Ölhydraulik

I. Einführung.- 1. Hundert Jahre hydrostatischer Antrieb.- 2. Vorbemerkung über einige Grundbegriffe der Ölhydraulik und ihre zweckmäßige Bezeichnung.- 3. Die wichtigsten Anwendungsgebiete der Hydraulik und Entwicklungstendenzen.- 4. Technische Vorteile hydraulischer Antriebe.- 5. Wirtschaftlichkeit hydraulischer Antriebe.- 6. Richtlinien für den Konstrukteur von Maschinen mit hydraulischen Antrieben.- a) Die richtige Zusammenarbeit zwischen Maschinenbauer und Hydraulikingenieur.- b) Aufgabenstellung.- c) Betriebsverhältnisse.- d) Funktion der Arbeitszylinder.- e) Anforderungen an die Steuerorgane.- f) Pumpe und Pumpenantrieb.- g) Beispiele für häufig auftretende Entwicklungsschwierigkeiten.- ?) Entwicklung des hydraulischen Antriebes einer Bahnbaumaschine.- ?) Hydraulischer Antrieb für einen Schwenkschaufellader.- II. Projektierung hydraulischer Antriebe.- III. Physikalische Grundlagen der Hydraulik.- 1. Hydrostatik.- 2. Hydrodynamik.- a) Energiegleichung und Bernoullische Gleichung.- b) Die stationäre Strömung durch zylindrische Rohre.- ?) Laminare Strömung in zylindrischen Rohren.- Die Anlaufstrecke.- Druckabfall im laminaren Einlauf.- ?) Turbulente Strömung in geraden zylindrischen Rohren.- Grenzschicht.- c) Druckverluste in Drosseln, Rohrerweiterungen, Krümmern, usw.- d) Drosselstrecken, Labyrinthdichtung.- e) Leckverluste in Zylindern und Steuerschiebern (Laminare Strömung im Ringspalt).- f) Grundlagen der nicht stationären Flüssigkeitsströmung.- ?) Die Eulersche Bewegungsgleichung.- ?) Die Kontinuitätsgleichung.- g) Die Zähigkeit der Hydraulikflüssigkeiten.- ?) Einfluß von Temperatur und Druck auf die Zähigkeit der Öle.- ?) Der Stockpunkt.- 3. Thermodynamik.- a) Der zeitliche Verlauf von Erwärmung und Abkühlung.- b) Der Wärmeübergang vom Öl an die Umgebung.- c) Berechnung der Öltemperatur.- d) Der zeitliche Temperaturverlauf unter Berücksichtigung der Wärmeabfuhr.- e) Wärmeausdehnung von festen Körpern und Flüssigkeiten.- ?) Die Ausdehnung fester Körper.- ?) Wärmeausdehnung des Öls.- 4. Das spezifische Gewicht und die Dichte der Hydraulikflüssigkeiten.- 5. Einfluß der Zusammendrückbarkeit der Flüssigkeiten auf das Verhalten hydraulischer Anlagen.- 6. Bedeutung der Elastizität von Zylindern und Rohrleitungen für die Kolbenbewegung.- IV. Die Elemente hydraulischer Antriebe.- 1. Sehaltsymbole.- 2. Druckölpumpen.- a) Zahnradpumpen.- Druckentlastung von Zahnradpumpen.- Richtlinien für die Prüfung von Zahnradpumpen.- b) Schraubenpumpen.- Berechnung der Fördermenge.- c) Zellenpumpen.- d) Kolbenpumpen.- ?) Kolbenpumpen mit Ventilsteuerung.- Zweistufige Pumpenaggregate mit Eilgangszahnradpumpe und ventilgesteuerten Hochdruckpumpen.- ?) Radialkolbenpumpen.- ?) Axialkolbenpumpen.- ?) Steuerung und Regelung der Axialkolbenpumpen.- a) Steuerung durch mechanischen Antrieb des Pumpengehäuses.- b) Automatische Regelung von Axialkolbenpumpen.- 3. Motoren und Getriebe.- a) Getriebe mit Zahnradmotoren.- b) Getriebe mit Zellenmotoren mit äußerer Beaufschlagung.- c) Zellengetriebe mit innerer Beaufschlagung.- d) Radialkolbenmotoren und Getriebe.- e) Axialkolbengetriebe.- Charakteristische Unterschiede zwischen offenem und geschlossenem Kreislauf.- Der offene Kreislauf.- Der geschlossene Kreislauf mit unveränderlicher Stromrichtung in der Druckölpumpe.- Der geschlossene Kreislauf mit veränderlicher Stromrichtung in der Druckölpumpe.- 4. Arbeitszylinder.- a) Funktionsmöglichkeiten der Arbeitszylinder.- b) Befestigungsmöglichkeiten von Arbeitszylindern.- c) Hubendebremsen.- d) Teleskopzylinder.- e) Zylinderdichtungen.- f) Reibungsverluste und Wirkungsgrad von Arbeitszylindern.- g) Die einzelnen Bauteile der Zylinder.- ?) Zylindermantel und Kolben.- ?) Kolbenstange und Kolbenstangenführung.- ?) Schmutzabstreifer und Faltenbälge.- h) Konstruktive Gestaltung der Zylinder für verschiedene Betriebsdrücke.- i) Richtlinien für den Einbau von Arbeitszylindern.- 5. Rohrleitungen, Schläuche und Rohrverbindungen.- a) Rohrleitungen.- ?) Richtlinien für die Wahl des Rohrdurchmessers mit Rücksicht auf die in den Rohrleitungen entstehenden Druckverluste.- ?) Einfluß von Preis und Gewicht auf die Wahl der zweckmäßigsten Rohrabmessungen.- ?) Richtlinien für die Wahl der Wandstärke mit Rücksicht auf die Beanspruchung der Rohre durch den Öldruck.- b) Schlauchleitungen.- c) Rohr- und Schlauchverbindungen.- 6. Blockverbindungen, Plattenaufbau und Weichdichtungen.- 7. Ventile und Regelorgane.- a) Drosseln und Drosselventile.- b) Druckbegrenzungsventile.- c) Reduzierventile.- d) Folgeventile und Entlastungsventile.- e) Abschaltventile.- f) Eilgangventile.- g) Rückschlagventile.- h) Drosselrückschlagventile.- i) Gesteuerte Rückschlagventile.- k) Stromregler.- Richtlinien für die Verwendung von Stromreglern.- Stromteiler.- Stromregler ohne Drosselelemente.- l) Wegeventile.- ?) Grundbegriffe und Überblick über die verfügbaren Ausführungsformen.- ?) Betätigungsarten.- ?) Zur Auswahl zweckentsprechender Ventiltypen für die Lösung bestimmter charakteristischer Aufgaben.- ?) Innerer Aufbau und Kanalführung in Drei- und Vierwegeventilen.- ?) Magnetventile.- Der Magnet.- Spannung und Anschluß der Magnete.- Direktgesteuerte Magnetventile.- Vorgesteuerte Magnetventile.- ?) Funktion und Schaltsymbole für die Kanalführung im Inneren verschiedener vorgesteuerter Magnetventile.- ?) Schaltgeschwindigkeiten und zulässige Schaltzahlen.- ?) Anpassung eines Ventils an verschiedenartige Aufgaben durch Baukastensystem für verschiedene Betätigungsarten.- ?) Die Strömungswiderstände in Wegeventilen.- ?) Die Bedeutung der Überdeckung für die Funktion der Mehrwegeschieber.- ?) Regelung der Stromstärke durch Schieber für Feinsteuerung.- ?) Statische und dynamische Kräfte auf den Steuerkolben.- Statische Druckbelastung in axialer und radialer Richtung.- Impulskräfte durch die Flüssigkeitsströmung.- ?) Leckölverluste in Wegeventilen.- ?) Ventilkombinationen.- 8. Filter.- Spaltfilter.- Siebfilter.- Sintermetallfilter.- Mikrofilter.- Magnete und Magnetfilter.- 9. Speicher.- a) Aufgaben des Speichers.- ?) Speicher für Anlagen mit stark wechselndem Druckölbedarf.- ?) Speicher zur Erzeugung von Eilgangsbewegungen.- ?) Verwendung von Speichern als hydropneumatische Federn.- ?) Aufrechterhaltung eines konstanten Druckes in einem Netz.- ?) Ausgleich der durch Temperaturschwankungen verursachten Druckunterschiede.- ?) Aufnahme von Druckstößen und Schwingungen.- b) Auswahl von Speichertype und -größe.- ?) Richtlinien für die Wahl der Speicherabmessungen.- ?) Verschiedene Speichersysteme und ihre charakteristischen Eigenschaften.- ?) Berechnung des erforderlichen Speicherinhaltes.- ?) Richtlinien für die Füllung und Inbetriebnahme von Speichern.- 10. Ölbehälter.- a) Das erforderliche Fassungsvermögen des Ölbehälters.- b) Richtige Gestaltung der Öffnungen für die Reinigung des Behälters und richtige Lage der Rohranschlüsse.- c) Umlenkflächen.- d) Richtige Gestaltung und Lage der Ölrücklaufleitung.- e) Ölniveauanzeiger und Signalgeräte.- f) Entlüftungsstutzen.- g) Richtige Lage des Öleinfüllrohres und Einfüllsiebes.- h) Verwendung von ölbeständigem Material.- i) Hilfsmittel zur Geräuschdämpfung.- k) Magnetpfropfen.- l) Ölkühler und Ölheizung.- m) Pumpenantrieb und ,,Hydraulikaggregate".- n) Hochbehälter.- 11. Manometer und Druckmessung.- a) Manometer.- b) Druckschalter.- V. Häufig verwendete Schaltgruppen in hydraulischen Anlagen.- 1. Einfachste Schaltungen zur Kraftübertragung.- 2. Eilgangschaltungen.- 3. Schaltungen für Speicher.- 4. Programm- und Folgeschaltungen.- 5. Sperrkreisschaltungen.- 6. Schaltungen zur Steuerung mehrerer Arbeitszylinder.- 7. Schaltungen für Stromregler.- 8. Schaltungen für die Verwendung verschiedener Arbeitsdrücke.- 9. Gleichlaufschaltungen.- a) Mechanische Kopplung.- b) Mechanische Rückkopplung.- c) Drosselventile.- d) Je eine Pumpe oder je ein Pumpenzylinder für jeden Arbeitszylinder.- e) Stromregler.- f) Stromteiler.- g) Hintereinanderschalten mehrerer Arbeitszylinder.- h) Mechanisch gekoppelte Ölmotoren.- i) Meßzylinder.- k) Gleichlaufsteuerungen durch elektrische Kontakte.- 10. Fernsteuerung von Wegeventilen.- VI. Auswahl einer geeigneten Hydraulikflüssigkeit.- 1. Mineralöle.- 2. Synthetische Flüssigkeiten.- Zum Begriff der ,,Brennbarkeit".- Maßnahmen bei der Umstellung von Mineralöl auf nicht brennbare Flüssigkeiten.- Betriebsüberwachung von Anlagen mit nicht brennbaren Flüssigkeiten auf Wasserbasis.- 3. Wasser und Wasseremulsionen.- VII. Wartung und Instandhaltung hydraulischer Antriebe.- 1. Richtlinien für die Planung hydraulischer Antriebe mit Rücksicht auf die Wartungsmöglichkeiten.- 2. Öl und Ölwechsel.- 3. Entlüftung.- 4. Suchen und Beheben von häufig auftretenden Störungen.- VIII. Druckstöße in Rohrleitungen hydraulischer Antriebe.- 1. Druckstöße durch Verzögerung der strömenden Flüssigkeitssäule.- 2. Druckstöße durch Verzögerung von Pumpe und Antriebsmotor.- 3. Einfluß der Funktion des Sicherheitsventils auf die Ausbildung von Druckstößen.- 4. Die wichtigsten Schwingungserscheinungen in Druckleitungen.- 5. Oszillogramm des Öldruckes in einer Druckleitung.- IX. Druckluft als Energiequelle hydraulischer Antriebe.- 1. Fernsteuerung von Wegeventilen durch Druckluft.- 2. Luftzylinder mit Ölbremse.- 3. Hydropneumatische Vorschubeinheiten ohne Druckübersetzer.- 4. Vorschubeinheiten mit Druckübersetzern.- 5. Gleichzeitige Verrichtung von vier Arbeitsgängen durch parallellaufende Vorschubeinheiten mit automatischem Arbeitsablauf.- 6. Druckluft-Hydraulikpumpen.- 7. Pneumohydraulischer Antrieb für Waggonkipper.- 8. Richtlinien für die Wahl zwischen hydraulischen und pneumatischen Antrieben.- X. Beispiele hydraulischer Antriebe aus allen Industriezweigen.- 1. Antrieb von Betonmischern.- 2. Windenantrieb.- 3. Kran mit hydrostatischem Antrieb von Winde, Wippe und Schwenkwerk.- 4. Spritzgußmasehinen.- 5. Pfannenkipper.- 6. Hydrostatischer Walzwerkantrieb.- 7. Antrieb eines Kühlrades für Walzwerke.- 8. Rohrprüfanlage.- 9. Erdölbohranlagen.- a) Das Grundprinzip moderner Bohranlagen.- b) Beispiel eines hydrostatischen Antriebes für Spill und Drehtisch.- 10. Waggonkipper.- 11. Vielspindelbohrmaschine.- 12. Betonförderpumpe.- 13. Gesteinsbohrmaschine.- 14. Schwebetischpresse.- 15. Ziehpresse.- 16. Kunststoffpresse mit stufenweiser Regelung des Hochdruckförder-Stromes.- 17. Radialbohrmaschine.- 18. Cellophanimprägniermaschine.- 19. Haupt- und Hilfsantrieb für eine Transparentpapiermaschine.- XI. Propellerantrieb durch hydrostatische Getriebe.- 1. Antrieb des Lüfters von Verbrennungsmotoren.- 2. Antrieb von Gebläsen mit regelbarer Drehzahl.- 3. Hydrostatischer Antrieb von Schiffsschrauben.- XII. Hydrostatische Antriebe für Fahrzeuge.- 1. Der hydrostatische Antrieb für Transportfahrzeuge.- 2. Hydrostatischer Fahrzeugantrieb für ortsbewegliche Maschinen mit hydraulischer Betätigung verschiedener Arbeitsbewegungen.- XIII. Langlebige Produktionsmittel durch Verknüpfung hydraulischer Elemente und mechanischer Normbauteile.- XIV. Die Bedeutung hydraulischer Antriebe für die Automatik.- Literatur.