MTSA-Test 2 - Hydraulik PDF

## 2. MTSA-Test ### Hydraulik: Hydraulik nutzt die Flüssigkeiten (am häufigsten Öl) als Arbeits-, aber auch Steuermedium nutzt. ### Vorteile: - Erzeugung großer Kräfte - Präzise und feinfühlige Bewegungen (Unterschied zur Pneumatik!) - Öl = automatische Schmierung (Unterschied zur Pneumatik!) - Dru...

## 2. MTSA-Test ### Hydraulik: Hydraulik nutzt die Flüssigkeiten (am häufigsten Öl) als Arbeits-, aber auch Steuermedium nutzt. ### Vorteile: - Erzeugung großer Kräfte - Präzise und feinfühlige Bewegungen (Unterschied zur Pneumatik!) - Öl = automatische Schmierung (Unterschied zur Pneumatik!) - Druckbegrenzung einfach realisierbar - Hohe Leistungsdichte ### Nachteile: - Rückleitung zum Tank erforderlich (Unterschied zur Pneumatik!) - Gefahrenpotential durch hohe Drücke - Öl → Umweltgefahr, Entsorgungsproblematik, Brennbar, Temperaturabhängig (Unterschied zur Pneumatik!) Die ideale Hydraulikflüssigkeit wäre reibungsfrei, masselos und inkompressibel! ### Die Hydraulik wird in 2 Bereiche der Kraftübertragung unterteilt: 1. Hydrostatik → Energieübertragung durch ruhende Flüssigkeit 2. Hydrodynamik → Energieübertragung durch ein strömendes Medium ### Hydrostatik: Betrachtet die Eigenschaften & Verhalten von Flüssigkeiten in Ruhe → Kräfte, Druck, … Wird Druck auf Flüssigkeit ausgeübt, breitet sich der Druck in alle Richtungen gleichmäßig aus! Druck ist in einem statischen System (in der gesamten Flüssigkeit) überall gleich ### Hydrodynamik: Betrachtet, im Gegensatz zur Hydrostatik, Flüssigkeiten in Bewegung → Geschwindigkeit, Strömungsmuster, Turbulenzen & Energieübertragung in Bewegung Es werden auch verschiedene Verluste in Betrachtung gezogen Nach dem Gesetz von Bernoulli bleibt die Summe aus statisch und dynamischen Druck konstant! Die Temperatur steigt beim Durchfluss durch Engstellen. Mithilfe der Reynoldszahl lässt sich die Strömungsart bestimmen: entweder laminare oder turbulente Strömung. ### Hydraulikflüssigkeiten übertragen hydraulische Energie und erfüllen folgende Aufgaben: - Kraftübertragung - Schmierung - Korrosionsschutz - Wärme- & Schmutzabfuhr, … Jedoch müssen die Öle gewartet werden, da sie mit der Zeit ihre Schmierfähigkeiten verlieren. ### Die Viskosität, die Dickflüssigkeit eines Öls, beeinflusst die Leistung des Systems. Mit steigender Temperatur nimmt die Viskosität ab, mit fallender Temperatur nimmt sie zu. ### Filter Es gibt, abhängig von der Einbauart, verschiedene Filter: Druck- & Saugfilter - **Druckfilter**: nach der Pumpe, Hochdruckbereich, filtert Öl bevor es zu den hydraulischen Komponenten gelangt - **Saugfilter**: vor der Pumpe, Niederdruckbereich, hält Verunreinigungen von der Pumpe fern - **Rücklauffilter**: filtert das Medium bevor es in den Tank zurückgelangt ### Kreislauf Zuerst wird das Öl angesaugt → negativer Druck danach wird Volumenstrom durch Pumpe erzeugt und der Druck steigt. Durch Ventile geht ein kleiner Teil verloren (des Drucks) und beim Zylinder gibt es mehr Verluste. Im Tank ist der Druck dann wieder 0. - Wegeventile → Umsteuerung des Volumenstroms - Stromventil → Geschwindigkeitssteuerung - Zylinder / Hydraulikmotoren → Umwandlung von hydraulischer Energie in mechanische Energie - Rücklauf-Ölfilter → Ölreinigung vor drucklosen Rücklauf in Tank ### Hydraulikpumpen: 3 Arten: - Zahnradpumpen - Flügelzellenpumpen - Kolbenpumpen | Merkmal | Zahnradpumpe | Flügelzellenp. | Kolbenpumpe | |---|---|---|---| | Druck | niedrig bis mittel | mittel | hoch (bis 700 bar) | | Förderstrom | Proportional zur Drehzahl | variabel (verstellbar) | variabel | | Geräuschentor. | leise | laut | laut | | Preis | günstig | mittel | teuer | Es gibt weiter Pumpen wie: Radial-, Axialkolbenpumpen, jedoch sind diese spezifischen Arten der Kolbenpumpe (Anordnung der Kolben) Bei der Auswahl einer Pumpe werden Förderstrom, Höchstdruck, Lärmentwicklung und Wirkungsgrad betrachtet. ### Hydraulikspeicher Werden hauptsächlich als Gasspeicher verwendet, um Hydraulikenergie zu speichern. Wichtigste Aufgaben: Speichern von Energie, Dämpfen von Schwingungen, ausgleichen von Schwankungen, Bereitstellen einer Ölreserve & Energiereserve für Notfälle/Komplikationen. Es gibt 3 Arten: - Membranspeicher → für kleine Volumen - Blasenspeicher → bis 200 Liter, trennt Stickstoff von Hydraulikflüssigkeit - Kolbenspeicher → trennt Gas und Flüssigkeit mittels Kolben Es gilt bei allen 3 das Gasgesetz:  ### Antriebselemente: Hydraulische Antriebselemente (Zylinder & Hydraulikmotoren) wandeln die Energie eines unter Druck stehenden Fluids in mechanische Bewegungen um. ### Hydraulikzylinder: Es gibt verschiedene Zylinder: - Gleichgangzylinder → stellt sicher, dass auf beiden Seiten die Zylinderkräfte gleich groß sind - Tauchkolbenzylinder → einfach wirkender Zylinder mit 1 großen Querschnitt - Teleskopzylinder → größere Hubbewegung bei kompakter Bauweise - Differentialzylinder → differenziale Kraftentfaltung durch differentialen Querschnitt  ### Hydraulikmotoren: Wandeln hydraulische Energie in mechanische Energie um → sind die Umkehrung von Pumpen - Schwenkmotoren → erzeugen eine Drehbewegung, große Drehmomente - Schnellläufer → niedrige Drehzahl, leise, gleichmäßig - Langsamläufer → konstantes Drehmoment, - Radialkolbenmotoren → hohe Drehzahl - Hydromotoren → günstig - Axialkolbenmotoren → breite Drehfrequenzbereich Die Integration von Motoren kann im offenen oder geschlossenen Kreislauf erfolgen - **Offener Kreislauf**: Öl von Pumpe über Ventile zum Motor und läuft zurück in den Tank - **Geschlossener Kreislauf**: Öl von Pumpe zum Motor, kein Rücklauf erforderlich, da das Öl ständig im Kreislauf zirkuliert ### Hydraulikventile Steuern die Richtung, den Druck und den Volumenstrom in einem System 2 Haupttypen: - Sitzventile → dicht, kleine Nennwerte - Kolbenschiebeventile → weniger dicht, verlieren mit der Zeit an Dichtheit - Druckventile → Dienen zur Druckbegrenzung und zur Konstanthaltung des Arbeitsdrucks. - Druckregelventile → regulieren den Druck in einer Leitung (geschlossen oder offen) - Drucksensoren → messen Drücke, geben bei bestimmten Druck ein Signal aus - Wegeventil"Verkehrspolizei” → steuern die Flussrichtung von Hydraulikflüssigkeiten - Sperrventil → verhindern den Rückfluss in eine Richtung (Rücklaufsperre) - Drosselventil → reguliert den Volumenstrom in einer Leitung - Stromregelventile → steuern die Geschwindigkeit eines Zylinders, befindet sich in der Primärsteuerung im Zulauf ### Primarsteuerung ### Sekundärsteuerung Die Geschwindigkeitssteuerung erfolgt durch Anpassung des Volumenstroms!  ### Proportionaltechnik: Wandelt elektrischen Steuerstrom in eine hydraulische oder pneumatische Größe um, was zur Steuerung von Volumenstrom, Druck oder Wegeventilen dient. **Funktionen**: - präzise Steuerung von Durchflussrichtung & -menge - kontinuierliche Positionsüberwachung Proportional-Wegeventile ermögliche stufenlose Regelung von Geschwindigkeit, Richtung & Start/Stopp von Zylindern. Auswirkungen von Reibung und Hysterese werden Wegerückführung minimiert.  Mithilfe von Steuerkanten (rechteckform & dreieckform) lässt sich die Stellgenauigkeit erhöhen und somit ist der Volumenstrom einfacher regelbar. Solche Regelventile werden bei präzise Druck- oder Geschwindigkeitsregelungen eingesetz.  ### Servoventile Besteht aus 2 Stufen → Prallplattenvorsteurer (1. Stufe) wird von Torquemotor angesteuert, dadurch wird der Ventilkolben (2. Stufe) bewegt. Diese Ventile reagieren schneller und präziser auf Signaländerungen als Proportionalventile, jedoch empfindlicher und teurer. Die Durchflusskennlinie beschreibt das Verhältnis von elektrischem Steuerstrom und Volumenstrom. Die Überdeckung der Steuerkanten des Ventilkolbens hat einen wesentlichen Einfluss: - **Nullüberdeckung** → ermöglicht stufenlosen Übergang des Durchflusses (bei Lageregelkreise) - **Negative Überdeckung** → sorgt für weiches Schalten (bei Kraft- & Druckregelung) - **Positive Überdeckung** → schließt Leitungen im Stillstand ab, hält Druck konstant für sichere Sperrstellungen  1.) verzögerter Durchflussbeginn, Ventilöffnung erst bei größerer Bewegung zeigt den Leckstrom bei einem Nullsignal 2.) Durchfluss beginnt sofort, proportionaler Zusammenhang 3.) Durchfluss beginnt vor Ventilöffnung, Fluss bereits bei minimalen Eingangsstrom ### Mobilhydraulik **Load Sensing Systeme**: passen den Druck und Volumenstrom der Pumpe an die Bedürfnisse des Verbrauchers an, sparen Energie, in kompakter Bauweise, haben effiziente Energieeinsparung Diese Systeme bestehen aus einzelnen Ventilen, Kolben und Steuerkanälen. Werden eingesetzt für bedarfsgerechte Druckregelung und die Hubbegrenzung schützt vor Überlastung des Systems.