Ölhydraulik (eBook)

Professor Dr.-Ing. habil. Dietmar Findeisen studierte Allgemeinen Maschinenbau an der TH Hannover. 1974 Promotion, 1984 Habilitation für das Fachgebiet Schwingungsmaschinen an der TU Berlin. Er war Leiter der Fachgruppe Wissenschaftlicher Gerätebau in der Bundesanstalt für Materialprüfung (BAM) in Berlin. Seine Forschungsgebiete umfassen die Systemtheorie und Schwingungstechnik, die komplexe Leistungstheorie sowie geregelte mechanische und hydraulische Antriebe in Schwingprüfmaschinen. Professur und von 1976 bis 2001 Lehrtätigkeit an der TU Berlin: "Elemente des Schwingungsmaschinenbaus" und "Ölhydraulik und Pneumatik".

Vorwort zur 5. Auflage 6
Vorwort zur 1. Auflage 9
Inhalt 10
Zusammenstellung der wichtigsten Formelzeichen* 17
1 Hydrostatische Antriebe 25
1.1 Einordnung des hydrostatischen Antriebs in die Getriebesystematik 27
1.2 Wirkschema hydrostatischer Antriebe und verallgemeinerte Getriebekennwerte 29
1.3 Gleichmäßig übersetzende hydrostatische Antriebe. 33
1.4 Ungleichmäßig übersetzende hydrostatische Antriebe. 53
1.5 Gesteuerte hydrostatische Antriebe. 77
Literatur zu Kapitel 1 159
2 Druckflüssigkeit 173
2.1 Physikalische Grundgesetze für Flüssigkeiten 173
2.2 Physikalische Eigenschaften der Druckflüssigkeiten 214
2.3 Mindestanforderungen an Druckflüssigkeiten 225
2.4 Druckflüssigkeit und Betriebssicherheit der Hydroanlage 236
2.5 Durchflussgesetze bei Innenströmung in Funktionsspalten ohne Querschnittsänderung 246
2.6 Durchflussgesetze bei Innenströmung in Einbauteilen mit Querschnittsänderung 256
Literatur zu Kapitel 2 260
3 Hydrogeräte zur Energieumformung. 265
3.1 Antriebseinheiten als Energiequelle 265
3.2 Hydropumpen 268
3.3 Hydromotoren 388
3.4 Hydraulische Schwenkmotoren 480
3.5 Hydrozylinder 505
Literatur zu Kapitel 3 560
4 Hydrogeräte zur Energiesteuerung und -regelung. 581
4.1 Wegeventile 584
4.2 Sperrventile: 659
4.3 Druckventile 662
4.4 Stromventile 672
4.5 2-Wege-Einbauventile 689
Literatur zu Kapitel 4 695
5 Hydrogeräte zur Energieübertragung, Energiespeicherung und Flüssigkeitsaufbereitung ( Zubehör) 700
5.1 Leitungen und Leitungsverbindungen zur Energieübertragung 700
5.2 Hydrospeicher zur Energiespeicherung 755
5.3 Hydraulik.lter zur Flüssigkeitsaufbereitung 788
5.4 Wärmetauscher zur Flüssigkeitsaufbereitung 810
Literatur zu Kapitel 5 818
Sachverzeichnis 825

1 Hydrostatische Antriebe (S. 1-2)

Die Ölhydraulik ist der Zweig der neuzeitlichen Fluidtechnik, der flüssige Druckmedien – herkömmlich Mineralöl – benutzt, um Leistung zu übertragen und Bewegungen zu erzeugen.

In Hydraulikanlagen wird Energie durch eine unter Druck stehende Flüssigkeit innerhalb eines Kreislaufs geleitet, gesteuert oder geregelt, wie DIN ISO 1219 Teil 1 definiert.

Die entsprechende Leistung wird durch Verschiebearbeit übertragen, indem man Eff ekte und Gesetzmäßigkeiten der Hydrostatik nutzt, d. h. solche der Fluidmechanik vorwiegend an gleichförmig bewegten Flüssigkeiten. Hierbei ist die spezifi sche Druckenergie, nicht die spezifi sche Geschwindigkeitsenergie, s. Abschn. 2.1.6.2, die vorherrschende stromgebundene Energieform. Man spricht daher von hydrostatischer Leistungsübertragung, die von der hydrodynamischen unterschieden werden muss und besondere Vorzüge in sich vereint. So sind für die hydrostatische Art der hydraulischen Leistungsübertragung kleines Bauvolumen der Antriebseinheiten für das Bewegen großer Lasten und günstiges Zeitverhalten beim Steuern von Energie kennzeichnend. Durch hydrostatische Leistungsübertragung kann man bei mobilen und stationären Anlagen vielfach zu Varianten von höherer technisch-wirtschaft - licher Wertigkeit gelangen.

Neuerungen in Konstruktion, Material- und Fertigungstechnik ermöglichen es, Bauvolumen und Leckverlust der Hydrogeräte zu verringern, Energiebedarf sowie Pulsation und Geräusch zu mindern. Durch den Zusammenschluss von elektronischen Komponenten und Hydrogeräten ließen sich Schaltungen für komplexe Steuer- und Regelungsaufgaben verwirklichen. Innovationen in der Fluidtechnik und Integration von Mikroelektronik, Mikrosystemtechnik brachten es mit sich, dass Antriebe mit flüssigem Energieträger ein zunehmend breiteres Anwendungsfeld überdecken.

Die Fluidtechnik erfüllt antriebstechnische Aufgaben, indem sie Kräft e und Momente auf verteilte Orte überträgt und Bewegungen nach vorgegebenen Bahnen oder Funktionen erzeugt.

Gleichartige Aufgaben erfüllen durchaus auch die elektrische und die mechanische Antriebtriebstechnik, die durch Integration zu hohem Entwicklungsstand gelangten. Im Wettbewerb der Antriebssysteme zeichnen sich elektrohydraulische Antriebe durch sehr gute statische und dynamische Eigenschaft en aus. Über die erfolgreiche Integration von Elektronik und Hydraulik im Signalteil hinausgehend findet dieser Zusammenschluss auch im Leistungsteil erste Anwendungen. Die Vernetzung mit standardisierten Umgebungen von Maschinensteuerungen ist so weit fortgeschritten, dass elektrohydraulische und elektromechanische Antriebe gleichberechtigt angesteuert werden können.

Die Höhe des Entwicklungsstands und der Zuverlässigkeit elektrohydraulischer Antriebe hat die Fertigungs- und Prozessautomation stationärer Maschinen und Anlagen wesentlich gefördert, wenn nicht gar erst ermöglicht. Nicht minder bei mobilen Arbeitsmaschinen haben Innovation und Integration in der Fluidtechnik Leistungsfähigkeit, Wirtschaft lichkeit und Sicherheit beim Fahrantrieb ebenso wie Bedienkomfort und Schwingungsdämpfung beim Arbeitsantrieb erheblich verbessert [308, 359].

Die hydraulische Leistungsübertragung gehorcht im Grundsatz der Theorie der Getriebetechnik.

Hydraulische Getriebe (Flüssigkeitsgetriebe) unterscheiden sich von mechanischen Moment-Drehzahl-Wandlern prinzipbedingt durch einen größeren Übersetzungsbereich und ein geringeres leistungsbezogenes Gewicht. Wegen des zweimaligen Wechsels der Energieform ist ihr Wirkungsgrad allerdings niedriger als der mechanischer Getriebe.

Bindet man die hydrostatischen Antriebe in die Getriebesystematik ein (VDI 2127), erhält man eine Verständigungsbrücke zwischen Konstrukteur, Hydrauliker und Getriebetechniker, Abschn. 1.1.

Für die Auswahl geeigneter Getriebebauformen sind Getriebeatlanten gebräuchlich, deren Ordnungsprinzipien auf kennzeichnenden Merkmalen der Bauform oder des Bewegungsgesetzes beruhen. So lassen sich anhand von Kurventafeln mehrere Getriebekennwerte gleichzeitig erfassen und günstige Lösungsbereiche einfach auffi nden [1, 2]. Dem Vorteil solcher Lösungssammlungen, geringere Vorkenntnisse bei der Lösungssuche vorauszusetzen, steht der Nachteil einer zeitaufwändigen Lösungsermittlung durch den Konstrukteur gegenüber [3]. Dem begegnen getriebetechnische Konstruktionskataloge durch einen an der Konstruktionsmethodik orientierten Aufb au (VDI 2222, Bl. 2), der das Suchen, Bewerten und Auswählen von Lösungen erheblich erleichtert (VDI 2727, Bl. 1).

Die Vollständigkeit der in diesen Katalogen angebotenen Lösungsvarianten, etwa für die Erzeugung einer bestimmten Bewegungsform, beschränkt sich allerdings auf Mechanismen und Getriebe, z. B. auf mehrgliedrige Gelenkgetriebe, Kombinationen aus Gelenk- und Rädergetrieben sowie Kurvengetriebe. So verschafft die systematisch aufgebaute Getriebebauform-Sammlung für das Erzeugen hin- und hergehender Schubbewegungen (VDI 2727, Bl. 2) einen Überblick lediglich über „mechanische Huberzeuger", obgleich die angegebenen Zugriff smerkmale nicht minder auf „fl uidtechnische Huberzeuger" zutreff en. Es sind daher hier Konstruktionskataloge für „hydraulische Drehwinkel- und Huberzeuger" aufgestellt worden, Abschn. 3.4.4 und 3.5.6. Die Kataloge erleichtern für die geforderten Antriebsfunktionen „Wechselsinnig Drehen oder Schieben" die Schwenkmotor- bzw. Zylinderauswahl durch methodisches Vorgehen und zeigen als Ergänzung zu getriebetechnischen Konstruktionskatalogen Parallelen zwischen den Disziplinen auf.