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Hydrauliek
Für den Zweig der Physik, der fließende Flüssigkeiten beschreibt, siehe Hydraulik.
Hydraulischer Jigger, William Armstrong, ca. 1888, MAS
Hydraulik (Zylinder) auf einem Bagger

Hydraulik ist ein Antriebstechnik das nutzt Flüssigkeit, das Hydraulikflüssigkeit, unter (hoch) Druck. Es ist Teil der Maschinenbau.

Tippen

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, hydraulische Systeme zu klassifizieren; Das hier verwendete Format ist offen für Diskussionen:

  • einfache Systeme, zum Beispiel bei Müllwagen;
  • mobile Systeme, die auf Baggern und dergleichen verwendet werden;
  • industrielle Systeme, die eine hohe Effizienz und eine lange Lebensdauer erfordern;
  • Sonderanlagen

Einfache Systeme verwenden einfache, kostengünstige Komponenten wie Zahnradpumpen, Flügelzellenpumpen und Flügelzellenmotoren: einfache Zylinder, die bei einem Defekt nicht mehr repariert werden können. Diese Systeme arbeiten meist mit geringen Leistungen von wenigen Kilowatt und kommen beispielsweise in Müllwagen und Betonmischern zum Einsatz. Der Arbeitsdruck der Hydraulikflüssigkeit bleibt normalerweise unter 120 Bar und der technisches Leben dieser Systeme ist begrenzt.

Hydrauliksysteme werden am häufigsten in mobilen Systemen wie Flugzeugen, Baggern, Bulldozern und Gabelstaplern verwendet. Hier wird hochwertige Qualität verwendet. Betriebsdrücke bis 400 bar sind keine Ausnahme. Der Rendite wird viel Aufmerksamkeit geschenkt. Undichtigkeiten sind ausgeschlossen und auch Lärm ist ein wichtiger Faktor. Bei diesen Antrieben handelt es sich oft um größere Serien.

Industrieanlagen sind Antriebe für beispielsweise Hochöfen, Windkraftanlagen und Antriebe von Großwinden. Auch Bagger- und Offshore-Schiffe enthalten viele hydraulische Antriebe. Auch Brücken und Schleusen werden oft hydraulisch angetrieben. Ein Beispiel in den Niederlanden für ein Objekt, das mit hydraulischem Antrieb arbeitet, ist das Oosterschelde-Barriere. Alle Rutschen dieser Hochwassersperre werden hydraulisch nach unten und oben gesteuert. Dabei handelt es sich oft um große Kapazitäten, das heißt große und teure Komponenten. Es geht oft um ständig Antriebe, so dass die Effizienz, aber auch die Lebensdauer der Komponenten wichtig ist. Wenn die zu erwartende Lebensdauer hoch sein muss, werden üblicherweise Betriebsdrücke bis etwa 250 bar verwendet.

Sondersysteme können beispielsweise (passive) Seegangskompensationssysteme sein, bei denen mehrere Zylinder mit einem hydropneumatischen Medienabscheider und einem Gasvolumen verbunden sind, wodurch eine riesige Feder entsteht. Diese Systeme werden oft speziell für die Anwendung ausgelegt und es werden die qualitativ besten Komponenten verwendet.

Hydraulikteile

Ein Hydrauliksystem besteht im Wesentlichen aus:

  • Regenerativer Teil (die Pumpe, angetrieben von einem Elektro- oder Verbrennungsmotor)
  • Steuerung mit Verrohrung
  • Motorteil (Hydraulikzylinder(n) und/oder Motor(en))
  • Hydraulikflüssigkeit, normalerweise a Öl

Im regenerativen Teil wird die Antriebsleistung (Drehzahl und Drehmoment) in hydraulische Leistung (Durchfluss und Druck) umgewandelt. Im motorischen Teil des Antriebs wird die hydraulische Leistung dann in Kraft und Geschwindigkeit (Hydraulikzylinder) bzw. Geschwindigkeit und Drehmoment (Hydromotor) umgesetzt.

Zahnradpumpe
Hydrauliksystem...
...und dazugehöriger Zeitplan

Pumps

In der Hydraulik kommen ausschließlich Verdrängerpumpen zum Einsatz. Die Durchflussmenge (Ausbeute in m3/sec) der Pumpen mehr oder weniger druckunabhängig. Die meisten Pumpen haben einen konstanten Durchfluss, teurere Typen sind manchmal so konstruiert, dass das Hubvolumen angepasst werden kann.

Pumpentypen:

Schraubenspindelpumpen werden im Allgemeinen verwendet, um große Mengen Hydrauliköl bei relativ niedrigem Druck zu fördern. Schiffe haben oft ein System mit konstantem Druck, an das Komponenten im gesamten Schiff angeschlossen sind; Häufig wurden hierfür Schraubenpumpen eingesetzt, die wenig Lärm machen.Zahnradpumpen sind recht billige Hydraulikpumpen, haben aber einen schlechten Wirkungsgrad und können sehr hohe Drücke über einen längeren Zeitraum nicht bewältigen. Flügelzellenpumpen sind qualitativ besser als Zahnradpumpen und werden auch wegen der geringen Geräuschentwicklung eingesetzt. Für Hochdruck werden jedoch in der Regel hochwertige Hydrauliksysteme (einstellbar oder nicht) Axialkolbenpumpen verwendet. Radialkolbenpumpen werden meist für Drücke von (weit über) 250 bar und für relativ kleine Fördermengen eingesetzt.

Motoren

Man unterscheidet:

Hydraulikzylinder können auf viele Arten klassifiziert werden. Zunächst gibt es einstufige Zylinder und mehrstufige (Teleskop-)Zylinder. Es gibt einfach wirkende Zylinder, die durch die Hydraulikflüssigkeit aus- oder eingefahren werden können, aber die andere Bewegung erfolgt durch äußere Kräfte, und es gibt doppelt wirkende Zylinder, die durch die Hydraulikflüssigkeit ein- und ausgefahren werden. Die Zylinder können in Arbeitsdruckbereiche unterteilt werden, zB 0-60 bar, 0-160 bar, 0-220 bar, 0-360 bar usw. Es gibt genormte Zylinder, bei denen Köpfe, Böden, Kolben usw. für einen bestimmten Durchmesser vorbereitet sind und bei denen Rohr und Stange noch auf die gewünschte Hublänge gekürzt werden müssen; es gibt aber auch komplett neu konstruierte Zylinder. Bei relativ billigen Zylindern sieht man, dass der Boden mit dem Gehäuse verschweißt ist und der Kopf meist mit einer speziellen einfachen Verbindung am Mantel befestigt werden kann. Bei etwas teureren Zylindern wird der Kopf auf das Rohr geschraubt. Bei den teuersten Zylindern wird auf beiden Seiten des Zylinderrohres eine Art Flansch angeschweißt, so dass sowohl Boden als auch Kopf mit dem Zylinderrohr verschraubt werden. Der Kolben wird in der Regel mit der Stange verschraubt und anschließend wieder verriegelt.

Im Kolben befinden sich Dichtungen. Dies können spezielle Dichtungen sein, die für diesen Zweck entwickelt wurden oder Standardverpackungen. Zwischen Zylinderkopf und Stange befindet sich auch ein Dichtungssatz.

Auch der Schutz der Kolbenstange ist wichtig für die Qualität des Zylinders. Problem mit der Kolbenstange ist mögliche Korrosion und Erosion. Um dies zu verhindern, ist die Kolbenstange zumindest mit einer Chromschicht versehen. Sind Korrosionsprobleme zu erwarten, reicht eine Chromschicht allein nicht aus und es wird eine Nickelschicht gefolgt von einer Chromschicht verwendet. Um die Qualität zu verbessern, können die Schichtdicken erhöht werden, es ist auch möglich, einen Edelstahl als Grundmaterial zu verwenden Da Vernickeln und Verchromen in der Regel sehr umweltschädlich sind, wurden in letzter Zeit auch andere Systeme vorgeschlagen 10 Jahre, teilweise basierend auf dem Aufdampfen von Keramikschichten oder dem verschweißen von inerten Materialien.

Hydraulikmotoren werden verwendet, um einen Drehantrieb zu erhalten. Auch hier wird nach dem Prinzip unterschieden:

Die allermeisten Hydromotoren haben einen konstanten Hubraum. Es gibt aber auch regelbare Axialkolbenmotoren, bei denen das Hubvolumen auf 0 reduziert werden kann, wodurch die Motoren theoretisch eine unendlich große Drehzahl haben. Bei verstellbaren Radialkolbenmotoren können mehrere Kolben abgeschaltet werden, so dass das Hubvolumen stufenweise verstellt werden kann. Hier gilt die gleiche Einteilung wie bei den Pumpen. Die Getriebemotoren und die Flügelzellenmotoren sind relativ günstig und haben eine mäßige Qualität. Axialkolbenmotoren sind von sehr guter Qualität, haben jedoch den Nachteil, dass die Drehzahlen meist zu hoch für das anzutreibende Gerät sind. Es gibt auch Radialkolbenmotoren, die ein sehr großes Hubvolumen haben und daher bei hohem Drehmoment eine geringere Drehzahl liefern können. Es gibt Super-High-Torque-Motoren, bei denen die Kolben mehr als eine Bewegung pro Umdrehung machen und man ein Hubvolumen von beispielsweise 20 Litern erreichen kann.

Ventile, Ventile und Schieber

Zwischen den Pumpen und den Motoren (Linear- und Rotationsmotoren) dienen Lenk- und Bedienelemente zur Steuerung des Hydrauliksystems. Als Ventile werden allgemein Bauteile bezeichnet, die in ihrer ursprünglichen Form ein Ventil auf einem Sitz aufweisen (Rückschlagventile, Sicherheitsventile, Reduzierventile, Strangregulierventile etc.). Wegeschieber und Ventile werden Komponenten genannt, die Flüssigkeitsströme steuern und regulieren. Letztere Komponenten werden oft elektrisch betrieben, manchmal an/aus, manchmal einstellbar. "Stromregelventile" sind insofern eigentlich keine Ventile, sondern druckkompensierte oder nicht druckkompensierte Drosseln.

Leistungen

  • Hydraulische Anlagen haben eine höhere Energiedichte als elektrische Maschinen, kleinere Maschinen können mehr Leistung liefern.
  • Große Flexibilität bei der Positionierung der Motoren in Bezug auf die Pumpen.
  • Die Maschine kann ohne Last anlaufen.

Nachteile gegenüber einem Elektroantrieb sind jedoch die Nachteile Effizienz, dem oft sehr durchdringenden Geräusch und den üblichen Leckproblemen.

Umgebung

Viele Hydrauliköle basieren auf Mineralöle. Wenn Hydrauliköl austritt, ist der Boden kontaminiert einbiegen in. Aus diesem Grund wurden biohydraulische Öle entwickelt, die auf Basis von Pflanzenölen hergestellt werden und FetteWeiterhin werden Öle auf Basis synthetischer Ester verwendet. Diese Öle haben einen mineralischen Ursprung, sind aber biologisch abbaubar.

Anwendungen

Hydrauliksysteme werden hauptsächlich dort eingesetzt, wo große Kräfte mit relativ geringer Geschwindigkeit benötigt werden.Beispiele für Anwendungen von Hydrauliksystemen sind:

  • Drücken Sie Laufwerk.
  • Antriebe und Steuerungen von Walzen in zB Hochöfen.
  • Fahren mobiler Geräte wie Bagger, Greifer, Müllwagen usw.
  • Steuerung verschiedener Systeme, wie z. B. Turbinensteuerungen.
  • Antrieb von Werkzeugmaschinen.
  • Fahrten an Bord von Bagger- und Offshore-Schiffen.
  • Hydropneumatische Federungssysteme.

Externe Links