574165 li mobilhydraulik de - festo-didactic.com · arbeitsbuch tp 800 mit cd-rom festo didactic...
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ArbeitsbuchTP 800
Mit CD-ROM
Festo Didactic
574165 de
Mobilhydraulik
TP
D (X2) A B
LS
C (X1)
P
C
T
B
LSLS2
T
A
D
LS1
P
Bestell-Nr.: 574165
Stand: 10/2012
Autoren: Ulrich Schedel, Levent Unan
Redaktion: Christine Löffler
Grafik: Doris Schwarzenberger
Layout: 10/2012, Christine Löffler
© Festo Didactic GmbH & Co. KG, 73770 Denkendorf, 2013
Internet: www.festo-didactic.com
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Hinweis
Soweit in dieser Broschüre nur von Lehrer, Schüler etc. die Rede ist, sind selbstverständlich auch
Lehrerinnen, Schülerinnen etc. gemeint. Die Verwendung nur einer Geschlechtsform soll keine
geschlechtsspezifische Benachteiligung sein, sondern dient nur der besseren Lesbarkeit und dem
besseren Verständnis der Formulierungen.
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165 III
Inhalt
Bestimmungsgemäße Verwendung _________________________________________________________ VIII
Vorwort ______________________________________________________________________________ IX
Einleitung ______________________________________________________________________________ XI
Arbeits- und Sicherheitshinweise __________________________________________________________ XII
Trainingspaket Mobilhyraulik (TP 800) ______________________________________________________ XIV
Lernziele _____________________________________________________________________________ XV
Zuordnung von Lernzielen und Aufgaben ____________________________________________________ XVII
Gerätesatz _____________________________________________________________________________ XX
Zuordnung von Komponenten und Aufgaben ________________________________________________ XXVII
Hinweise für den Lehrer/Ausbilder _________________________________________________________ XXX
Struktur der Aufgaben ___________________________________________________________________ XXXI
Bezeichnung der Komponenten ___________________________________________________________ XXXI
Inhalte der CD-ROM _____________________________________________________________________ XXXI
Aufgaben und Lösungen Mobilhydraulik, Grundstufe Arbeitshydraulik (TP 801)
Aufgabe 1-1: Untersuchen der Leistungsbilanz für eine Steuerung mit Konstantpumpe
und fester Druckbegrenzung ____________________________________________________ 3
Aufgabe 1-2: Untersuchen der Leistungsbilanz für eine Steuerung mit Konstantpumpe
und angepasster Druckbegrenzung durch Open-Center Load-Sensing Druckwaage ______ 13
Aufgabe 1-3: Untersuchen der Leistungsbilanz einer Geschwindigkeitssteuerung
mit einem 6/3-Wege-Proportionalventil _________________________________________ 23
Aufgabe 1-4: Untersuchen der Energieeffizienz einer Geschwindigkeitssteuerung in einem
Open-Center Load-Sensing System _____________________________________________ 31
Aufgabe 1-5: Bewegen und Halten einer Last mit einem 6/3-Wege-Proportionalventil _______________ 41
Aufgabe 1-6: Bewegen und Halten einer Last mit einem entsperrbaren Rückschlagventil _____________ 51
Aufgabe 1-7: Bewegen und Halten einer Last mit einem Druckbegrenzungsventil zur Gegenhaltung ___ 59
Aufgabe 1-8: Bewegen und Halten einer Last mit einem Senkbremsventil _________________________ 69
Aufgabe 1-9: Untersuchen von Parallel-, Reihen- und Tandemschaltung __________________________ 79
Aufgaben und Lösungen Mobilhydraulik, Aufbaustufe Lenksystem (TP 802)
Aufgabe 2-1: Untersuchen des Lenkventils in einem hydrostatischen Lenksystem __________________ 91
Aufgabe 2-2: Untersuchen der Lenkung bei Einwirken äußerer Kräfte ____________________________ 99
Aufgabe 2-3: Untersuchen des Überlastschutzes für eine Lenkung ______________________________ 107
Aufgabe 2-4: Untersuchen eines Lenksystems mit Prioritätsfunktion ____________________________ 115
Aufgabe 2-5: Entwerfen eines Lenksystems für einen Knicklenker ______________________________ 123
IV © Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165
Aufgaben und Lösungen Mobilhydraulik, Aufbaustufe Arbeitshydraulik (TP 803)
Aufgabe 3-1: Untersuchen eines hydraulischen Systems mit Load-Sensing geregelter Verstellpumpe _ 133
Aufgabe 3-2: Untersuchen der Lasthaltefunktion ____________________________________________ 143
Aufgabe 3-3: Fernsteuern mobiler Ventile mit einem hydraulischen Joystick ______________________ 151
Aufgabe 3-4: Einstellen eines lastunabhängigen Volumenstroms _______________________________ 159
Aufgabe 3-5: Einstellen des Volumenstroms durch eine Load-Sensing geregelte Pumpe ____________ 169
Aufgabe 3-6: Untersuchen eines Load-Sensing Systems mit vorgeschalteter Druckwaage ___________ 179
Aufgabe 3-7: Untersuchen eines Load-Sensing Systems mit nachgeschalteter Druckwaage __________ 191
Aufgaben und Arbeitsblätter Mobilhydraulik, Grundstufe Arbeitshydraulik (TP 801)
Aufgabe 1-1: Untersuchen der Leistungsbilanz für eine Steuerung mit Konstantpumpe
und fester Druckbegrenzung ____________________________________________________ 3
Aufgabe 1-2: Untersuchen der Leistungsbilanz für eine Steuerung mit Konstantpumpe
und angepasster Druckbegrenzung durch Open-Center Load-Sensing Druckwaage ______ 13
Aufgabe 1-3: Untersuchen der Leistungsbilanz einer Geschwindigkeitssteuerung
mit einem 6/3-Wege-Proportionalventil _________________________________________ 23
Aufgabe 1-4: Untersuchen der Energieeffizienz einer Geschwindigkeitssteuerung in einem
Open-Center Load-Sensing System _____________________________________________ 31
Aufgabe 1-5: Bewegen und Halten einer Last mit einem 6/3-Wege-Proportionalventil _______________ 41
Aufgabe 1-6: Bewegen und Halten einer Last mit einem entsperrbaren Rückschlagventil _____________ 51
Aufgabe 1-7: Bewegen und Halten einer Last mit einem Druckbegrenzungsventil zur Gegenhaltung ___ 59
Aufgabe 1-8: Bewegen und Halten einer Last mit einem Senkbremsventil _________________________ 69
Aufgabe 1-9: Untersuchen von Parallel-, Reihen- und Tandemschaltung __________________________ 79
Aufgaben und Arbeitsblätter Mobilhydraulik, Aufbaustufe Lenksystem (TP 802)
Aufgabe 2-1: Untersuchen des Lenkventils in einem hydrostatischen Lenksystem __________________ 91
Aufgabe 2-2: Untersuchen der Lenkung bei Einwirken äußerer Kräfte ____________________________ 99
Aufgabe 2-3: Untersuchen des Überlastschutzes für eine Lenkung ______________________________ 107
Aufgabe 2-4: Untersuchen eines Lenksystems mit Prioritätsfunktion ____________________________ 115
Aufgabe 2-5: Entwerfen eines Lenksystems für einen Knicklenker ______________________________ 123
Aufgaben und Arbeitsblätter Mobilhydraulik, Aufbaustufe Arbeitshydraulik (TP 803)
Aufgabe 3-1: Untersuchen eines hydraulischen Systems mit Load-Sensing geregelter Verstellpumpe _ 133
Aufgabe 3-2: Untersuchen der Lasthaltefunktion ____________________________________________ 143
Aufgabe 3-3: Fernsteuern mobiler Ventile mit einem hydraulischen Joystick ______________________ 151
Aufgabe 3-4: Einstellen eines lastunabhängigen Volumenstroms _______________________________ 159
Aufgabe 3-5: Einstellen des Volumenstroms durch eine Load-Sensing geregelte Pumpe ____________ 169
Aufgabe 3-6: Untersuchen eines Load-Sensing Systems mit vorgeschalteter Druckwaage ___________ 179
Aufgabe 3-7: Untersuchen eines Load-Sensing Systems mit nachgeschalteter Druckwaage __________ 191
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Grundlagen der Mobilhydraulik
1 Einführung ______________________________________________________________________ I-5
2 Grundlagen der Hydraulik __________________________________________________________ I-7
2.1 Grundlagen von Druck- und Stromventilen _____________________________________________ I-7
2.2 Druckabfall _____________________________________________________________________ I-10
2.3 Wärmeerzeugung durch Druckabfall _________________________________________________ I-13
3 Geschlossener Hydraulikkreislauf (Hydrostatisches System) ___________________________ I-15
3.1 Aufbau eines geschlossenen Hydraulikkreislaufs ______________________________________ I-15
3.2 Hydraulikpumpen für geschlossene Hydraulikkreisläufe _________________________________ I-17
3.2.1 Mechanische Verstellung der Hydraulikpumpe ________________________________________ I-17
3.2.2 Hydraulische Verstellung der Hydraulikpumpe ________________________________________ I-18
3.3 Speisepumpen __________________________________________________________________ I-20
3.4 Spülventile _____________________________________________________________________ I-20
3.5 Schockventile ___________________________________________________________________ I-21
4 Load-Sensing Systeme ___________________________________________________________ I-23
4.1 Merkmale von Load-Sensing Systemen ______________________________________________ I-23
4.1.1 Open-Center Load-Sensing Systeme _________________________________________________ I-23
4.1.2 Closed-Center Load-Sensing Systeme ________________________________________________ I-25
4.2 Energieeffizienz der hydraulischen Druckversorgung ___________________________________ I-30
4.2.1 Energieverlust ___________________________________________________________________ I-30
4.2.2 Drucklose Pumpenumlaufschaltung _________________________________________________ I-32
4.2.3 Volumenstromregelung in Systemen mit Konstantpumpe ________________________________ I-34
4.2.4 Volumenstromregelung in Systemen mit Verstellpumpe _________________________________ I-36
4.2.5 Volumenstromregelung in Open-Center Load-Sensing Systemen __________________________ I-38
4.2.6 Volumenstromregelung in Closed-Center Load-Sensing Systemen _________________________ I-40
5 Verstellpumpen _________________________________________________________________ I-42
5.1 Arten von Verstellpumpen _________________________________________________________ I-42
5.2 Flügelzellenpumpe _______________________________________________________________ I-42
5.3 Axialkolbenpumpe _______________________________________________________________ I-44
6 Zwei-Pumpensystem mit Abschaltventil _____________________________________________ I-46
6.1 Anforderungen an ein Pumpensystem für mobile Maschinen _____________________________ I-46
6.2 Beispiel eines Zwei-Pumpensystems mit Abschaltventil _________________________________ I-47
7 Stromteilerventile _______________________________________________________________ I-48
7.1 Gleichlauf von Antrieben __________________________________________________________ I-48
7.2 Stromteilerventil (50/50-Schieberventil) _____________________________________________ I-48
7.3 Rotationsstromteilerventil _________________________________________________________ I-50
7.4 Rotationsstromteilerventil zur Druckübersetzung ______________________________________ I-51
VI © Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165
8 Ventilblöcke für die Mobilhydraulik _________________________________________________ I-49
8.1 Aufbau von Ventilblöcken _________________________________________________________ I-53
8.2 Schaltzeichen von Proprtionalwegeventilen in Ventilscheiben ____________________________ I-55
8.3 Aufbau von Ventilscheiben ________________________________________________________ I-56
8.4 Ventilschieber von Proportionalwegeventilen _________________________________________ I-57
8.4.1 Bauform von Ventilschiebern _______________________________________________________ I-57
8.4.2 Einfluss der Steuerkerben auf die Durchflusscharakteristik ______________________________ I-58
8.5 Eingangsscheibe eines Ventilblocks _________________________________________________ I-59
8.5.1 Aufbau einer Eingangsscheibe ______________________________________________________ I-59
8.5.2 Eingangsscheibe in Verbindung mit einer Open-Center Ventilscheibe ______________________ I-60
8.5.3 Eingangsscheibe in Verbindung mit einer Closed-Center Ventilscheibe _____________________ I-61
8.6 Schock- und Nachsaugventil _______________________________________________________ I-62
9 Schaltungen mit Open-Center Ventilen ______________________________________________ I-64
9.1 Open-Center Ventile ______________________________________________________________ I-64
9.2 Aufbau eines Open-Center 6/3-Wegeventils ___________________________________________ I-66
9.3 Parallelschaltung ________________________________________________________________ I-69
9.4 Tandemschaltung ________________________________________________________________ I-70
9.5 Reihenschaltung _________________________________________________________________ I-71
10 Lastunabhängige Volumenstromregelung bei Proportionalventilen ______________________ I-72
10.1 Proportionalstromregelventil _______________________________________________________ I-72
10.2 Vorgeschaltete Druckwaage _______________________________________________________ I-74
10.3 Nachgeschaltete Druckwaage ______________________________________________________ I-78
11 Halten und sicheres Absenken von Last _____________________________________________ I-82
11.1 Anwendungsbeispiel _____________________________________________________________ I-82
11.2 Entsperrbares Rückschlagventil _____________________________________________________ I-83
11.3 Druckbegrenzungsventil __________________________________________________________ I-84
11.4 Senkbremsventil _________________________________________________________________ I-85
12 Hydraulische Vorsteuerung________________________________________________________ I-88
12.1 Hydraulische Vorsteuerung mit einem Joystick_________________________________________ I-88
13.2 Hydraulischer Joystick (Handbetätigte Vorsteuerung) ___________________________________ I-88
13.3 Elektronischer Joystick (Elektrohydraulische Vorsteuerung) ______________________________ I-90
13 Priorisieren von Verbrauchern _____________________________________________________ I-92
13.1 Notwendigkeit der Priorisierung von Verbrauchern _____________________________________ I-92
13.2 Druckzuschaltventil ______________________________________________________________ I-92
13.3 Schaltungstechnische Priorisierung _________________________________________________ I-93
13.4 Wegeventil mit Priorisierung _______________________________________________________ I-94
13.5 Statisches Prioritätsventil _________________________________________________________ I-94
13.6 Dynamisches Prioritätsventil _______________________________________________________ I-95
13.7 3-Wege-Stromregelventil __________________________________________________________ I-96
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14 Hydrostatische Lenkung __________________________________________________________ I-98
14.1 Aufbau und Eigenschaften einer hydrostatischen Lenkung _______________________________ I-98
14.2 Aufbau von Lenkventilen __________________________________________________________ I-98
14.2.1 Drehschieberventil und Laufbuchse _________________________________________________ I-99
14.2.2 Dosierpumpe (Orbitrolpumpe) _____________________________________________________ I-100
14.3 Ausführungen von Lenkventilen ___________________________________________________ I-101
14.3.1 Open-Center Lenkventile _________________________________________________________ I-101
14.3.2 Closed-Center Lenkventile ________________________________________________________ I-102
14.3.3 Load-Sensing Lenkventile ________________________________________________________ I-103
14.3.4 Reaction und None-Reaction Lenkventile ____________________________________________ I-103
14.4 Typen von Lenksystemen _________________________________________________________ I-104
14.4.1 Ackermann-Lenksystem mit Achsschenkel-Lenkung ___________________________________ I-105
14.4.2 Knicklenksystem ________________________________________________________________ I-105
Bildnachweis _________________________________________________________________________ I-107
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Bestimmungsgemäße Verwendung
Die Trainingspakete Mobilhydraulik Grund- und Aufbaustufen sind nur zu benutzen:
für die bestimmungsgemäße Verwendung im Lehr- und Ausbildungsbetrieb
in sicherheitstechnisch einwandfreiem Zustand
Die Komponenten der Trainingspakete sind nach dem heutigen Stand der Technik und den anerkannten
sicherheitstechnischen Regeln gebaut. Dennoch können bei unsachgemäßer Verwendung Gefahren für Leib
und Leben des Benutzers oder Dritter und Beeinträchtigungen der Komponenten entstehen.
Das Lernsystem von Festo Didactic ist ausschließlich für die Aus- und Weiterbildung im Bereich
Automatisierung und Technik entwickelt und hergestellt. Das Ausbildungsunternehmen und/oder die
Ausbildenden hat/haben dafür Sorge zu tragen, dass die Auszubildenden die Sicherheitsvorkehrungen, die
in diesem Arbeitsbuch beschrieben sind, beachten.
Festo Didactic schließt hiermit jegliche Haftung für Schäden des Auszubildenden, des
Ausbildungsunternehmens und/oder sonstiger Dritter aus, die bei Gebrauch/Einsatz dieser Gerätesätze
außerhalb einer reinen Ausbildungssituation auftreten; es sei denn Festo Didactic hat solche Schäden
vorsätzlich oder grob fahrlässig verursacht.
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165 IX
Vorwort
Das Lernsystem Automatisierung und Technik von Festo Didactic orientiert sich an unterschiedlichen
Bildungsvoraussetzungen und beruflichen Anforderungen. Abgeleitet hieraus ergibt sich die Gliederung des
Lernsystems:
Technologieorientierte Trainingspakete
Mechatronik und Fabrikautomation
Prozessautomation und Regelungstechnik
Mobile Robotik
Hybride Lernfabriken
Parallel zu den Entwicklungen im Bildungsbereich und in der beruflichen Praxis wird das Lernsystem
Automatisierung und Technik laufend aktualisiert und erweitert.
Die technologieorientierten Trainingspakete befassen sich mit den Technologien Pneumatik,
Elektropneumatik, Regelpneumatik, Hydraulik, Elektrohydraulik, Proportionalhydraulik, Regelhydraulik,
Mobilhydraulik, Speicherprogrammierbare Steuerungen, Sensorik, Elektrotechnik, Elektronik und
elektrischen Antrieben.
Der modulare Aufbau des Lernsystems ermöglicht Anwendungen, die über die Grenzen der einzelnen
Trainingspakete hinausgehen. Beispielsweise sind SPS-Ansteuerungen von pneumatischen, hydraulischen
und elektrischen Antrieben möglich.
X © Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165
Alle Trainingspakete setzen sich aus den folgenden Elementen zusammen:
Hardware
Medien
Seminare
Hardware
Die Hardware der Trainingspakete besteht aus didaktisch aufbereiteten Industriekomponenten und
Systemen. Die Komponentenauswahl und Ausführung in den Trainingspaketen ist speziell an die Projekte
der begleitenden Medien angepasst.
Medien
Die Medien zu den einzelnen Themengebieten sind den Bereichen Teachware und Software zugeordnet. Die
praxisorientierte Teachware umfasst:
Fach- und Lehrbücher (Standardwerke zur Vermittlung fundamentaler Kenntnisse)
Arbeitsbücher (praktische Aufgaben mit ergänzenden Hinweisen und Musterlösungen)
Lexika, Handbücher, Fachbücher (bieten Fachinformationen zu vertiefenden Themenbereichen)
Foliensammlungen und Videos (zur anschaulichen und lebendigen Unterrichtsgestaltung)
Poster (für die übersichtliche Darstellung von Sachverhalten)
Aus dem Bereich Software werden Programme für die folgenden Anwendungen bereitgestellt:
Digitale Lernprogramme (didaktisch und medial aufbereitete Lerninhalte)
Simulationssoftware
Visualisierungssoftware
Software zur Messdatenerfassung
Projektierungs- und Konstruktionssoftware
Programmiersoftware für Speicherprogrammierbare Steuerungen
Die Lehr- und Lernmedien sind in mehreren Sprachen verfügbar. Sie sind für den Einsatz im Unterricht
konzipiert, aber auch für ein Selbststudium geeignet.
Seminare
Ein umfassendes Seminarangebot zu den Inhalten der Trainingspakete rundet das Angebot in Aus- und
Weiterbildung ab.
Haben Sie Anregungen oder Kritikpunkte zu diesem Buch?
Dann senden Sie eine E-Mail an: [email protected]
Die Autoren und Festo Didactic freuen sich auf Ihre Rückmeldung.
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165 XI
Einleitung
Das vorliegende Arbeitsbuch ist ein Element aus dem Lernsystem Automatisierung und Technik der Firma
Festo Didactic GmbH & Co. KG. Das System bildet eine solide Grundlage für eine praxisorientierte Aus- und
Weiterbildung. Das Arbeitsbuch Mobilhydraulik vermittelt Grundlagen und wesentliche Kenntnisse zu den
Hydrauliksystemen von mobilen Arbeitsmaschinen.
Inhalt des Arbeitsbuches sind Projektaufgaben zur Grundstufe Arbeitshydraulik (TP 801), zur Aufbaustufe
Lenksystem (TP 802) sowie zur Aufbaustufe Arbeitshydraulik (TP 803). Ein Grundlagenteil Mobilhydraulik
ergänzt das Arbeitsbuch.
Die Grundstufe Arbeitshydraulik (TP 801) eignet sich für die Grundausbildung in Mobilhydraulik.
Anhand praxisorientierter Problemstellungen werden die Energiebilanzen in unterschiedlichen
hydraulischen Systemen - auch unter Last - untersucht und ausgewertet. Steuerungen mit mehreren
Verbrauchern in Parallel-, Tandem- und Reihenschaltung werden aufgebaut und hinsichtlich Priorität,
Volumenstromverteilung und Druckabhängigkeit untersucht. Weitere Lerninhalte sind das Verhalten von
Verbrauchern unter Last und Möglichkeiten für das sichere Halten und Senken einer Last. Grundkenntnisse
in hydraulischer Gerätetechnik werden dabei vorausgesetzt.
Die Aufbaustufe Lenksystem (TP 802) vermittelt die Grundlagen zu hydrostatischen Lenksystemen an
geeigneten hydraulischen Steuerungen. Die Steuerungen enthalten typische Komponenten eines
Lenksystems wie Lenkventil, Schock- und Nachsaugventil, Lenkzylinder und bei Bedarf einen
Sekundärverbraucher.
In den Projektaufgaben zur Aufbaustufe Arbeitshydraulik (TP 803) werden die Kenntnisse zur
Arbeitshydraulik vertieft und hydraulische Steuerungen mit Load-Sensing geregelter Verstellpumpe
aufgebaut und untersucht.
Technische Voraussetzungen für den Aufbau der Steuerungen sind:
Ein Learnline oder Learntop-S Arbeitsplatz, ausgestattet mit Festo Didactic Profilplatten.
Ein Hydraulikaggregat mit Konstantpumpe für TP 801 und TP 802, ein Hydraulikaggregat mit
Konstantpumpe und Load-Sensing geregelter Verstellpumpe für TP 803.
Ein kurzschlusssicheres Netzgerät (Eingang: 230 V, 50 Hz, Ausgang: 24 V, max. 5 A).
Sicherheits-Laborleitungen.
Die praktische Ausführung der 9 Projektaufgaben zu TP 801 setzt einen Gerätesatz TP 801 voraus. Für die
praktische Ausführung der 5 Projektaufgaben zu TP 802 werden je ein Gerätesatz TP 801 und TP 802
benötigt. Für die praktische Ausführung der 7 Projektaufgaben zu TP 803 ist zusätzlich ein Gerätesatz
TP 803 erforderlich.
Die theoretischen Grundlagen für das Verständnis dieser Aufgaben können den Lehrbüchern
Hydraulik Grundstufe
Elektrohydraulik Grundstufe
und dem Anhang dieses Arbeitsbuchs entnommen werden.
Des Weiteren stehen Datenblätter der einzelnen Komponenten (Zylinder, Ventile, Sensoren usw.) zur
Verfügung.
XII © Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165
Arbeits- und Sicherheitshinweise
Allgemein
Die Auszubildenden dürfen nur unter Aufsicht einer Ausbilderin/eines Ausbilders an den Schaltungen
arbeiten.
Betreiben Sie elektrische Geräte (z. B. Netzgeräte, Verdichter, Hydraulikaggregate) nur in Laborräumen,
die mit einer Fehlerstromschutzeinrichtung (FI, RCD) ausgestattet sind.
Beachten Sie die Angaben der Datenblätter zu den einzelnen Komponenten, insbesondere auch alle
Hinweise zur Sicherheit!
Störungen, die die Sicherheit beeinträchtigen können, dürfen beim Schulungsbetrieb nicht erzeugt
werden und sind umgehend zu beseitigen.
Tragen Sie Ihre persönliche Schutzausrüstung (Schutzbrille, Sicherheitsschuhe), wenn Sie an den
Schaltungen arbeiten.
Mechanik
Greifen Sie nur bei Stillstand in den Aufbau.
Montieren Sie alle Komponenten fest auf die Profilplatte.
Grenztaster dürfen nicht frontal betätigt werden.
Verletzungsgefahr bei der Fehlersuche!
Benutzen Sie zur Betätigung der Grenztaster ein Werkzeug, zum Beispiel einen Schraubendreher.
Stellen Sie alle Komponenten so auf, dass das Betätigen von Schaltern und Trenneinrichtungen nicht
erschwert wird.
Beachten Sie Angaben zur Platzierung der Komponenten.
Bauen Sie die Zylinder immer mit zugehöriger Abdeckhaube auf.
Elektrik
Verwenden Sie nur Kleinspannungen, maximal 24 V DC.
Herstellen bzw. Abbauen von elektrischen Anschlüssen nur in spannungslosem Zustand!
Verwenden Sie für die elektrischen Anschlüsse nur Verbindungsleitungen mit Sicherheitssteckern.
Ziehen Sie beim Abbauen der Verbindungsleitungen nur an den Sicherheitssteckern, nicht an den
Leitungen.
Hydraulik
Begrenzen Sie den Systemdruck auf 6 MPa (60 bar).
Der maximal zulässige Höchstdruck beträgt für alle Geräte des Trainingspaketes 12 MPa (120 bar).
Bei doppeltwirkenden Zylindern kann durch die Druckübersetzung ein entsprechend dem
Flächenverhältnis erhöhter Druck entstehen. Bei einem Flächenverhältnis von 1:1,7 und einem
Systemdruck von 6 MPa (60 bar) können es über 10 MPa (100 bar) sein.
Verletzungsgefahr durch Öltemperaturen > 50 °C!
Hydrauliköl mit einer Öltemperatur > 50 °C kann zu Verbrennungen oder Verbrühungen führen.
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165 XIII
Verletzungsgefahr beim Einschalten des Hydraulikaggregats!
Zylinder können selbsttätig aus- und einfahren.
Kuppeln der Schlauchleitungen
– Nie bei laufendem Hydraulikaggregat oder unter Druck an- oder abkuppeln!
Kupplungen müssen drucklos gekuppelt werden.
– Kupplungsdosen senkrecht auf Kupplungsnippel aufsetzen!
Vermeiden Sie unbedingt ein Verkanten von Kupplungsdose und Kupplungsnippel.
– Kontrollieren Sie nach jedem Entkuppeln, ob sich die Kupplungen geschlossen haben!
Hydraulischer Schaltungsaufbau
– Während des Aufbaus der Schaltung müssen das Hydraulikaggregat und
das elektrische Netzteil ausgeschaltet sein.
– Kontrollieren Sie vor der Inbetriebnahme, ob Sie alle Tankleitungen angeschlossen und
alle Kupplungen fest aufgesteckt haben.
– Stellen Sie sicher, dass am Zylinder angeschlossene Schlauchleitungen mit Hydrauliköl gespült
werden, wenn das Ölvolumen, das der Zylinder fasst, kleiner ist als das Ölvolumen, das die
Schlauchleitung aufnehmen kann.
Inbetriebnahme
– Nehmen Sie einen Zylinder immer nur mit Abdeckhaube in Betrieb.
– Schalten Sie zuerst das elektrische Netzteil ein und danach das Hydraulikaggregat.
Hydraulischer Schaltungsabbau
– Achten Sie vor dem Abbau der Schaltung auf Druckentlastung.
– Schalten Sie zuerst das Hydraulikaggregat aus und danach das elektrische Netzteil.
Werden Verbindungen unter Druck gelöst, wird durch das Rückschlagventil in der Kupplung Druck in
das Gerät eingesperrt. Mit der Druckentlastungseinheit kann dieser Druck abgebaut werden.
Befestigungstechnik
Die Trägerplatten der Geräte sind mit der Befestigungsvariante A, B oder C ausgestattet:
Variante A, Rastsystem
Leichte nicht belastbare Geräte (z. B. Wegeventile, Sensoren). Geräte einfach in die Nut der Profilplatte
einklipsen. Lösen der Geräte durch Betätigen des blauen Hebels.
Variante B, Drehsystem
Mittelschwere belastbare Geräte (z. B. Hydraulikzylinder). Diese Geräte werden durch
Hammerschrauben auf die Profilplatte gespannt. Das Spannen bzw. Lösen erfolgt über die blaue
Griffmutter. Achten Sie darauf, dass die Hammerschrauben sich beim Festziehen um 90° gedreht haben.
Variante C, Schraubsystem
Für schwer belastbare Geräte bzw. Geräte, die selten von der Profilplatte gelöst werden (z. B.
Hydraulikaggregat). Die Geräte werden mit Zylinderschrauben und Hammermutter befestigt.
Notwendiges Zubehör
Zur Auswertung der Aufgaben mit der Komponente Durchflusssensor werden zwei Digital-Multimeter
benötigt.
Mit dem Digital-Multimeter wird die Ausgangsspannung des Durchflusssensors gemessen.
XIV © Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165
Trainingspaket Mobilhydraulik (TP 800)
Das Trainingspaket TP 800 besteht aus einer Vielzahl von einzelnen Ausbildungsmitteln. Gegenstand dieses
Paketes sind Komponenten und Grundschaltungen der Hydrauliksysteme von mobilen Arbeitsmaschinen.
Einzelne Komponenten aus dem Trainingspaket TP 800 können auch Bestandteil anderer Pakete sein.
Wichtige Komponenten des TP 800
Fester Arbeitsplatz mit Festo Didactic Profilplatte
Gerätesätze oder Einzelkomponenten (zum Beispiel Zylinder, Ventile, Druckmessgeräte)
Komplette Laboreinrichtungen
Medien
Die Teachware zum Trainingspaket TP 800 besteht aus einem einem Arbeitsbuch. Inhalt des Arbeitsbuchs
sind die Projektaufgaben zur Grundstufe Arbeitshydraulik (TP 801), zur Aufbaustufe Lenksystem (TP 802)
und zur Aufbaustufe Arbeitshydraulik (TP 803). Die theoretischen Grundlagen für das Verständnis der
Aufgaben sind im Anhang dieses Arbeitsbuchs dargestellt.
Das Arbeitsbuch enthält zu jeder Projektaufgabe die Aufgaben- und Arbeitsblätter, die Lösungen zu jedem
Arbeitsblatt und eine CD-ROM. Ein Satz gebrauchsfertiger Aufgaben- und Arbeitsblätter zu jeder Aufgabe
wird mit jedem Arbeitsbuch geliefert.
Datenblätter zu den Hardware-Komponenten werden mit dem Gerätesatz zur Verfügung gestellt.
Medien
Lehrbücher Hydraulik, Grundstufe
Elektrohydraulik, Grundstufe
Arbeitsbücher Mobilhydraulik (TP 800)
Postersatz Hydraulik
Simulationsprogramm FluidSIM® Hydraulik
TP 810 Diagnosesystem FluidLab®-M
Digitale Lernprogramme WBT Hydraulik – Grundlagen der Hydraulik
WBT Elektrohydraulik – Grundlagen der Elektrohydraulik
Übersicht der Medien zum Trainingspaket TP 800
Die Medien werden in mehreren Sprachen angeboten. Weitere Ausbildungsmittel ersehen Sie aus unseren
Katalogen und im Internet.
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165 XV
Lernziele
Mobilhydraulik, Grundstufe Arbeitshydraulik (TP 801)
Sie kennen den Zusammenhang zwischen Druck, Volumenstrom und Leistung.
Sie können den Energieverbrauch in einem hydraulischen System berechnen.
Sie wissen, dass Volumenstromteilung zu einem Energieverlust in einem hydraulischen System führen
kann.
Sie wissen, dass bei Einsatz einer Konstantpumpe der nicht abgenommene Volumenstrom zu
Energieverlust führt.
Sie wissen, wie eine Konstantpumpe mit Open-Center Load-Sensing Druckwaage arbeitet.
Sie kennen die energetischen Vorteile einer Konstantpumpe mit Druckregelung durch eine Open-Center
Load-Sensing Druckwaage gegenüber einer Konstantpumpe ohne Open-Center Load-Sensing
Druckwaage.
Sie kennen die Funktionsweise eines 6/3-Wege-Proportionalventils.
Sie wissen, dass Proportionalwegeventile im Zu- und Abfluss drosseln.
Sie wissen, dass ein 6/3-Wege-Proportionalventil mit Mittelstellung Tankumlauf nur wenig
Verlustenergie in der Mittelstellung erzeugt.
Sie kennen die Funktionsweise eines Wechselventils und können es einsetzen.
Sie verstehen den Regelkreis eines Open-Center Load-Sensing Systems.
Sie wissen, dass ein Proportionalwegeventil in Verbindung mit einer Open-Center Load-Sensing
Druckwaage ein Stromregelventil darstellt.
Sie können den Zylinderlast-Simulator (die Belastungseinheit) einsetzen.
Sie verstehen das Verhalten von Zylindern unter Last.
Sie können ein entsperrbares Doppelrückschlagventil zum sicheren Halten einsetzen.
Sie kennen die Vor- und Nachteile eines entsperrbaren Doppelrückschlagventils.
Sie können ein Druckbegrenzungsventil als Gegenhalteventil zum sicheren Halten und Senken
einsetzen.
Sie kennen die Vor- und Nachteile von Gegenhalteventilen.
Sie können ein Senkbremsventil zum sicheren Halten und Senken einer Last einsetzen.
Sie kennen den wesentlichen Unterschied zwischen Senkbremsventil und Druckbegrenzungsventil.
Sie wissen, dass durch den Einsatz eines Senkbremsventils die Energie beim Senken einer Last
reduziert werden kann.
Sie kennen die Funktionsweise von Reihen-, Parallel- und Tandemschaltungen von 6/3-Wege-
Proportionalventilen.
Sie können die Vor- und Nachteile dieser Schaltungstypen für eine Anwendung beschreiben.
XVI © Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165
Mobilhydraulik, Aufbaustufe Lenksystem (TP 802)
Sie verstehen die Funktionsweise des Lenkventils.
Sie kennen die Eigenschaften eines None-Reaction Lenkventils.
Sie verstehen das Verhalten des Lenksystems unter Einwirkung äußerer Kräfte.
Sie können die Funktionsweise eines Schockventils erklären.
Sie wissen, in welchen Anwendungen Schockventile eingesetzt werden.
Sie verstehen die Notwendigkeit, dass in hydraulischen Systemen mit mehreren Antrieben ein Antrieb
bevorzugt mit Öl versorgt werden muss (Prioritätsfunktion).
Sie kennen die Auswirkungen der Prioritätsfunktion.
Sie kennen den Aufbau eines Knicklenkers.
Mobilhydraulik, Aufbaustufe Arbeitshydraulik (TP 803)
Sie können die Load-Sensing Funktion von Ventilblöcken erklären.
Sie verstehen die Funktionsweise der lastabhängigen Pumpendruckregelung (Load-Sensing).
Sie kennen die energetischen Vorteile von hydraulischen Systemen mit Load-Sensing geregelter
Verstellpumpe.
Sie kennen die Funktionen von Ventilblöcken in der Mobilhydraulik und können diese anwenden.
Sie kennen die Eigenschaften eines hydraulischen Joysticks.
Sie können Proportionalwegeventile mit einem hydraulischen Joystick steuern.
Sie kennen den Zusammenhang zwischen Laständerung und Geschwindigkeitsänderung bei Einsatz
eines Drosselventils.
Sie kennen die Eigenschaften eines 2-Wege-Stromregelventils.
Sie wissen, wie Sie trotz Laständerungen eine konstante Geschwindigkeit beibehalten können.
Sie können den Volumenstrom mit einer Load-Sensing geregelten Pumpe regeln.
Sie kennen die Grenzen eines Load-Sensing Systems.
Sie verstehen die Vor- und Nachteile der vorgeschalteten Druckwaage in Load-Sensing Systemen.
Sie kennen die Funktionsweise der nachgeschalteten Druckwaage.
Sie kennen die Vor- und Nachteile der nachgeschalteten Druckwaage in Load-Sensing Systemen.
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165 XVII
Zuordnung von Lernzielen und Aufgaben
Mobilhydraulik, Grundstufe Arbeitshydraulik (TP 801)
Aufgabe 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 1-8 1-9
Lernziel
Sie kennen den Zusammenhang zwischen Druck, Volumenstrom
und Leistung. •
Sie können den Energieverbrauch in einem hydraulischen System
berechnen. •
Sie wissen, dass Volumenstromteilung zu einem Energieverlust in
einem hydraulischen System führen kann. •
Sie wissen, dass bei Einsatz einer Konstantpumpe der nicht
abgenommene Volumenstrom zu Energieverlust führt. •
Sie wissen, wie eine Konstantpumpe mit Open-Center Load-
Sensing Druckwaage arbeitet. •
Sie kennen die energetischen Vorteile einer Konstantpumpe mit
Druckregelung durch eine Open-Center Load-Sensing Druckwaage
gegenüber einer Konstantpumpe ohne Open-Center Load-Sensing
Druckwaage.
•
Sie kennen die Funktionsweise eines 6/3-Wege-
Proportionalventils.. •
Sie wissen, dass Proportionalwegeventile im Zu- und Abfluss
drosseln. •
Sie wissen, dass ein 6/3-Wege-Proportionalventil mit
Mittelstellung Tankumlauf nur wenig Verlustenergie in der
Mittelstellung erzeugt.
•
Sie kennen die Funktionsweise eines Wechselventils und können
es einsetzen. •
Sie verstehen den Regelkreis eines Open-Center Load-Sensing
Systems. •
Sie wissen, dass ein Proportionalwegeventil in Verbindung mit
einer Open-Center Load-Sensing Druckwaage ein Stromregelventil
darstellt.
•
Sie können den Zylinderlast-Simulator (die Belastungseinheit)
einsetzen. •
Sie verstehen das Verhalten von Zylindern unter Last. •
Sie können ein entsperrbares Doppelrückschlagventil zum
sicheren Halten einsetzen. •
Sie kennen die Vor- und Nachteile eines entsperrbaren
Doppelrückschlagventils. •
XVIII © Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165
Aufgabe 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 1-8 1-9
Lernziel
Sie können ein Druckbegrenzungsventil als Gegenhalteventil zum
sicheren Halten und Senken einsetzen. •
Sie kennen die Vor- und Nachteile von Gegenhalteventilen. •
Sie können ein Senkbremsventil zum sicheren Halten und Senken
einer Last einsetzen. •
Sie kennen den wesentlichen Unterschied zwischen
Senkbremsventil und Druckbegrenzungsventil. •
Sie wissen, dass durch den Einsatz eines Senkbremsventils die
Energie beim Senken einer Last reduziert werden kann. •
Sie kennen die Funktionsweise von Reihen-, Parallel- und
Tandemschaltungen von 6/3-Wege-Proportionalventilen. •
Sie können die Vor- und Nachteile dieser Schaltungstypen für eine
Anwendung beschreiben. •
Mobilhydraulik, Aufbaustufe Lenksystem (TP 802)
Aufgabe 2-1 2-2 2-3 2-4 2-5
Lernziel
Sie verstehen die Funktionsweise des Lenkventils. •
Sie kennen die Eigenschaften eines None-Reaction Lenkventils. •
Sie verstehen das Verhalten des Lenksystems unter Einwirkung äußerer Kräfte. •
Sie können die Funktionsweise eines Schockventils erklären. •
Sie wissen, in welchen Anwendungen Schockventile eingesetzt werden. •
Sie verstehen die Notwendigkeit, dass in hydraulischen Systemen mit mehreren
Antrieben ein Antrieb bevorzugt mit Öl versorgt werden muss (Prioritätsfunktion). •
Sie kennen die Auswirkungen der Prioritätsfunktion. •
Sie kennen den Aufbau eines Knicklenkers. •
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165 XIX
Mobilhydraulik, Aufbaustufe Arbeitshydraulik (TP 803)
Aufgabe 3-1 3-2 3-3 3-4 3-5 3-6 3-7
Lernziel
Sie können die Load-Sensing Funktion von Ventilblöcken erklären. •
Sie verstehen die Funktionsweise der lastabhängigen
Pumpendruckregelung (Load-Sensing). •
Sie kennen die energetischen Vorteile von hydraulischen Systemen mit
Load-Sensing geregelter Verstellpumpe. •
Sie kennen die Funktionen von Ventilblöcken in der Mobilhydraulik und
können diese anwenden. •
Sie kennen die Eigenschaften eines hydraulischen Joysticks. •
Sie können Proportionalwegeventile mit einem hydraulischen Joystick
steuern. •
Sie kennen den Zusammenhang zwischen Laständerung und
Geschwindigkeitsänderung bei Einsatz eines Drosselventils. •
Sie kennen die Eigenschaften eines 2-Wege-Stromregelventils. •
Sie wissen, wie Sie trotz Laständerungen eine konstante Geschwindigkeit
beibehalten können. •
Sie können den Volumenstrom mit einer Load-Sensing geregelten Pumpe
regeln. •
Sie kennen die Grenzen eines Load-Sensing Systems. •
Sie verstehen die Vor- und Nachteile der vorgeschalteten Druckwaage in
Load-Sensing Systemen. •
Sie kennen die Funktionsweise der nachgeschalteten Druckwaage. •
Sie kennen die Vor- und Nachteile der nachgeschalteten Druckwaage in
Load-Sensing Systemen. •
XX © Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165
Gerätesatz
Die Gerätesätze TP 801, TP 802 und TP 803 sind für die Grund- und Weiterbildung in der Mobilhydraulik
zusammengestellt. Der Gerätesatz TP 801 enthält alle Komponenten, die für die Erarbeitung der Lernziele zu
TP 801 erforderlich sind. Für die Erarbeitung der Lernziele zu TP 802 benötigen Sie die Komponenten der
Gerätesätze TP 801 und TP 802. Für den Aufbau der Steuerungen zu TP 803 benötigen Sie die Komponenten
der drei Gerätesätze TP 801, TP 802 und TP 803. Die Gerätesätze können mit anderen Gerätesätzen beliebig
erweitert werden.
Gerätesatz Mobilhydraulik, Grundstufe Arbeitshydraulik (TP 801), Bestell-Nr. 574161
Benennung Bestellnummer Menge
6/3-Wege-Proportionalhandhebelventil, Mittelstellung Tankumlauf 572141 2
3-Wege-Druckreduzierventil 544337 1
Absperrventil 152844 1
Doppeltes Rückschlagventil, entsperrbar 572151 1
Drosselventil 152842 1
Druckbegrenzungsventil 544335 2
Druckwaage für Open-Center Load-Sensing 572123 1
Druckschalter, elektronisch 548612 2
Durchflusssensor 567191 2
Hydromotor 152858 2
Membranspeicher mit Absperrblock 152859 1
Rückschlagventil, 0,6 MPa Öffnungsdruck 548618 1
Senkbremsventil 572149 1
T-Verteiler 152847 3
Verteilerplatte, 4-fach, mit Druckmessgerät 159395 2
Wechselventil 572122 1
Zylinderlast-Simulator (Belastungseinheit) 572145 1
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165 XXI
Grafische Symbole des Gerätesatzes
Komponente Grafisches Symbol
6/3-Wege-Proportionalhandhebelventil,
Mittelstellung Tankumlauf
T2P1P2
BT1A
3-Wege-Druckreduzierventil
T
A
P
Absperrventil
Doppeltes Rückschlagventil,
entsperrbar
B1A1
B2A2
Drosselventil
A B
Druckbegrenzungsventil P
T
Druckwaage für Open-Center
Load-Sensing
XT
P
0.55 MPa
P
TX
0.55 MPa
XXII © Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165
Komponente Grafisches Symbol
Druckschalter, elektronisch ISO 1219-1 EN 60617-7
p
2
RD (1)BK1 (4),
BK2 (5),
WH (2)
BU (3)
p
U
SP1
SP2
Durchflusssensor ISO 1219-1 EN 60617-7
0V (BU)
q
24V (RD)
0 – 10V(BK)
Hydromotor
Membranspeicher mit Absperrblock
1 0 2
TP
Rückschlagventil, 0,6 MPa Öffnungsdruck
Senkbremsventil
X (1:3)
P
T
T-Verteiler
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165 XXIII
Komponente Grafisches Symbol
Verteilerplatte, 4-fach,
mit Druckmessgerät
Wechselventil B
A2A1
Zylinderlast-Simulator
(Belastungseinheit)
A1.2A1.1 A2.1 A2.2
Gerätesatz Mobilhydraulik, Aufbaustufe Lenksystem (TP 802), Bestell-Nr. 574162
Benennung Bestellnummer Menge
4/3-Wege-Handhebelventil, Mittelstellung Arbeitsleitungen entlastet, rastend 544344 1
Lenkventil (Orbitrol) 572146 1
Schock- und Nachsaugblock 572148 1
Sammelrücklauf 4-fach, drucklos 573026 1
Schlauchleitung für drucklosen Rücklauf 573024 1
XXIV © Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165
Grafische Symbole des Gerätesatzes
Komponente Grafisches Symbol
4/3-Wege-Handhebelventil, Mittelstellung
Arbeitsleitungen entlastet, rastend
BA
TP
Lenkventil (Orbitrol) L R
P ET
Schock- und Nachsaugblock
T B1
B2
A1
A2
Sammelrücklauf, 4-fach, drucklos
Schlauchleitung für drucklosen Rücklauf
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165 XXV
Gerätesatz Mobilhydraulik, Aufbaustufe Arbeitshydraulik (TP 803), Bestell-Nr. 574163
Benennung Bestellnummer Menge
Drosselventil 152842 2
Druckwaage, nachgeschaltet 572741 2
Druckwaage, vorgeschaltet 573023 1
Load-Sensing Steuerblock 572144 1
Schlauchleitung für drucklosen Rücklauf 573024 1
T-Verteiler 152847 1
Vorsteuergerät (Joystick), 2x2-kanalig 572147 1
Grafische Symbole des Gerätesatzes
Komponente Grafisches Symbol
Drosselventil
A B
Druckwaage, nachgeschaltet
XA
P
35 kPa
A
P
X
35 kPa
Druckwaage, vorgeschaltet
XP
A
0.55 MPa
A
PX
0.55 MPa
Load-Sensing Steuerblock
TP
D (X1.2) A1 B1
LS
D (X2.2) A2 B2
XXVI © Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165
Komponente Grafisches Symbol
Schlauchleitung für drucklosen Rücklauf
T-Verteiler
Vorsteuergerät (Joystick),
2x2-kanalig
X1.1
TP
X1.2 X2.1 X2.2
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165 XXVII
Zuordnung von Komponenten und Aufgaben
Gerätesatz Mobilhydraulik, Grundstufe Arbeitshydraulik (TP 801)
Aufgabe 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 1-8 1-9
Komponente
6/3-Wege-Proportionalhandhebelventil, Mittelstellung
Tankumlauf 1 1 1 1 1 1 2
3-Wege-Druckreduzierventil 1 1 1 1
Absperrventil 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Doppeltes Rückschlagventil, entsperrbar 1
Drosselventil 1 1 1
Druckbegrenzungsventil 2 1 2 2 1 2
Druckmessgerät 1 1
Druckwaage für Open-Center Load-Sensing 1 1
Druckschalter, elektronisch 2 2 2 2 2 2 2 2 2
Durchflusssensor 2 2 2 2 1 1 1 2
Hydromotor 2 2 2 2 1 1 1 2
Membranspeicher mit Absperrblock 1 1 1 1
Rückschlagventil, 0,6 MPa Öffnungsdruck 1 1 1 1
Senkbremsventil 1
T-Verteiler 1 2 1 2 2 3 2
Verteilerplatte, 4-fach, mit Druckmessgerät 2 2 2 2 2 2 2 2 2
Wechselventil 1
Zylinderlast-Simulator (Belastungseinheit) 1 1 1 1
Notwendiges Zubehör
Aufgabe 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 1-8 1-9
Komponente
Digital-Multimeter 2 2 2 2 1 1 1 2
Hydraulikaggregat mit Konstantpumpe 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Netzgerät, 24 V DC 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Schlauchleitung 9 10 13 15 12 15 16 16 16
XXVIII © Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165
Gerätesätze Mobilhydraulik, Aufbaustufe Lenksystem (TP 802)
Aufgabe 2-1 2-2 2-3 2-4 2-5
Komponente
4/3-Wege_handhebelventil, Mittelstellung Arbeitsleitungen entlastet, rastend 1 1 1
Lenkventil (Orbitrol) 1 1 1 1 1
Schock- und Nachsaugblock 1
Sammelrücklauf 4-fach, drucklos 1 1 1 1
Schlauchleitung für drucklosen Rücklauf 1 1 1 1 1
3-Wege-Druckreduzierventil 1 1 1
Absperrventil 1 1 1 1 1
Druckmessgerät 1 1 1
Druckschalter, elektronisch 2 2 2 2
Durchflusssensor 1
Hydromotor 1
Membranspeicher mit Absperrblock 1 1 1
Rückschlagventil, 0,6 MPa Öffnungsdruck 1 1 1
Senkbremsventil 2
T-Verteiler 1 2 2
Verteilerplatte, 4-fach, mit Druckmessgerät 2 2 2 2 2
Zylinderlast-Simulator (Belastungseinheit) 1 1 1 1 1
*) Die grau hinterlegten Komponenten sind Komponenten des Gerätesatzes TP 801
Notwendiges Zubehör
Aufgabe 2-1 2-2 2-3 2-4 2-5
Komponente
Digital-Multimeter 1
Hydraulikaggregat mit Konstantpumpe 1 1 1 1 1
Netzgerät, 24 V DC 1 1 1 1
Schlauchleitung 8 13 16 15 9
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165 XXIX
Gerätesätze Mobilhydraulik, Aufbaustufe Arbeitshydraulik (TP 803)
Aufgabe 3-1 3-2 3-3 3-4 3-5 3-6 3-7
Komponente
Drosselventil 1 1 2
Druckwaage, nachgeschaltet 2
Druckwaage, vorgeschaltet 1 1
Load-Sensing Steuerblock 1 1 1 1
Schlauchleitung für drucklosen Rücklauf 1
T-Verteiler 1
Vorsteuergerät (Joystick), 2x2-kanalig 1
Sammelrücklauf 4-fach, drucklos 1
Schlauchleitung für drucklosen Rücklauf 1 1 1 1
Absperrventil 1
Drosselventil 1 1 1 1
Druckbegrenzungsventil 1 2 2 2
Druckmessgerät 1 1
Druckschalter, elektronisch 2 2 2 2 2 2 2
Durchflusssensor 1 1 2 2 2
Hydromotor 1 1 1 2 2
T-Verteiler 1 2 3 3
Verteilerplatte, 4-fach, mit Druckmessgerät 2 2 2 2 2 2 2
Wechselventil 1 1
Zylinderlast-Simulator (Belastungseinheit) 1 1
*) Die hellgrau hinterlegten Komponenten sind Komponenten des Gerätesatzes TP 802
**) Die dunkelgrau hinterlegten Komponenten sind Komponenten des Gerätesatzes TP 801
Notwendiges Zubehör
Aufgabe 3-1 3-2 3-3 3-4 3-5 3-6 3-7
Komponente
Digital-Multimeter 1 1 2 2 2
Hydraulikaggregat mit Konstantpumpe und Load-Sensing geregelter
Verstellpumpe 1 1 1 1 1 1 1
Netzgerät, 24 V DC 1 1 1 1 1 1 1
Schlauchleitung 10 10 9 8 9 15 16
XXX © Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165
Hinweise für den Lehrer/Ausbilder
Lernziele
Das Groblernziel des vorliegenden Arbeitsbuchs ist das Verstehen, Aufbauen, sichere Inbetriebnehmen und
messtechnische Auswerten von Grundschaltungen für Hydrauliksysteme von mobilen Arbeitsmaschinen. Die
Erkenntnisse werden durch theoretische Fragestellungen und durch den praktischen Aufbau der
Schaltungen auf der Profilplatte gewonnen. Durch diese direkte Wechselwirkung von Theorie und Praxis ist
ein schneller und nachhaltiger Lernfortschritt gewährleistet. Die Feinlernziele sind in der Matrix
dokumentiert. Konkrete Einzellernziele sind jeder Aufgabenstellung zugeordnet.
Richtzeit
Die benötigte Zeit für das Durcharbeiten der Aufgabenstellungen hängt vom Vorwissen der Lernenden ab.
Pro Aufgabe kann angesetzt werden: ca. 1 bis 1,5 Stunden.
Komponenten der Gerätesätze
Die Projektaufgaben des Arbeitsbuches und die zugehörigen Gerätesätze TP 801, TP 802 und TP 803 sind
aufeinander abgestimmt. Für die 9 Aufgaben der Grundstufe Arbeitshydraulik (TP 801) benötigen Sie die
Komponenten eines Gerätesatzes TP 801. Für die 5 Aufgaben der Aufbaustufe Lenksystem (TP 802)
benötigen Sie Komponenten je eines Gerätesatzes TP 801 und TP 802. Für die 7 Aufgaben der Aufbaustufe
Arbeitshydraulik (TP 803) benötigen Sie Komponenten der drei Gerätesätze TP 801, TP 802 und TP 803.
Normen
Im vorliegenden Arbeitsbuch werden die folgenden Normen angewendet:
DIN ISO 1219-1 Fluidtechnik, Graphische Symbole und Schaltpläne
EN 60617-2 bis EN 60617-8 Graphische Symbole für Schaltpläne
EN 81346-2 Industrielle Systeme, Anlagen und Ausrüstungen und Industrieprodukte;
Strukturierungsprinzipien und Referenzkennzeichnung
Kennzeichnungen im Arbeitsbuch
Lösungstexte und Ergänzungen in Grafiken oder Diagrammen sind rot dargestellt.
Komponenten, mit denen die Last für eine Anwendung simuliert wird, sind im Schaltplan grau hinterlegt.
Kennzeichnungen in der Aufgabensammlung
Zu ergänzende Texte sind durch Raster oder graue Tabellenzellen gekennzeichnet.
Zu ergänzende Grafiken sind durch Raster hinterlegt.
Hinweise für den Unterricht
Hier werden zusätzliche Informationen zur didaktisch-methodischen Vorgehensweise, zu den einzelnen
Komponenten und den aufgebauten Steuerungen gegeben. Diese Hinweise sind in der Aufgabensammlung
nicht enthalten.
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165 XXXI
Lösungen
Die in diesem Arbeitsbuch angegebenen Lösungen sind Ergebnisse von Testmessungen. Die Resultate Ihrer
Messungen können von diesen Daten abweichen.
Struktur der Aufgaben
Alle Projektaufgaben der Grundstufe TP 801 sowie der beiden Aufbaustufen TP 802 und TP 803 haben den
gleichen methodischen Aufbau. Die Aufgaben sind gegliedert in:
Titel
Lernziele
Problemstellung
Lageplan
Arbeitsaufträge
Arbeitshilfen
Arbeitsblätter
Das Arbeitsbuch enthält die Lösungen zu jedem Arbeitsblatt aller Aufgaben.
Bezeichnung der Komponenten
Die Bezeichnung der Bauteile erfolgt in den Schaltplänen nach Norm DIN ISO 1219-2. Alle Komponenten
eines Schaltkreises besitzen dieselbe Hauptkennziffer. In Abhängigkeit des Bauteils werden Buchstaben
vergeben. Mehrere Bauteile innerhalb eines Schaltkreises werden durchnummeriert.
Zylinder: 1A1, 2A1, 2A2, ...
Ventile: 1V1, 1V2, 1V3, 2V1, 2V2, 3V1, …
Sensoren: 1B1, 1B2, ...
Signaleingabe: S1, S2, …
Zubehör: 0Z1, 0Z2, 1Z1, …
Inhalte der CD-ROM
Das Arbeitsbuch ist auf der mitgelieferten CD-ROM als pdf-Datei gespeichert. Zusätzlich stellt die CD-ROM
Ihnen ergänzende Medien zur Verfügung.
Die CD-ROM enthält folgende Ordner:
Bedienungsanleitungen
Bilder
Datenblätter
XXXII © Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165
Bedienungsanleitungen
Bedienungsanleitungen für verschiedene Komponenten des Trainingspakets stehen zur Verfügung. Diese
Anleitungen helfen bei Einsatz und Inbetriebnahme der Komponenten.
Bilder
Fotos und Grafiken von Komponenten und industriellen Anwendungen werden bereitgestellt. Hiermit
können eigene Aufgabenstellungen illustriert werden. Auch Projektpräsentationen können durch den
Einsatz dieser Abbildungen ergänzt werden.
Datenblätter
Die Datenblätter der Komponenten des Trainingspaketes werden zusammen mit dem Gerätesatz geliefert
und stehen zusätzlich als pdf-Dateien zur Verfügung.
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165 1
Inhalt
Aufgaben und Lösungen Mobilhydraulik, Grundstufe Arbeitshydraulik (TP 801)
Aufgabe 1-1: Untersuchen der Leistungsbilanz für eine Steuerung mit Konstantpumpe
und fester Druckbegrenzung ____________________________________________________ 3
Aufgabe 1-2: Untersuchen der Leistungsbilanz für eine Steuerung mit Konstantpumpe
und angepasster Druckbegrenzung durch Open-Center Load-Sensing Druckwaage ______ 13
Aufgabe 1-3: Untersuchen der Leistungsbilanz einer Geschwindigkeitssteuerung
mit einem 6/3-Wege-Proportionalventil _________________________________________ 23
Aufgabe 1-4: Untersuchen der Energieeffizienz einer Geschwindigkeitssteuerung
in einem Open-Center Load-Sensing System ______________________________________ 31
Aufgabe 1-5: Bewegen und Halten einer Last mit einem 6/3-Wege-Proportionalventil _______________ 41
Aufgabe 1-6: Bewegen und Halten einer Last mit einem entsperrbaren Rückschlagventil _____________ 51
Aufgabe 1-7: Bewegen und Halten einer Last mit einem Druckbegrenzungsventil zur Gegenhaltung ____ 59
Aufgabe 1-8: Bewegen und Halten einer Last mit einem Senkbremsventil _________________________ 69
Aufgabe 1-9: Untersuchen von Parallel-, Reihen- und Tandemschaltung __________________________ 79
2 © Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165 3
Aufgabe 1-1
Untersuchen der Leistungsbilanz für eine Steuerung mit Konstantpumpe und
fester Druckbegrenzung
Lernziele
Wenn Sie diese Aufgabe bearbeitet haben,
kennen Sie den Zusammenhang zwischen Druck, Volumenstrom und Leistung.
können Sie den Energieverbrauch in einem hydraulischen System berechnen.
wissen Sie, dass Volumenstromteilung zu einem Energieverlust in einem hydraulischen System führen
kann.
wissen Sie, dass bei Einsatz einer Konstantpumpe der nicht abgenommene Volumenstrom zu
Energieverlust führt.
Problemstellung
Die Motorgeschwindigkeit einer Radfräse wird mit einem Drosselventil gesteuert. Der Motor dreht nur in
eine Richtung. Die auf den Motor einwirkende Last ändert sich abhängig von der Bodenbeschaffenheit.
Untersuchen Sie, wie sich unterschiedliche Lastanforderungen auf die Energiebilanz der Steuerung
auswirken.
Lageplan
Radsäge, © Bobcat, www.bobcat.eu
Aufgabe 1-1 – Untersuchen der Leistungsbilanz für eine Steuerung mit Konstantpumpe und fester Druckbegrenzung
4 © Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165
Randbedingungen
Wird das Hydraulikaggregat eingeschaltet, dreht der Motor.
Die Last auf den Motor soll mit einem Druckbegrenzungsventil simuliert werden.
Arbeitsaufträge
1. Bauen Sie die Steuerung auf.
2. Machen Sie sich mit dem Ablauf der Inbetriebnahme vertraut.
3. Informieren Sie sich über die Vorgehensweise bei Messungen im elektrischen Stromkreis.
4. Überprüfen Sie den Steuerungsaufbau.
5. Messen Sie Druck und Durchfluss bei Vorliegen unterschiedlicher Lastdrücke.
6. Berechnen Sie auf der Basis der Messwerte die Abgabeleistung der Pumpe, die Nutzleistung und die
Verlustleistung. Stellen Sie die berechneten Leistungen im Balkendiagramm dar und bewerten Sie die
Ergebnisse.
Sichtprüfung
Eine permanente Sichtprüfung auf Defekte bei Schläuchen und Hydraulikgeräten gehört zum
Sicherheitsstandard in der Hydraulik.
Arbeitshilfen
Datenblätter, Bedienungsanleitungen
Lehrbuch Hydraulik
Grundlagen der Mobilhydraulik (siehe Anhang)
Aufgabe 1-1 – Untersuchen der Leistungsbilanz für eine Steuerung mit Konstantpumpe und fester Druckbegrenzung
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165 5
1. Aufbauen der Steuerung
1B3
0Z1
1V1
p2
1V3
1B4
45 bar
P2LS T T L L LA LAP1
60 bar
P
Tp1
1V4
1V2
P
Tq2
n
1B21A1
n
1B1
q1
A
B
Schaltplan
Hinweis für den Unterricht
Das Absperrventil dient zur Schaltung des Pumpenumlaufs. Diese Art der Inbetriebnahme-
Schaltung wird für alle weiteren Aufgaben verwendet.
Zur genauen Anzeige von Druckwerten werden elektronische Druckschalter eingesetzt.
Wird der Hydromotor nur in Verbindung mit einem Durchflusssensor eingesetzt, erhält die
Kombination aus Hydromotor und Durchflusssensor die Betriebsmittelkennzeichnung B für einen
Sensor. Stellt der Hydromotor ein eigenständiges Antriebselement der Steuerung dar, erhält er –
auch in Verbindung mit einem Durchflusssensor – eine eigene Bezeichnung A.
Hinweis
Das Druckbegrenzungsventil 1V4 dient zur Einstellung von Lastdrücken.
Aufgabe 1-1 – Untersuchen der Leistungsbilanz für eine Steuerung mit Konstantpumpe und fester Druckbegrenzung
6 © Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165
Menge Kennzeichnung Benennung
2 1B3, 1B4 Druckschalter, elektronisch
2 1B1, 1B2 Durchflusssensor, gekoppelt an Hydromotor
1 1A1 Hydromotor
1 1V3 Drosselventil
2 1V1, 1V4 Druckbegrenzungsventil
1 1V2 Absperrventil
2 — Verteilerplatte 4-fach, mit Druckmessgerät
9 — Schlauchleitung
1 0Z1 Hydraulikaggregat mit Konstantpumpe
Geräteliste
Hinweis
Zur Durchführung der Messungen benötigen Sie:
• 1 Netzgerät 24 V DC
• 2 Digital-Multimeter
– Bauen Sie die Steuerung auf.
Beachten Sie beim Aufbau der Steuerung die folgenden Punkte:
Stellen Sie am Druckbegrenzungsventil für die Konstantpumpe des Hydraulikaggregats einen Druck von
60 bar (6 MPa) ein, bevor Sie die Steuerung aufbauen.
Benutzen Sie den Schaltplan.
Bezeichnen Sie die Komponenten.
Kuppeln der Schlauchleitungen
– Nie bei laufendem Hydraulikaggregat oder unter Druck an- oder abkuppeln!
Kupplungen müssen drucklos gekuppelt werden.
– Kupplungsdosen senkrecht auf Kupplungsnippel aufsetzen!
Vermeiden Sie unbedingt ein Verkanten von Kupplungsdose und Kupplungsnippel.
Auswählen und Verlegen der Schlauchleitungen
– Wählen Sie die Länge der Schlauchleitung so, dass ausreichend Spielraum vorhanden ist,
um Längenänderungen aufzufangen, die durch Druck entstehen.
– Vermeiden Sie mechanische Beanspruchungen der Schlauchleitung.
– Biegen Sie die Schlauchleitung nicht unterhalb ihres Mindestbiegeradius von 51 mm.
– Verdrehen Sie die Schlauchleitung nicht beim Einbau.
– Achten Sie darauf, dass die Schlauchleitungen nicht geknickt werden.
Markieren Sie die angeschlossenen Schlauchverbindungen im hydraulischen Schaltplan.
Aufgabe 1-1 – Untersuchen der Leistungsbilanz für eine Steuerung mit Konstantpumpe und fester Druckbegrenzung
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2. Vertraut machen mit dem Ablauf der Inbetriebnahme
Information
Beim Übungsbetrieb und in der industriellen Instandhaltung erfolgt eine sichere Inbetriebnahme
bei kleinem Druck, der bis zum Höchstwert gesteigert wird. Dies kann mit einem
Druckbegrenzungsventil oder einer Pumpenumlaufschaltung erreicht werden. Bei kleinem Druck
können ohne Gefährdung, z. B. nach einem Gerätewechsel, Leckagen erkannt werden.
Vorgehen bei der Inbetriebnahme mit Pumpenumlaufschaltung
1. Schalten Sie durch Öffnen des Absperrventils auf Pumpenumlauf.
2. Schalten Sie bei elektrohydraulischen Steuerungen die elektrische
Steuerspannung von 24 V DC zu.
3. Schalten Sie die Hydraulikpumpe ein.
4. Schließen Sie langsam das Absperrventil, bis ein Umlaufdruck von ca. 15 bar entsteht.
Bei Leckagen schalten Sie sofort zurück auf Umlauf.
5. Fahren Sie den Ablauf einmal durch und achten Sie auf Leckagen.
6. Schließen Sie das Absperrventil vollständig und stellen Sie am Druckbegrenzungsventil des
Hydraulikaggregats den vorgesehenen Begrenzungsdruck ein.
3. Informieren über die Vorgehensweise bei Messungen im elektrischen Stromkreis
Sicherheitshinweise
• Vergewissern Sie sich vor dem Messen, dass der Teil der Steuerung, an dem Sie messen
wollen, nur mit einer elektrischen Spannung von maximal 24 V DC arbeitet!
• Messungen an Teilen einer Steuerung, die mit höherer Spannung (z. B. 230 V)
arbeiten, dürfen nur von Personen mit entsprechender Ausbildung bzw. Unterweisung
ausgeführt werden.
• Bei unsachgemäßer Durchführung der Messung besteht Lebensgefahr!
• Beachten Sie die Sicherheitshinweise für das Arbeiten mit elektrischem Strom!
Aufgabe 1-1 – Untersuchen der Leistungsbilanz für eine Steuerung mit Konstantpumpe und fester Druckbegrenzung
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Information
Vorgehensweise beim Messen im elektrischen Stromkreis
1. Versorgungsspannung des Stromkreises abschalten.
2. Gewünschte Betriebsart am Vielfachmessgerät einstellen (z. B. Gleichspannungsmessung).
3. Beim Messen von Gleichstrom/Gleichspannung das Messgerät richtig gepolt anklemmen.
4. Größten Messbereich wählen.
5. Spannungsversorgung des Stromkreises einschalten.
6. Anzeige beobachten und schrittweise in kleineren Messbereich umschalten.
7. Bei kleinstmöglichem Messbereich Anzeige ablesen.
4. Überprüfen des Steuerungsaufbaus
Beachten Sie bei der Inbetriebnahme der Steuerung die folgenden Punkte:
Kontrollieren Sie, ob alle Tankleitungen angeschlossen und alle Kupplungen fest aufgesteckt sind.
Drehen Sie das Drosselventil 1V3 vollständig zu.
Öffnen Sie die Druckbegrenzungsventile 1V1 und 1V4 vollständig.
Schalten Sie durch Öffnen des Absperrventils 1V2 auf Pumpenumlauf.
Schalten Sie die elektrische Versorgungsspannung 24 V DC für die Durchflusssensoren und
Druckschalter zu.
Hinweis
Informationen zu den Sensoren entnehmen Sie den Bedienungsanleitungen.
Wenn Sie den Analogausgang des Druckschalters verwenden, achten Sie darauf, dass dieser auf
0 … 10 V geschaltet ist.
Schalten Sie das Hydraulikaggregat ein.
Schließen Sie langsam das Absperrventil 1V2. Der gesamte Pumpenföderstrom fließt mit geringem
Druck über das Druckbegrenzungsventil 1V1 in den Tank ab.
Bei Leckagen schalten Sie sofort zurück auf Pumpenumlauf.
Stellen Sie am Druckbegrenzungsventil 1V1 einen Druck von 45 bar ein.
Führen Sie die Messaufgaben durch.
5. Messen von Druck und Durchfluss bei unterschiedlichen Lastdrücken
Durchführung
Stellen Sie das Druckbegrenzungsventil 1V1 auf 45 bar ein. Für das Drosselventil 1V3 und das
Druckbegrenzungsventil 1V4 stellen Sie die in der Tabelle angegebenen Werte ein. Messen Sie
Druck und Durchfluss zu diesen Werten.
Aufgabe 1-1 – Untersuchen der Leistungsbilanz für eine Steuerung mit Konstantpumpe und fester Druckbegrenzung
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– Stellen Sie die in der Tabelle angegebenen Werte ein. Tragen Sie die gemessenen Druck- und
Durchflusswerte in die Tabelle ein.
Lastfall Vorgaben für die Ventile Pumpendruck
p1 [bar]
Durchfluss
q1 [l/min]
Lastdruck
p2 [bar]
Durchfluss
q2 [l/min]
a 1V3: offen
1V4: Minimaldruck 15,8 4,14 12,4 4,22
b 1V3: offen 33 4,1 30 4,18
c 1V4: Minimaldruck 43,8 4,06 3,2 0,5
d — 43,6 4,06 30 0,5
e — 40,6 4,06 25 2
f — 45 4,06 1 0
Messprotokoll
Hinweise
Drehen Sie das Drosselventil 1V3 vor dem Abbau der Steuerung ganz auf.
Drehen Sie die Druckbegrenzungsventile 1V1 und 1V4 vor dem Abbau ganz auf.
6. Berechnen von Pumpenleistung, Nutz- und Verlustleistung
Information
Die Formel zur Berechnung der Leistung im hydraulischen System bei Verwendung der
angegebenen physikalischen Einheiten lautet:
600
q pP
P Leistung [kW]
q Volumenstrom [l/min]
p Druck [bar]
Abgabeleistung der Pumpe: PP
1 1P 600
q pP
PP Abgabeleistung der Pumpe [kW]
q1 Fördervolumenstrom der Pumpe [l/min]
p1 Pumpendruck [bar]
Aufgabe 1-1 – Untersuchen der Leistungsbilanz für eine Steuerung mit Konstantpumpe und fester Druckbegrenzung
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Nutzleistung (Leistung des Verbrauchers): PL
2 2L 600
q pP
PL Leistung des Verbrauchers [kW]
q2 Volumenstrom zum Verbraucher [l/min]
p2 Lastdruck [bar]
Verlustleistung: PV
V P LP P P
PV Verlustleistung [kW]
a) Berechnen Sie Pumpenleistung, Nutzleistung und Verlustleistung zu den Lastfällen a bis f (siehe
Arbeitsblatt 4). Tragen Sie die Werte in die Tabelle ein.
Lastfall Pumpenleistung
PP [kW]
Nutzleistung
PL [kW]
Verlustleistung
PV [kW]
a 0,109 0,087 0,022
b 0,226 0,209 0,017
c 0,296 0,003 0,293
d 0,295 0,025 0,270
e 0,275 0,083 0,192
f 0,305 0 0,305
Leistungsbilanz zu den Lastfällen a bis f
Aufgabe 1-1 – Untersuchen der Leistungsbilanz für eine Steuerung mit Konstantpumpe und fester Druckbegrenzung
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b) Übertragen Sie die Leistungswerte zu den Lastfällen a bis f in ein Balkendiagramm.
0.25
kW
P
0
0.1
0.2
0.05
0.15
0.35
a b c d e f
PP
PL
PV
PP PL PV PP PL PV PP PL PV PP PL PV PP PL PV PP PL PV
PP Pumpenleistung
PL Nutzleistung
PV Verlustleistung
Leistungsbilanz für das System mit Konstantpumpe und Druckbegrenzung bei unterschiedlichen Lastfällen a bis f
c) Wann ist die Verlustleistung PV besonders groß? Begründen Sie Ihre Aussage.
Die Verlustleistung (PV) ist besonders groß, wenn der Volumenstrom des Verbrauchers (q2) klein ist. In
diesem Fall muss fast die gesamte Fördermenge der Pumpe bei maximalem Druck über das
Druckbegrenzungsventil abfließen.
Aufgabe 1-1 – Untersuchen der Leistungsbilanz für eine Steuerung mit Konstantpumpe und fester Druckbegrenzung
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Inhalt
Aufgaben und Arbeitsblätter Mobilhydraulik, Grundstufe Arbeitshydraulik (TP 801)
Aufgabe 1-1: Untersuchen der Leistungsbilanz für eine Steuerung mit Konstantpumpe
und fester Druckbegrenzung ____________________________________________________ 3
Aufgabe 1-2: Untersuchen der Leistungsbilanz für eine Steuerung mit Konstantpumpe
und angepasster Druckbegrenzung durch Open-Center Load-Sensing Druckwaage ______ 13
Aufgabe 1-3: Untersuchen der Leistungsbilanz einer Geschwindigkeitssteuerung
mit einem 6/3-Wege-Proportionalventil _________________________________________ 23
Aufgabe 1-4: Untersuchen der Energieeffizienz einer Geschwindigkeitssteuerung
in einem Open-Center Load-Sensing System _____________________________________ 31
Aufgabe 1-5: Bewegen und Halten einer Last mit einem 6/3-Wege-Proportionalventil _______________ 41
Aufgabe 1-6: Bewegen und Halten einer Last mit einem entsperrbaren Rückschlagventil _____________ 51
Aufgabe 1-7: Bewegen und Halten einer Last mit einem Druckbegrenzungsventil zur Gegenhaltung ___ 59
Aufgabe 1-8: Bewegen und Halten einer Last mit einem Senkbremsventil _________________________ 69
Aufgabe 1-9: Untersuchen von Parallel-, Reihen- und Tandemschaltung __________________________ 79
Aufgaben und Arbeitsblätter Mobilhydraulik, Aufbaustufe Lenksystem (TP 802)
Aufgabe 2-1: Untersuchen des Lenkventils in einem hydrostatischen Lenksystem __________________ 91
Aufgabe 2-2: Untersuchen der Lenkung bei Einwirken äußerer Kräfte ____________________________ 99
Aufgabe 2-3: Untersuchen des Überlastschutzes für eine Lenkung ______________________________ 107
Aufgabe 2-4: Untersuchen eines Lenksystems mit Prioritätsfunktion ____________________________ 115
Aufgabe 2-5: Entwerfen eines Lenksystems für einen Knicklenker ______________________________ 123
Aufgaben und Arbeitsblätter Mobilhydraulik, Aufbaustufe Arbeitshydraulik (TP 803)
Aufgabe 3-1: Untersuchen eines hydraulischen Systems mit Load-Sensing geregelter Verstellpumpe _ 133
Aufgabe 3-2: Untersuchen der Lasthaltefunktion ____________________________________________ 143
Aufgabe 3-3: Fernsteuern mobiler Ventile mit einem hydraulischen Joystick ______________________ 151
Aufgabe 3-4: Einstellen des Volumenstroms mit einem 2-Wege-Stromregelventil __________________ 159
Aufgabe 3-5: Einstellen des Volumenstroms durch eine Load-Sensing geregelte Pumpe ____________ 169
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Aufgabe 1-1
Untersuchen der Leistungsbilanz für eine Steuerung mit Konstantpumpe und
fester Druckbegrenzung
Lernziele
Wenn Sie diese Aufgabe bearbeitet haben,
kennen Sie den Zusammenhang zwischen Druck, Volumenstrom und Leistung.
können Sie den Energieverbrauch in einem hydraulischen System berechnen.
wissen Sie, dass Volumenstromteilung zu einem Energieverlust führen kann.
wissen Sie, dass bei Einsatz einer Konstantpumpe der nicht abgenommene Volumenstrom zu
Energieverlust führt.
Problemstellung
Die Motorgeschwindigkeit einer Radsäge wird mit einem Drosselventil gesteuert. Der Motor dreht nur in
eine Richtung. Die auf den Motor einwirkende Last ändert sich abhängig von der Bodenbeschaffenheit.
Untersuchen Sie, wie sich unterschiedliche Lastanforderungen auf die Energiebilanz der Steuerung
auswirken.
Lageplan
Radsäge, © Bobcat, www.bobcat.eu
Aufgabe 1-1 – Untersuchen der Leistungsbilanz für eine Steuerung mit Konstantpumpe und fester Druckbegrenzung
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Randbedingungen
Wird das Hydraulikaggregat eingeschaltet, dreht der Motor.
Die Last auf den Motor soll mit einem Druckbegrenzungsventil simuliert werden.
Arbeitsaufträge
1. Bauen Sie die Steuerung auf.
2. Machen Sie sich mit dem Ablauf der Inbetriebnahme vertraut.
3. Informieren Sie sich über die Vorgehensweise bei Messungen im elektrischen Stromkreis.
4. Überprüfen Sie den Steuerungsaufbau.
5. Messen Sie Druck und Durchfluss bei Vorliegen unterschiedlicher Lastdrücke.
6. Berechnen Sie auf der Basis der Messwerte die Abgabeleistung der Pumpe, die Nutzleistung und die
Verlustleistung. Stellen Sie die berechneten Leistungen im Balkendiagramm dar und bewerten Sie die
Ergebnisse.
Sichtprüfung
Eine permanente Sichtprüfung auf Defekte bei Schläuchen und Hydraulikgeräten gehört zum
Sicherheitsstandard in der Hydraulik.
Arbeitshilfen
Datenblätter, Bedienungsanleitungen
Lehrbuch Hydraulik
Grundlagen der Mobilhydraulik (siehe Anhang)
Aufgabe 1-1 – Untersuchen der Leistungsbilanz für eine Steuerung mit Konstantpumpe und fester Druckbegrenzung
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1. Aufbauen der Steuerung
1B3
0Z1
1V1
p2
1V3
1B4
45 bar
P2LS T T L L LA LAP1
60 bar
P
Tp1
1V4
1V2
P
Tq2
n
1B21A1
n
1B1
q1
A
B
Schaltplan
Hinweis
Das Druckbegrenzungsventil 1V4 dient zur Einstellung von Lastdrücken.
Aufgabe 1-1 – Untersuchen der Leistungsbilanz für eine Steuerung mit Konstantpumpe und fester Druckbegrenzung
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Menge Kennzeichnung Benennung
2 1B3, 1B4 Druckschalter, elektronisch
2 1B1, 1B2 Durchflusssensor, gekoppelt an Hydromotor
1 1A1 Hydromotor
1 1V3 Drosselventil
2 1V1, 1V4 Druckbegrenzungsventil
1 1V2 Absperrventil
2 — Verteilerplatte 4-fach, mit Druckmessgerät
9 — Schlauchleitung
1 0Z1 Hydraulikaggregat mit Konstantpumpe
Geräteliste
Hinweis
Zur Durchführung der Messungen benötigen Sie:
• 1 Netzgerät 24 V DC
• 2 Digital-Multimeter
– Bauen Sie die Steuerung auf.
Beachten Sie beim Aufbau der Steuerung die folgenden Punkte:
Stellen Sie am Druckbegrenzungsventil für die Konstantpumpe des Hydraulikaggregats einen Druck von
60 bar (6 MPa) ein, bevor Sie die Steuerung aufbauen.
Benutzen Sie den Schaltplan.
Bezeichnen Sie die Komponenten.
Kuppeln der Schlauchleitungen
– Nie bei laufendem Hydraulikaggregat oder unter Druck an- oder abkuppeln!
Kupplungen müssen drucklos gekuppelt werden.
– Kupplungsdosen senkrecht auf Kupplungsnippel aufsetzen!
Vermeiden Sie unbedingt ein Verkanten von Kupplungsdose und Kupplungsnippel.
Auswählen und Verlegen der Schlauchleitungen
– Wählen Sie die Länge der Schlauchleitung so, dass ausreichend Spielraum vorhanden ist,
um Längenänderungen aufzufangen, die durch Druck entstehen.
– Vermeiden Sie mechanische Beanspruchungen der Schlauchleitung.
– Biegen Sie die Schlauchleitung nicht unterhalb ihres Mindestbiegeradius von 51 mm.
– Verdrehen Sie die Schlauchleitung nicht beim Einbau.
– Achten Sie darauf, dass die Schlauchleitungen nicht geknickt werden.
Markieren Sie die angeschlossenen Schlauchverbindungen im hydraulischen Schaltplan.
Aufgabe 1-1 – Untersuchen der Leistungsbilanz für eine Steuerung mit Konstantpumpe und fester Druckbegrenzung
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2. Vertraut machen mit dem Ablauf der Inbetriebnahme
Information
Beim Übungsbetrieb und in der industriellen Instandhaltung erfolgt eine sichere Inbetriebnahme
bei kleinem Druck, der bis zum Höchstwert gesteigert wird. Dies kann mit einem
Druckbegrenzungsventil oder einer Pumpenumlaufschaltung erreicht werden. Bei kleinem Druck
können ohne Gefährdung, z. B. nach einem Gerätewechsel, Leckagen erkannt werden.
Vorgehen bei der Inbetriebnahme mit Pumpenumlaufschaltung
1. Schalten Sie durch Öffnen des Absperrventils auf Pumpenumlauf.
2. Schalten Sie bei elektrohydraulischen Steuerungen die elektrische
Steuerspannung von 24 V DC zu.
3. Schalten Sie die Hydraulikpumpe ein.
4. Schließen Sie langsam das Absperrventil, bis ein Umlaufdruck von ca. 15 bar entsteht.
Bei Leckagen schalten Sie sofort zurück auf Umlauf.
5. Fahren Sie den Ablauf einmal durch und achten Sie auf Leckagen.
6. Schließen Sie das Absperrventil vollständig und stellen Sie am Druckbegrenzungsventil des
Hydraulikaggregats den vorgesehenen Begrenzungsdruck ein.
3. Informieren über die Vorgehensweise bei Messungen im elektrischen Stromkreis
Sicherheitshinweise
• Vergewissern Sie sich vor dem Messen, dass der Teil der Steuerung, an dem Sie messen
wollen, nur mit einer elektrischen Spannung von maximal 24 V DC arbeitet!
• Messungen an Teilen einer Steuerung, die mit höherer Spannung (z. B. 230 V)
arbeiten, dürfen nur von Personen mit entsprechender Ausbildung bzw. Unterweisung
ausgeführt werden.
• Bei unsachgemäßer Durchführung der Messung besteht Lebensgefahr!
• Beachten Sie die Sicherheitshinweise für das Arbeiten mit elektrischem Strom!
Aufgabe 1-1 – Untersuchen der Leistungsbilanz für eine Steuerung mit Konstantpumpe und fester Druckbegrenzung
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Information
Vorgehensweise beim Messen im elektrischen Stromkreis
1. Versorgungsspannung des Stromkreises abschalten.
2. Gewünschte Betriebsart am Vielfachmessgerät einstellen (z. B. Gleichspannungsmessung).
3. Beim Messen von Gleichstrom/Gleichspannung das Messgerät richtig gepolt anschließen.
4. Größten Messbereich wählen.
5. Spannungsversorgung des Stromkreises einschalten.
6. Anzeige beobachten und schrittweise in kleineren Messbereich umschalten.
7. Bei kleinstmöglichem Messbereich Anzeige ablesen.
4. Überprüfen des Steuerungsaufbaus
Beachten Sie bei der Inbetriebnahme der Steuerung die folgenden Punkte:
Kontrollieren Sie, ob alle Tankleitungen angeschlossen und alle Kupplungen fest aufgesteckt sind.
Drehen Sie das Drosselventil 1V3 vollständig zu.
Öffnen Sie die Druckbegrenzungsventile 1V1 und 1V4 vollständig.
Schalten Sie durch Öffnen des Absperrventils 1V2 auf Pumpenumlauf.
Schalten Sie die elektrische Versorgungsspannung 24 V DC für die Durchflusssensoren und
Druckschalter zu.
Hinweis
Informationen zu den Sensoren entnehmen Sie den Bedienungsanleitungen.
Wenn Sie den Analogausgang des Druckschalters verwenden, achten Sie darauf, dass dieser auf
0 … 10 V geschaltet ist.
Schalten Sie das Hydraulikaggregat ein.
Schließen Sie langsam das Absperrventil 1V2. Der gesamte Pumpenförderstrom fließt mit geringem
Druck über das Druckbegrenzungsventil 1V1 in den Tank ab.
Bei Leckagen schalten Sie sofort zurück auf Pumpenumlauf.
Stellen Sie am Druckbegrenzungsventil 1V1 einen Druck von 45 bar ein.
Führen Sie die Messaufgaben durch.
5. Messen von Druck und Durchfluss bei unterschiedlichen Lastdrücken
Durchführung
Stellen Sie das Druckbegrenzungsventil 1V1 auf 45 bar ein. Für das Drosselventil 1V3 und das
Druckbegrenzungsventil 1V4 stellen Sie die in der Tabelle angegebenen Werte ein. Messen Sie
Druck und Durchfluss zu diesen Werten.
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– Stellen Sie die in der Tabelle angegebenen Werte ein. Tragen Sie die gemessenen Druck- und
Durchflusswerte in die Tabelle ein.
Lastfall Vorgaben für die Ventile Pumpendruck
p1 [bar]
Durchfluss
q1 [l/min]
Lastdruck
p2 [bar]
Durchfluss
q2 [l/min]
a 1V3: offen
1V4: Minimaldruck
b 1V3: offen 30
c 1V4: Minimaldruck 0,5
d — 30 0,5
e — 25 2
f — 1 0
Messprotokoll
Hinweise
Drehen Sie das Drosselventil 1V3 vor dem Abbau der Steuerung ganz auf.
Drehen Sie die Druckbegrenzungsventile 1V1 und 1V4 vor dem Abbau ganz auf.
6. Berechnen von Pumpenleistung, Nutz- und Verlustleistung
Information
Die Formel zur Berechnung der Leistung im hydraulischen System bei Verwendung der
angegebenen physikalischen Einheiten lautet:
600
q pP
P Leistung [kW]
q Volumenstrom [l/min]
p Druck [bar]
Abgabeleistung der Pumpe: PP
1 1P 600
q pP
PP Abgabeleistung der Pumpe [kW]
q1 Fördervolumenstrom der Pumpe [l/min]
p1 Pumpendruck [bar]
Aufgabe 1-1 – Untersuchen der Leistungsbilanz für eine Steuerung mit Konstantpumpe und fester Druckbegrenzung
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Nutzleistung (Leistung des Verbrauchers ): PL
2 2L 600
q pP
PL Leistung des Verbrauchers [kW]
q2 Volumenstrom zum Verbraucher [l/min]
p2 Lastdruck [bar]
Verlustleistung: PV
V P LP P P
PV Verlustleistung [kW]
a) Berechnen Sie Pumpenleistung, Nutzleistung und Verlustleistung zu den Lastfällen a bis f (siehe
Teilaufgabe 4). Tragen Sie die Werte in die Tabelle ein.
Lastfall Pumpenleistung
PP [kW]
Nutzleistung
PL [kW]
Verlustleistung
PV [kW]
a
b
c
d
e
f
Leistungsbilanz zu den Lastfällen a bis f
Aufgabe 1-1 – Untersuchen der Leistungsbilanz für eine Steuerung mit Konstantpumpe und fester Druckbegrenzung
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b) Übertragen Sie die Leistungswerte zu den Lastfällen a bis f in ein Balkendiagramm.
a b c d e f
PP
PL
PV
PP PL PV PP PL PV PP PL PV PP PL PV PP PL PV PP PL PV
0.25
kW
P
0
0.1
0.2
0.05
0.15
0.35
PP Pumpenleistung
PL Nutzleistung
PV Verlustleistung
Leistungsbilanz für das System mit Konstantpumpe und Druckbegrenzung bei unterschiedlichen Lastfällen a bis f
c) Wann ist die Verlustleistung PV besonders groß? Begründen Sie Ihre Aussage.
Aufgabe 1-1 – Untersuchen der Leistungsbilanz für eine Steuerung mit Konstantpumpe und fester Druckbegrenzung
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© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165 I-1
Inhalt
Grundlagen der Mobilhydraulik
1 Einführung ______________________________________________________________________ I-5
2 Grundlagen der Hydraulik __________________________________________________________ I-7
2.1 Grundlagen von Druck- und Stromventilen _____________________________________________ I-7
2.2 Druckabfall _____________________________________________________________________ I-10
2.3 Wärmeerzeugung durch Druckabfall _________________________________________________ I-13
3 Geschlossener Hydraulikkreislauf (Hydrostatisches System) ___________________________ I-15
3.1 Aufbau eines geschlossenen Hydraulikkreislaufs ______________________________________ I-15
3.2 Hydraulikpumpen für geschlossene Hydraulikkreisläufe _________________________________ I-17
3.2.1 Mechanische Verstellung der Hydraulikpumpe ________________________________________ I-17
3.2.2 Hydraulische Verstellung der Hydraulikpumpe ________________________________________ I-18
3.3 Speisepumpen __________________________________________________________________ I-20
3.4 Spülventile _____________________________________________________________________ I-20
3.5 Schockventile ___________________________________________________________________ I-21
4 Load-Sensing Systeme ___________________________________________________________ I-23
4.1 Merkmale von Load-Sensing Systemen ______________________________________________ I-23
4.1.1 Open-Center Load-Sensing Systeme _________________________________________________ I-23
4.1.2 Closed-Center Load-Sensing Systeme ________________________________________________ I-25
4.2 Energieeffizienz der hydraulischen Druckversorgung ___________________________________ I-30
4.2.1 Energieverlust ___________________________________________________________________ I-30
4.2.2 Drucklose Pumpenumlaufschaltung _________________________________________________ I-32
4.2.3 Volumenstromregelung in Systemen mit Konstantpumpe ________________________________ I-34
4.2.4 Volumenstromregelung in Systemen mit Verstellpumpe _________________________________ I-36
4.2.5 Volumenstromregelung in Open-Center Load-Sensing Systemen __________________________ I-38
4.2.6 Volumenstromregelung in Closed-Center Load-Sensing Systemen _________________________ I-40
5 Verstellpumpen _________________________________________________________________ I-42
5.1 Arten von Verstellpumpen _________________________________________________________ I-42
5.2 Flügelzellenpumpe _______________________________________________________________ I-42
5.3 Axialkolbenpumpe _______________________________________________________________ I-44
6 Zwei-Pumpensystem mit Abschaltventil _____________________________________________ I-46
6.1 Anforderungen an ein Pumpensystem für mobile Maschinen _____________________________ I-46
6.2 Beispiel eines Zwei-Pumpensystems mit Abschaltventil _________________________________ I-47
I-2 © Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165
7 Stromteilerventile _______________________________________________________________ I-48
7.1 Gleichlauf von Antrieben __________________________________________________________ I-48
7.2 Stromteilerventil (50/50-Schieberventil) _____________________________________________ I-48
7.3 Rotationsstromteilerventil _________________________________________________________ I-50
7.4 Rotationsstromteilerventil zur Druckübersetzung ______________________________________ I-51
8 Ventilblöcke für die Mobilhydraulik _________________________________________________ I-49
8.1 Aufbau von Ventilblöcken _________________________________________________________ I-53
8.2 Schaltzeichen von Proprtionalwegeventilen in Ventilscheiben ____________________________ I-55
8.3 Aufbau von Ventilscheiben ________________________________________________________ I-56
8.4 Ventilschieber von Proportionalwegeventilen _________________________________________ I-57
8.4.1 Bauform von Ventilschiebern _______________________________________________________ I-57
8.4.2 Einfluss der Steuerkerben auf die Durchflusscharakteristik ______________________________ I-58
8.5 Eingangsscheibe eines Ventilblocks _________________________________________________ I-59
8.5.1 Aufbau einer Eingangsscheibe ______________________________________________________ I-59
8.5.2 Eingangsscheibe in Verbindung mit einer Open-Center Ventilscheibe ______________________ I-60
8.5.3 Eingangsscheibe in Verbindung mit einer Closed-Center Ventilscheibe _____________________ I-61
8.6 Schock- und Nachsaugventil _______________________________________________________ I-62
9 Schaltungen mit Open-Center Ventilen ______________________________________________ I-64
9.1 Open-Center Ventile ______________________________________________________________ I-64
9.2 Aufbau eines Open-Center 6/3-Wegeventils ___________________________________________ I-66
9.3 Parallelschaltung ________________________________________________________________ I-69
9.4 Tandemschaltung ________________________________________________________________ I-70
9.5 Reihenschaltung _________________________________________________________________ I-71
10 Lastunabhängige Volumenstromregelung bei Proportionalventilen ______________________ I-72
10.1 Proportionalstromregelventil _______________________________________________________ I-72
10.2 Vorgeschaltete Druckwaage _______________________________________________________ I-74
10.3 Nachgeschaltete Druckwaage ______________________________________________________ I-78
11 Halten und sicheres Absenken von Last _____________________________________________ I-82
11.1 Anwendungsbeispiel _____________________________________________________________ I-82
11.2 Entsperrbares Rückschlagventil _____________________________________________________ I-83
11.3 Druckbegrenzungsventil __________________________________________________________ I-84
11.4 Senkbremsventil _________________________________________________________________ I-85
12 Hydraulische Vorsteuerung________________________________________________________ I-88
12.1 Hydraulische Vorsteuerung mit einem Joystick_________________________________________ I-88
13.2 Hydraulischer Joystick (Handbetätigte Vorsteuerung) ___________________________________ I-88
13.3 Elektronischer Joystick (Elektrohydraulische Vorsteuerung) ______________________________ I-90
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165 I-3
13 Priorisieren von Verbrauchern _____________________________________________________ I-92
13.1 Notwendigkeit der Priorisierung von Verbrauchern _____________________________________ I-92
13.2 Druckzuschaltventil ______________________________________________________________ I-92
13.3 Schaltungstechnische Priorisierung _________________________________________________ I-93
13.4 Wegeventil mit Priorisierung _______________________________________________________ I-94
13.5 Statisches Prioritätsventil _________________________________________________________ I-94
13.6 Dynamisches Prioritätsventil _______________________________________________________ I-95
13.7 3-Wege-Stromregelventil __________________________________________________________ I-96
14 Hydrostatische Lenkung __________________________________________________________ I-98
14.1 Aufbau und Eigenschaften einer hydrostatischen Lenkung _______________________________ I-98
14.2 Aufbau von Lenkventilen __________________________________________________________ I-98
14.2.1 Drehschieberventil und Laufbuchse _________________________________________________ I-99
14.2.2 Dosierpumpe (Orbitrolpumpe) _____________________________________________________ I-100
14.3 Ausführungen von Lenkventilen ___________________________________________________ I-101
14.3.1 Open-Center Lenkventile _________________________________________________________ I-101
14.3.2 Closed-Center Lenkventile ________________________________________________________ I-102
14.3.3 Load-Sensing Lenkventile ________________________________________________________ I-103
14.3.4 Reaction und None-Reaction Lenkventile ____________________________________________ I-103
14.4 Typen von Lenksystemen _________________________________________________________ I-104
14.4.1 Ackermann-Lenksystem mit Achsschenkel-Lenkung ___________________________________ I-105
14.4.2 Knicklenksystem ________________________________________________________________ I-105
Bildnachweis _________________________________________________________________________ I-107
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1 Einführung
Beispiel eines Fahrzeugs mit Mobilhydraulik
Es gibt einige spezielle Bedingungen, die nur in der Mobilhydraulik, nicht aber in der Industriehydraulik
vorkommen:
Kein regelmäßiger Arbeitszyklus
Bei industriellen Hydraulikanlagen ist die Kraft, die auf den Antrieb einwirkt, normalerweise konstant.
Bei mobilen Systemen ist die Krafteinwirkung hingegen äußerst variabel. Für hydraulische
Anwendungen mit variabler Kraft und variabler Geschwindigkeit ist der Einsatz einer Konstantpumpe
und einer Maximaldruckabsicherung keine wirtschaftliche Lösung.
Meist keine externe Energieversorgung
Raue Umgebungsbedingungen
Dazu gehören z. B. hohe Temperaturunterschiede, Staub und Stöße.
Begrenzter Einbauraum
Begrenztes Gewicht
Daraus leiten sich die Anforderungen an die Mobilhydraulik ab:
Effizienz im Energieverbrauch
Effizienz ist der wichtigste Faktor bei mobilen Systemen, da sich mobile Arbeitsmaschinen meist
unabhängig von externen Energiequellen bewegen. In den meisten Fällen stellt ein integrierter
Verbrennungsmotor mit einer begrenzten Kraftstoffmenge die einzige Energiequelle dar.
Kompakte Bauweise
Die einzelnen Bauteile mobiler Arbeitsmaschinen wie Tanks, Pumpen, Motoren, Zylinder und Ventile
sollen so klein und leicht wie möglich sein. Um die geforderte Leistung mit kleinen Bauteilen zu erzielen,
muss der Druck erhöht werden. Ein höherer Druck erfordert wiederum ein geringes Spiel in den
Ventilen, um die Verluste durch Leckage zu mindern. Ein geringes Spiel in den Ventilen und die höhere
Leistungsdichte erfordern einen erhöhten Aufwand bei Filterung und Kühlung des Hydrauliköls.
Robuste Bauweise
Die Bauteile sind starken Temperaturschwankungen ausgesetzt. Zusätzlich wirken auf die Antriebe
häufig starke und schnelle Kraftschwankungen ein. Außenliegende Antriebe und Zuleitungen sind direkt
Schmutz und Kollisionen z. B. mit Aushub ausgesetzt. Das macht eine robuste Bauweise der
hydraulischen Bauteile erforderlich.
1 Einführung
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In mobilen Arbeitsmaschinen werden folgende Hydrauliksysteme eingesetzt:
Geschlossenes hydrostatisches Getriebe, z. B. für den Fahrantrieb
Arbeitshydraulik
Lenksystem
Bremssystem
Zwei Arten von Hydraulikkreisläufen kommen in mobilen Arbeitsmaschinen vor:
Offener Kreislauf
Im offenen Kreislauf fördert eine Pumpe Öl aus dem Tank zu den Verbrauchern. Von den Verbrauchern
läuft das Öl wieder zurück in den Tank. Der offene Kreislauf wird vor allem bei der Arbeitshydraulik
eingesetzt.
Geschlossener Kreislauf
Eine Pumpe fördert Öl zu den Verbrauchern. Zwischen der Pumpe und den Verbrauchern liegen meist
keine Stromregel- oder Richtungsventile. Von den Verbrauchern läuft das Öl direkt zur Pumpe zurück.
Oftmals übernimmt die Pumpe die Steuerung sowohl der Menge als auch der Richtung des
Volumenstroms. Der geschlossene Kreislauf wird meist für den Fahrantrieb eingesetzt.
Natürlich gibt es auch Kombinationen von beiden innerhalb einer Maschine. Der Motor treibt dann mehrere
Pumpen an. Die Hauptpumpe ist in diesem Fall die Pumpe des geschlossenen Antriebs, die Nebenpumpen
arbeiten im offenen Kreislauf und versorgen die Arbeitshydraulik.