiği zaman, pompadaki sıvıyı otomatik olarak depoya iletir. Tek yönlü valf da, basınçlı sıvının, kesme supabı çalıştığı zaman geri sızmasını önler. Güvenlik supabı, kesme supabı arızalandığında devreye giren bir ek güvenlik önlemidir.
Güç sisteminden gelen sıvı, çok yollu valfa (bu da birkaç tane olabilir) gönderilir. Bu valfa genellikle elle kumanda edilir. Valftan geçen sıvı, ilgili mekanizmayı çalıştıran pistona ya da hidrolik motora ulaşır. Çok yollu valfı da depoya bağlayan bir boru vardır.
Hidrolik sistemin sürekli dönme gücü sağlaması istendiği zaman, sistem, tahrik kolu yerine hidrolik motora bağlanır. Hidrolik motorların yapısı, döner pompalara benzer. Bunların başlıca iki türü vardır: Dişli motor; pervaneli motor. Dişli motorda, dişli pompada olduğu gibi, sıkıca birbirine geçmiş iki dişli bulunur. Bunlar, bir yanında giriş, öteki yanında da çıkış deliği bulunan küçük bir yuva içine yerleştirilmiştir. Giriş deliğinden gelen basınç altındaki hidrolik sıvı, çarkların dişlerinin arasından geçip çıkış deliğinden dışarı çıkarken, çarkları çevirir. Böylece, çarklara bağlı olan mekanizma da döner. Pervaneli motorlardaysa, rotora bağlı olarak dönen ve sistemi çevreleyen yuvaya yaylarla bastırılan pervane kanatları bulunur. Rotor, kutunun tam ortasında yer almaz. Basınçlı hidrolik sıvı, rotorun bir yanındaki giriş deliğinden içeri gönderilir; rotor ile yuva arasından geçerken rotoru döndürür ve öbür yandan, çıkış deliğinden dışarı çıkar.
Hidrolik sistemlerin ne ölçüde yaygın olduğunu belirtmek amacıyla bir Örnek vermek gerekirse, 250 000 tonluk bir petrol tankerinde 35 km uzunluğunda boru ve 100'den çok hidrolik kumanda bulunduğu söylenebilir. Çokyollu valflar bir dev tablo üstünde yer alır ve her birinin açık ya da kapalı olduğunu gösteren bir işaret bulunur. Böylece, geminin yükü, az sayıda elemanla boşaltılabilir.
Modern uçaklarda iniş takımlarını indirip kaldırmak ve burundaki tekerleği yöneltmek için olduğu gibi, flap-ları, hava frenlerini, tekerlek frenlerini ve uçuş kumanda aygıtlarını çalıştırmada da hidrolik sistemler kullanılır.
Presler, buldozerler ve hafriyat makinelerinin çoğuna, hidrolik ilkelerle kumanda edilir. Birçok taşıt aracının frenleri de, hidroliktir.