Maschinenhalle - Fachhochschule Flensburg
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<strong>Fachhochschule</strong> <strong>Flensburg</strong><br />
<strong>Flensburg</strong> University of Applied Sciences<br />
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Fluidtechnik in der <strong>Maschinenhalle</strong>:<br />
Anlagen- und Komponentenbeispiele<br />
„Nichts ist praktischer als Theorie“<br />
Dipl.-Ing. Tove Möller<br />
Dipl.-Ing. Harald Wiegers<br />
Prof. Dr.-Ing. Holger Watter<br />
Der KOMPETENZBEREICH FÜR MASCHINEN UND ANLAGEN hält Versuchseinrichtungen<br />
und Laborausstattungen bereit, die für das systemtechnische Verständnis in verschiedenen Studienbereichen<br />
der Hochschule benötigt werden: Maschinenbau, elektrische Energietechnik, regenerative<br />
Energiesysteme, Energie- und Umweltmanagement, Schiffstechnik sowie Seeverkehr, Nautik<br />
und Logistik finden hier ihre komplexen Anwendungsbeispiele. Die systemtechnischen Zusammenhänge<br />
und das Zusammenwirken der einzelnen Systemkomponenten können anschaulich und praxisnah<br />
gezeigt werden. Weitere Informationen zur Ausstattung sind unter http://www.fhflensburg.de/ima<br />
verfügbar.<br />
Nachfolgend werden exemplarische Anlagen- und Komponentenbeispiele zum Selbststudium aus<br />
dem Bereich der Fluidtechnik gegeben. Vor Ort sollen die räumlichen und technischen Gegebenheiten<br />
inspiziert und ausgewählte Fachfragen beantwortet werden (i.S. einer „Schnitzeljagd“).<br />
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Prof. Dr.-Ing. HOLGER WATTER<br />
www. fh-flensburg.de/watter<br />
Stand: 14. November 2013<br />
Inhaltsverzeichnis<br />
1. Druckflüssigkeit ................................................................................................................................................................ 3<br />
1.1 Viskositäts-Temperatur-Datenblatt ................................................................................................................................. 4<br />
1.2 VI gem. DIN ISO 2909 ....................................................................................................................................................... 5<br />
1.3 Übungen .......................................................................................................................................................................... 8<br />
2. Verdrängerpumpen .......................................................................................................................................................... 9<br />
2.1 Anwendungsbeispiele ...................................................................................................................................................... 9<br />
2.2 Datenblattauszüge ......................................................................................................................................................... 10<br />
2.2.1 Innenzahnradpumpe ............................................................................................................................................. 10<br />
2.2.2 Flügelzellenpumpe ................................................................................................................................................. 15<br />
2.2.3 Axialkolbenpumpe ................................................................................................................................................. 20<br />
2.3 Übungen ........................................................................................................................................................................ 23<br />
3. Ventile ............................................................................................................................................................................ 24<br />
3.1 Druckbegrenzungsventil ................................................................................................................................................ 24<br />
3.1.1 Datenblattauszug ................................................................................................................................................... 25<br />
3.1.2 Übungen ................................................................................................................................................................ 26<br />
3.2 Stromregelventil ............................................................................................................................................................ 27<br />
3.2.1 Datenblattauszug ................................................................................................................................................... 27<br />
3.2.2 Übungen ................................................................................................................................................................ 29<br />
3.3 Wegeventile................................................................................................................................................................... 30<br />
3.3.1 Datenblattauszug ................................................................................................................................................... 30<br />
3.3.2 Übungen ................................................................................................................................................................ 32<br />
3.4 Load-Sensing-Block ........................................................................................................................................................ 33<br />
3.4.1 Datenblattauszug ................................................................................................................................................... 33<br />
3.4.2 Übungen ................................................................................................................................................................ 36<br />
3.5 Proportionalventil .......................................................................................................................................................... 37<br />
3.5.1 Datenblattauszug ................................................................................................................................................... 37<br />
3.5.2 Übungen ................................................................................................................................................................ 39<br />
3.6 Servoventile ................................................................................................................................................................... 39<br />
3.6.1 Datenblattauszug ................................................................................................................................................... 40<br />
3.6.2 Übungen ................................................................................................................................................................ 44<br />
4. Aktoren ........................................................................................................................................................................... 44<br />
4.1 Hydromotor ................................................................................................................................................................... 44<br />
4.2 Zylinder .......................................................................................................................................................................... 48<br />
4.2.1 Laboranwendung ................................................................................................................................................... 48<br />
4.2.2 Datenblattauszug ................................................................................................................................................... 49<br />
4.3 Übungen ........................................................................................................................................................................ 56<br />
5. Komponenten und Bauteile ............................................................................................................................................ 57<br />
5.1 Hochdruckschläuche ...................................................................................................................................................... 57<br />
5.2 Hydraulikspeicher .......................................................................................................................................................... 57<br />
5.3 Filter .............................................................................................................................................................................. 58<br />
5.4 Wärmetauscher ............................................................................................................................................................. 59<br />
5.5 Übungen ........................................................................................................................................................................ 60<br />
6. Hydrostatischer Energieübertragung.............................................................................................................................. 61<br />
12.1 Hydrostatisches Getriebe (Beispiel 1) .......................................................................................................................... 62<br />
12.2 Hydrostatisches Getriebe (Beispiel 2) .......................................................................................................................... 62<br />
7. Hydraulische Lagerregelung ........................................................................................................................................... 64<br />
ANHANG ................................................................................................................................................................................... 66<br />
A1 Drehmomentsensoren ................................................................................................................................................... 66<br />
A2 Schnittmodelle ............................................................................................................................................................... 67<br />
A3 Quellenhinweise ............................................................................................................................................................. 69<br />
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1. Druckflüssigkeit<br />
In der <strong>Maschinenhalle</strong> ein HLP10 und HLP46 eingesetzt, nachfolgend exemplarische Datenblätter:<br />
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1.1 Viskositäts-Temperatur-Datenblatt<br />
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1.2 VI gem. DIN ISO 2909<br />
N<br />
L U<br />
L U<br />
( 10 ) -1<br />
VI 100 100<br />
100 VI 100<br />
100<br />
L H D<br />
0 , 00715<br />
mit<br />
lg( H)<br />
lg( U)<br />
N <br />
lg( Y)<br />
H = U =L = 40 Y = 100<br />
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Nomogramm zur Ermittlung des Viskositätsindex aus 100<br />
und 40<br />
1<br />
1 aus: Möller, U. / Boor, U.: Schmierstoffe im Betrieb, VDI-Verlag, Düsseldorf (1987)<br />
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1.3 Übungen<br />
1.1 Welche Eigenschaften und Betriebswerte lassen sich aus der Normbezeichnung HLP10 ableiten?<br />
Erklären Sie die Systematik der Abkürzung kurz und stichwortartig.<br />
1.2 Zeichnen Sie in das UBBELOHDE-WALTER-Diagramm die Viskositäts-Temperatur-Gerade für<br />
das HLP10 und das HLP46 ein (gleiche Grundöleigenschaften, gleicher VI).<br />
1.3 Bestimmen Sie überschlägig (mit Hilfe bekannter Faustformeln) die Dichte bei 65°C; nennen<br />
Sie einen Anhaltwert für das Dichte-Temperatur-Verhalten.<br />
1.4 Bestimmen Sie die dynamische Viskosität bei 40°C [mPas].<br />
1.5 Nennen Sie mindestens drei Anhaltwerte zur Beschreibung des Dichte-Druck-Verhaltens (ß,<br />
K, C) und geben Sie ein kurze Erklärung zu den Zusammenhängen.<br />
1.6 Was verstehen Sie unter<br />
Flammpunkt COC<br />
Brennpunkt<br />
Pourpoint<br />
Cloudpoint<br />
EP-Zusätze<br />
Friction-Modifier<br />
1.7 Bestimmen Sie mit Hilfe des o.g. Normauszuges den Viskositätsindex des HLP10, sowie die<br />
Steigung m der Geraden im substituierten System x=lg(T) und y=lglg(+0,8).<br />
1.8 Was verstehen Sie unter „Detergentien“ und „Dispersantien“? Welche Eigenschaften ordnen<br />
Sie den Begriffen zu?<br />
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2. Verdrängerpumpen<br />
2.1 Anwendungsbeispiele<br />
Schrägscheibenaxialkolbenverstellpumpe A4VSO von Rexroth (Druckregelung)<br />
Sekundäreinheit Typ A4VSO125DS1 (Drehmoment / Drehzahlregelung)<br />
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2.2 Datenblattauszüge<br />
2.2.1 Innenzahnradpumpe<br />
Innenzahnradpumpe PGH4:<br />
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2.2.2 Flügelzellenpumpe<br />
Verstellbare Flügelzellenpumpe PV7-16/16:<br />
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2.2.3 Axialkolbenpumpe<br />
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2.3 Übungen<br />
2.1 Suchen Sie die o.g. Pumpen in der <strong>Maschinenhalle</strong> auf und ordnen Sie diese den Versuchsständen<br />
mit Funktionsbeschreibungen und Betriebscharakteristik zu.<br />
2.2 Skizzieren Sie in einem Diagramm p = f(Q) den qualitativen Verlauf von Pumpen und Anlagenkennlinie.<br />
Wovon ist der Betriebspunkt abhängig?<br />
2.3 Bestimmen Sie für die Innenzahnradpumpe NG16 und die Axialkolbenpumpe NG40 bei max.<br />
Druck<br />
Liefergrad und<br />
Leitwert der Spaltverluste<br />
Wie ändern sich die o.g. Parameter bei abweichenden Druckbetriebswerten? Grenzen Sie<br />
Vor- und Nachteile dieser Betriebsparameter voneinander ab.<br />
2.4 Erklären und Begründen Sie die Charakteristik der Wirkungsgradkurven der Innenzahnradpumpe.<br />
Warum kommt es zu einem Wirkungsgradabfall bei höheren Drücken?<br />
2.5 Was verstehen Sie unter dem Begriff „Schluckvolumen“? Wie groß ist es bei der Innenzahnradpumpe<br />
NG16?<br />
2.6 Die Innenzahnradpumpe NG16 wird mit einem Asynchronmotor bei 50 Hz mit einer Polpaarzahl<br />
3 (= 6 Pole) ohne Getriebestufe angetrieben. Wie groß ist die Motor- bzw. Pumpendrehzahl?<br />
2.7 Leiten Sie aus einer Leistungsbilanz die Drehmomentkonstante ab und bestimmen Sie diesen<br />
für die Innenzahnradpumpe NG10 und die Axialkolbenpumpe NG40. Welches Antriebsdrehmoment<br />
muss der o.g. Elektromotor jeweils liefern, wenn der Systemdruck 250 bar betragen<br />
soll? Vergleichen Sie im Falle der Axialkolbenpumpe die Datenblattangabe mit der theoretischen<br />
Herleitung. Sind Wirkungsgrad und Spaltverluste berücksichtigt?<br />
2.8 Erklären Sie das Funktionsprinzip zur Volumenstromanpassung der verstellbaren Flügelzellenpumpe.<br />
Von welchen Parametern sind die Druckschwankungen beim dynamischen „Aufund<br />
Abregeln“ abhängig?<br />
2.9 Beschreiben Sie und grenzen Sie die o.g. Regelungskonzepte für die Pumpe voneinander ab.<br />
2.10 Was verstehen Sie unter dem „Ungleichförmigkeitsgrad“? Welche negativen betrieblichen<br />
Einflüsse können sich daraus ergeben? Mit welcher Maßnahme kann hier entgegengewirkt<br />
werden?<br />
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3. Ventile<br />
3.1 Druckbegrenzungsventil<br />
Dieses DruckBegrenzungsVentil ist bei der<br />
Primärdruckregelstation im Keller verbaut<br />
(max. 500 l/min). Das Gesamtaggregat<br />
stellt ein hydraulisches Kontantdrucknetz<br />
im mittleren Hallenbereich für unterschiedliche<br />
Prüfstände zur Verfügung.<br />
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3.1.1 Datenblattauszug<br />
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3.1.2 Übungen<br />
3.1 Erklären Sie Sinn und Funktionsweise der Vorsteuerung.<br />
3.2 In welchem Temperaturbereich ist das Ventil einsetzbar, wenn der o.g. Viskositätsbereich bei<br />
Verwendung eines HLP46 nicht verlassen werden darf.<br />
3.3 Bestimmen Sie die hydraulische Leistung, die abgesteuert wird, wenn 500 Ltr/Min bei 200<br />
bar Ventildruckdifferenz für das Mitteldrucksystem zur Verfügung gestellt werden soll.<br />
3.4 Beschreiben Sie die Systematik der Filteranforderungsklassen am Beispiel der o.g. Forderung<br />
20/18/15.<br />
3.5 Stellen Sie für die mathematische Modellbildung zur Simulation die wesentlichen dynamischen<br />
Bilanz- und Grundgleichungen für das DBV zusammen und entwerfen Sie skizzenhaft<br />
das Strukturbild als Simulationsgrundlage.<br />
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3.2 Stromregelventil<br />
3.2.1 Datenblattauszug<br />
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3.2.2 Übungen<br />
3.6 Erklären Sie die Funktionsweise und Einsatzbereiche von Stromregelventilen<br />
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3.3.1 Datenblattauszug<br />
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3.3.2 Übungen<br />
3.7 Grenzen Sie die Kolbenbauformen E und H hinsichtlich der Begrifflichkeiten „positive“ und<br />
„negative Schaltüberdeckung“ ab. Nennen Sie jeweils Vor- und Nachteile.<br />
3.8 Bestimmen Sie für die Kolbenform E bei der Durchströmung von PA und BT den<br />
Ventilwiderstand R [bar/(Ltr/Min)²].<br />
Wie großen wären die Druckverluste bei einem Durchsatz 100 Ltr/Min.<br />
Bei Verwendung eine HLP10 bei 5°C: Wie ändern sich die Druckverluste<br />
prozentual?<br />
3.9 Bei 50 Ltr/Min.: Welche Druckverluste stellen sich ein, wenn zwei baugleiche Ventile<br />
in Reihe und<br />
parallel (also mit jeweils 25 Ltr/Min.) beaufschlagt werden.<br />
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3.4 Load-Sensing-Block<br />
3.4.1 Datenblattauszug<br />
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3.4.2 Übungen<br />
3.10 Der beschriebene Load-Sensing-Block arbeitet nach den Prinzipien eines Proportionalventils<br />
in Verbindung mit einem Stromregelventil. Erklären Sie die Wirkmechanismen mit Hilfe<br />
des o.g. Datenblattauszuges<br />
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3.5 Proportionalventil<br />
Für die stufenlose Verstellung von Aktoren (Zylinder oder Motoren) kommen Servo- oder Proportionalventile<br />
zur Anwendung (vgl. hydrostatische Lageregelung). Die nachfolgenden Abbildungen zeigen<br />
Datenblattauszüge für robuste Industrieanwendungen:<br />
3.5.1 Datenblattauszug<br />
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3.5.2 Übungen<br />
3.11 Bei welcher Ventildruckdifferenz ist der Nennvolumenstrom des o.g. Proportionalventils definiert.<br />
Kennzeichnen Sie diesen Punkt im Datenblatt.<br />
3.12 Bestimmen Sie den Ventilwiderstand R [bar/(Ltr/Min)²] bei voll geöffnetem Ventil.<br />
Kontrollieren Sie die Richtigkeit und Genauigkeit des Datenblattes für 30, 50 und 100 bar<br />
Ventildruckdiffernz.<br />
3.13 Von welchen geometrischen Verhältnissen ist der Kurvenverlauf im Diagramm des Datenblattes<br />
abhängig? Warum ist hier keine lineare Charakteristik bezüglich des Sollwertes gegeben?<br />
Welche Vorteile ergeben sich aus regelungstechnischer Sicht, durch den flachen Kurvenverlauf<br />
in der Nähe des Ursprunges? Grenzen Sie die Begriffe „Stromverstärkung“ und „Druckverstärkung“<br />
voneinander ab. Was verstehen Sie darunter?´<br />
3.14 Grenzen Sie die Betriebszustände „Leerlauf“ und „Kurzschluss“ voneinander ab und beschreiben<br />
Sie diese beiden Betriebszustände anhand eines Zylinders als Verbraucher. Welche<br />
Kurve im Datenblattauszug kommt „Leerlauf“ und „Kurzschluss“ eher entgegen?<br />
3.15 Bestimmen Sie anhand des Datenblattes die Eigenfrequenz für dieses Ventil bei 100%.<br />
Kennzeichnen Sie in dem Diagramm, wie Sie den Wert gefunden haben.<br />
Von welchen Bauteilparametern ist die Eigenfrequenz abhängig.<br />
3.16 Bestimmen Sie aus dem Datenblatt den Dämpfungsgrad D und beurteilen Sie Ihr Ergebnis.<br />
Mit welchen konstruktiven Maßnahmen kann der Konstrukteur die Dämpfung beeinflussen?<br />
3.6 Servoventile<br />
Servoventile (elektro-hydraulisch vorgesteuerte Proportionalventile) ermöglichen sehr exakte<br />
Positionsregelungen. Bei geringer Eingangsleistung (elektrisches Ansteuersignal), ist es<br />
möglich eine große Ausgangsleistung zu regeln. Das Ansteuersignal wird von einem sogenannten<br />
„dither“ überlagert (engl. unruhe, verwischen, hochfrequente, überlagerte Schwingung/Zittern).<br />
Dadurch bleibt der Steuerkolben des Ventils, in einer permanenten Mikrobewegung<br />
und somit in der geringeren Gleitreibung und muss nicht erst aus der Haftreibung<br />
losbrechen (höhere Regelgüte).<br />
Servo-Wegeventil:<br />
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3.6.1 Datenblattauszug<br />
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3.6.2 Übungen<br />
3.17 Für welche Ventildruckdifferenz ist beim Servoventil der Nennvolumenstrom definiert?<br />
3.18 Bestimmen Sie den Ventilwiderstand R [bar/(Ltr/Min)²] bei voll geöffnetem Ventil.<br />
3.19 Bestimmen Sie anhand des Datenblattes die Eigenfrequenz für dieses Ventil bei 100%.<br />
Kennzeichnen Sie in dem Diagramm, wie Sie den Wert gefunden haben.<br />
Von welchen Bauteilparametern ist die Eigenfrequenz abhängig.<br />
3.20 Bestimmen Sie aus dem Datenblatt den Dämpfungsgrad D und beurteilen Sie Ihr Ergebnis.<br />
Mit welchen konstruktiven Maßnahmen kann der Konstrukteur die Dämpfung beeinflussen?<br />
4. Aktoren<br />
4.1 Hydromotor<br />
Schrägscheibenaxialkolbenpumpe/-motor LINDE HMF 35-02:<br />
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2<br />
2 http://www.linde-hydraulics.com<br />
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4.2 Zylinder<br />
4.2.1 Laboranwendung<br />
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4.2.2 Datenblattauszug<br />
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4.3 Übungen<br />
4.1 Leiten Sie Drehmomentkonstante [Nm/bar] aus einer Leistungsbilanz für den Hydromotor ab<br />
und vergleichen Sie diesen Wert mit den Datenblattangaben.<br />
4.2 Skizzieren Sie qualitativ die Kennfeldern p = f(Q) und M = f(n) für eine Axialkolbenpumpe<br />
und einen Axialkolbenmotor. Welchen Einfluss hat das verstellbare Schluckvolumen auf<br />
Drehzahl und Drehmoment des Hydromotors?<br />
4.3 Der o.g. LINDE Axialkolbenmotor der Baugröße 28 soll mit 60min -1 rotieren, mit welchem Volumenstrom<br />
ist der Motor zu beaufschlagen?<br />
4.4 In der Fluidtechnik wird versucht, mit Hilfe der „hydraulischen Induktivität“ von mechanischen<br />
Größen (Trägheitswirkung) auf hydraulische Größen umzurechnen: Im Falle<br />
translatorischer Bewegung (Zylinder) erfolgt die Herleitung über den Schwerpunktsatz der<br />
Mechanik:<br />
p<br />
m l<br />
bar N / m²<br />
kgm<br />
s²<br />
kg<br />
L trans<br />
<br />
2 <br />
Q A A <br />
<br />
5<br />
2<br />
m³ / s / s m³ / s²<br />
s²<br />
m<br />
m²<br />
<br />
Im Falle von rotatorischen Bewegungen über den Momentensatz der Mechanik:<br />
2<br />
p<br />
2 <br />
<br />
<br />
L <br />
<br />
rot<br />
J<br />
Q<br />
VH<br />
<br />
Der o.g. LINDE Axialkolbenmotor der Baugröße 28 treibt eine (hohl-)zylindrischen Walzenkörper<br />
(Breite 10 cm, Rotationsdurchmesser 80 cm, Manteldicke 1 cm, Dichte 7,85 kg/dm³)<br />
an.<br />
1 2 2<br />
J m R<br />
r <br />
2<br />
Bestimmen Sie die hydraulische Induktivität.<br />
Mit welchem Druckstoß ist nach dem o.g. Ansatz zu rechnen, wenn in der o.g. Anwendung<br />
mit 60 min -1 , die Trommel innerhalb von einer Sekunde blockiert/abgebremst wird?<br />
4.5 Als alternative Methode kann der Druckstoß mit dem Energierhaltungssatz abgeschätzt werden.<br />
Stellen Sie für die zuvor genannte Anwendung den Energierhaltungssatz zur Berechnung<br />
des Druckstoßes auf. Welche Parameter gehen hier in die Gleichung ein? Was unterscheidet<br />
die beiden Rechenansätze.<br />
4.6 Für ein Simulationsmodell des Hydromotors sind die erforderlichen Gleichungen zur Beschreibung<br />
des dynamischen Verhaltens zusammenzustellen und das Strukturbild als Grundlage<br />
für die Programmierung in MATHLAB/SIMULINK oder SCILAB darzustellen.<br />
4.7 Zylinder werden auf Knickung dimensioniert; eine außermittige Krafteinleitung ist zu vermeiden<br />
(keine Einleitung von Drehmomenten). Daraus ergeben sich maximale Belastungen<br />
ODER maximale Ausfahrlängen. Untersuchen Sie den Prüfstand hinsichtlich Einbaubedingungen<br />
und ordnen Sie dem Versuchsstand den richtigen „Knickfall gem. Datenblatt“ zu.<br />
4.8 Erklären Sie beim dem Zylinder Aufgabe und Funktion der Endlagendämpfung in der ausgeführten<br />
Form.<br />
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5. Komponenten und Bauteile<br />
5.1 Hochdruckschläuche<br />
Hochdruckschläuche werden wegen ihrer Flexibilität und dem günstigen Preis bevorzugt<br />
eingesetzt. Sie sind regelmäßig zu warten und zu kontrollieren. Bei Versagen der Schläuche<br />
wird von einem Organisationsversagen des Betreibers ausgegangen. P bezeichnet die Druckleitung<br />
(385 bar Schlauch, mit Verschraubung für die schwere Baureihe); T ist die Tankleitung;<br />
Y die Leckageleitung.<br />
Berechnung, Wartung, Betrieb und Instandhaltung siehe Begleitdokumente unter<br />
http://www.fh-flensburg.de/watter/lehre.htm#MB5<br />
5.2 Hydraulikspeicher<br />
Hoch- und Niederdruckspeicher für das Konstantdrucknetz, in Blasenspeicherbauform.<br />
Berechnung, Wartung, Betrieb und Instandhaltung siehe Begleitdokumente unter<br />
http://www.fh-flensburg.de/watter/lehre.htm#MB5<br />
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5.3 Filter<br />
Hochdruckfilter…<br />
….schützt das Servoventil vor Verunreinigungen, auf dem Filtergehäuse lastet der volle<br />
Druck.<br />
Druckfilter für Einbau in Druckleitungen Typ ABZFD<br />
Tank mit Rücklauffilter<br />
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Rücklauffilter für direkten Behälteraufbau Typ ABZFR<br />
Berechnung, Wartung, Betrieb und Instandhaltung siehe Begleitdokumente unter<br />
http://www.fh-flensburg.de/watter/lehre.htm#MB5<br />
5.4 Wärmetauscher<br />
Beide Plattenwärmetauscher befinden sich am Verbrennungsmotorenprüfstand (Lupo Motor),<br />
es gibt weitere. links: Kühlwasser / Hallenkühlwassersystem rechts: Kraftstoffrücklaufkühlung<br />
/ Hallenkühlwassersystem.<br />
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5.5 Übungen<br />
5.1 Für eine Anwendung sollen 25 Ltr/Min. durch Schlauchleitungen zugeführt werden.<br />
Als Kompromiss zwischen minimalen Druckverlusten und effizientem Stofftransport<br />
wird eine Strömungsgeschwindigkeit von 2 m/s gewählt. Welche Nennweite wäre zu<br />
wählen?<br />
5.2 Für den zuvor genannten Öltransport bei 2 m/s sind die Druckverluste eines HLP46<br />
bei 0°C und bei 50°C in einem 10-m-Schlauch mit NW 10 mm zu berechnen. Um welchen<br />
Faktor ändern sich die Druckverluste?<br />
5.3 Der Schlauch wird durch ein Stahlrohr ersetzt: Länge 10m, Nennweite 10 mm, Wandstärke<br />
2 mm. Bestimmen Sie das Ersatzkompressionsmodul dieser Rohrleitung und<br />
vergleichen Sie es mit dem Kompressionsmodul des Öles sowie dem Elastizitätsmodul<br />
von Stahl.<br />
5.4 Nennen Sie mögliche und sinnvolle Anwendungsbereiche von Hydraulikspeichern;<br />
welche Bauformen kennen Sie? Nennen Sie Vor- und Nachteile der Bauformen.<br />
5.5 Ein Hydraulikspeicher mit 4 Ltr. Fassungsvermögen ist mit 40 bar Stickstoff vorgespannt.<br />
Welche Ölmengen wird bei 100 bzw. 200 bar in diesem Speicher aufgenommen.<br />
Berechnen Sie für isotherme und adiabate Auslegung. Wie groß ist die Differenz?<br />
Bei welchen betrieblichen Zuständen ist welche Auslegungsmethode sinnvoll<br />
und richtig?<br />
5.6 Wärmetauscher führen die entstandene Verlustwärme ab. Stellen Sie für eine Druckbegrenzungsventil<br />
eine Energiebilanz auf und berechnen Sie den Temperaturanstieg<br />
pro 100 bar an einem allgemeinen Druckbegrenzungsventil. Welche hydraulische<br />
Leistung wird in Wärme umgesetzt, wenn 20 Ltr/Min bei 200 bar abgedrosselt werde?<br />
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6. Hydrostatischer Energieübertragung<br />
Am Verbrennungsmotorprüfstand wird die chemisch gebundene Energie in Rotationsenergie<br />
gewandelt, die Prüfstandslast ist eine Schrägscheibenaxialkolbeneinheit in Sekundärregelung.<br />
Dort wird die Energie in hydraulische Energie gewandelt (Volumenstrom / Druck).<br />
Im Keller steht eine „Konstantdruckregelstation“, dort wird die hydraulische Energie zurück<br />
in rotatorische gewandelt. Diese treibt dann eine E-Maschine an, sodass dann elektrischer<br />
Strom ins Netz eingespeist wird (generatorische Betrieb).<br />
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12.1 Hydrostatisches Getriebe (Beispiel 1)<br />
Die schwarzen lackierten Komponenten stellen ein hydrostatisches Getriebe dar, bestehend<br />
aus Axialkolbenpumpe in Schrägscheiben Bauform (mit Steuerelektronik), sowie verstellbarer<br />
Motor in Schrägachsenbauform, je nach Druckniveau liegt die umgesetzte Leistung bei<br />
ca. 50kW.<br />
12.2 Hydrostatisches Getriebe (Beispiel 2)<br />
Experimentelles Kleingetriebe mit Saugdrosselung an der Radialkolbenpumpe (umgesetzte<br />
Leistung ca. 5kW)<br />
Hier sehen wir den kleinsten, im Labor applizierten Axialkolbenmotor in Schrägachsenbauform<br />
der Firma VICKERS mit 1,5 cm 3 (eingesetzt in Flugzeugen), sowie eine BOSCH Common-<br />
Rail Einspritzpumpe (bei dieser kann man nach der Gehäuseform nur erahnen, dass es sich<br />
um eine Radialkolbenpumpe mit drei Verdrängern handelt).<br />
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Beispiele für animierte hydrostatische Antriebe von SAUER DANFOSS unter<br />
http://www.fh-flensburg.de/watter/lehre.htm<br />
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7. Hydraulische Lagerregelung<br />
Die hydraulische Lagerregelung wird oft zur Positionierung eines Arbeitsgerätes eingesetzt.<br />
Nachfolgende Abbildung zeigt ein Anwendungsbeispiel von BOSCH REXROTH:<br />
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Beispiele für Lageregelungen sind sich in der <strong>Maschinenhalle</strong><br />
der „Hydropulser“ ein werkstoffkundlicher Prüfstand: Der hydraulische Arbeitszylinder<br />
ist geeignet Zug- / Druckkräfte auf eine Probe zu übertragen und kann entweder<br />
weg- oder kraftgeregelt betrieben werden.<br />
<br />
Des Weiteren sind die lagegeregelten Verschwenkungen in den Gehäusen der Axialkolbenschrägscheibenaggregate<br />
zu nennen, worüber das Schluckvolumen verstellt<br />
wird:<br />
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ANHANG<br />
A1 Drehmomentsensoren<br />
Drehmomenten Sensoren in Wellen- oder Flanschbauform.<br />
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A2 Schnittmodelle<br />
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A3 Quellenhinweise<br />
[1] Watter, Holger: Hydraulik und Pneumatik – Grundlagen und Übungen – Anwendungen und<br />
Simulation (3. Auflage), Springer-Vieweg, Wiesbaden, 2013.<br />
[2] Watter, et al: http://www.fh-flensburg.de/watter/lehre.htm, Stand 11/2013.<br />
[3] Datenblätterauszüge von BOSCH REXROTH; www.boschrexroth.de, Stand 11/2013<br />
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