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Systemarchitekturen und Anwendungsgebiete

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Hydraulik – Fluid-Mechatronik

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Zusammenfassung

Die hydraulische Antriebstechnik bietet eine Vielzahl von Möglichkeiten, hydraulische Leistung bereitzustellen und zu steuern. Je nach Aufgabenstellung, Anwendungsgebiet und Leistungsklasse kommen dabei unterschiedliche Systemarchitekturen zum Einsatz. Das vorliegende Kapitel liefert der Leserin/dem Leser einen Überblick über die wichtigsten Systemarchitekturen, die in stationär- und mobilhydraulischen Anlagen und Maschinen anzutreffen sind und leistet Hilfestellung bei der Bewertung und Auswahl von Hydrauliksystemen. Im Zuge einer Systematisierung werden vier Grundstrukturen definiert, die sich hinsichtlich der Art ihrer Leistungssteuerung und der Art ihres Systemdruckverhaltens unterscheiden. Für jede Grundstruktur werden typische Aufbauten, Einsatzgebiete, statische Betriebsgrößen sowie das dynamische und energetische Verhalten beleuchtet. Ein Ausblick auf die technologische Weiterentwicklung von Ventilsteuerungen mithilfe von getrennten Steuerkanten wird am Ende des Kapitels gegeben.

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Notes

  1. 1.

    Die dargestellte Systematik stützt sich auf eine von Backé eingeführte Systematik [1, 2], die sich vielseitig bewährt hat und eine klare Zuordnung von einfachen Grundschaltungen ermöglicht. Bei der Systematik von Backé wird in ‚Widerstandssteuerung‘ und ‚Verdrängersteuerung‘ sowie in ‚aufgeprägter Systemdruck‘ und ‚aufgeprägter Volumenstrom‘ unterschieden. Bei komplexeren Antriebsarchitekturen, wie sie beispielsweise in der Mobilhydraulik anzutreffen sind, kann jedoch häufig keine eindeutige Zuordnung nach dieser Systematik vorgenommen werden, da hier Mischformen von ‚aufgeprägter Systemdruck‘ und ‚aufgeprägter Volumenstrom‘ vorzufinden sind. Mit der Einführung der Kategorien ‚lastunabhängiger Systemdruck‘ und ‚lastabhängiger Systemdruck‘ anstelle von ‚aufgeprägter Systemdruck‘ und ‚aufgeprägter Volumenstrom‘ ist nach Ansicht der Autoren eine eindeutigere und einfachere Einordnung gängiger Hydraulikschaltungen möglich.

  2. 2.

    Bei Variante a gestaltet sich die Kombination mit einem Hydrospeicher ebenso vorteilhaft, um Leistungsspitzen zu decken und den Systemdruck zu stabilisieren und zu glätten.

  3. 3.

    im Sinne einer Verstellpumpe oder eine drehzahlveränderbaren Konstantpumpe.

  4. 4.

    Es liegt nahe, die Höhe der Volumenströme, die mit symmetrischen und asymmetrischen Ventilsteuerkanten zum Zylinder gefördert werden können, zu vergleichen. Dieser Vergleich hinkt jedochdahin gehend, dass bei asymmetrischen Ventilen gewissermaßen zwei verschiedene „Ventilgrößen“ auf einem Schieber verbaut werden. Wird der größere Steuerkantenquerschnitt als (technologisch naheliegende) Referenz gewählt, geht mit der Steuerkantenanpassung eine Verringerung des maximalen Volumenstroms um den Faktor \( \sqrt {\left( {1 + \varphi^{3} } \right)/\left( {\beta^{2} + \varphi^{3} } \right) } \) einher. Bei \( \varphi = \beta = 2 \) hat dieser Faktor den Wert 0,866.

  5. 5.

    In Anlehnung an die VDI-Richtlinie VDI 2727 „Lösung von Bewegungsaufgaben mit Getrieben“ Blatt 1 wird der Begriff „Getriebe“ als Funktionsglied verstanden, welches die Bewegungsgrößen an seinen Ein- und Ausgängen verknüpft. Die Übersetzung ist als Quotient aus Aus- und Eingangsgröße definiert, also bei rotativen Abtriebsgliedern aus Aus- und Eingangsdrehzahl bzw. Aus- und Eingangsdrehmoment und bei linearen Abtriebsgliedern aus Aktorgeschwindigkeit und Eingangsdrehzahl bzw. Aktorkraft und Eingangsmoment.

  6. 6.

    unter Annahme gleicher Federsteifigkeiten auf beiden Seiten (vgl. Gl. 10.23).

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Authors and Affiliations

  1. Dresden, Deutschland

    Sebastian Michel, Jan Lübbert & André Sitte

  2. Institut für Mechatronischen Maschinenbau/Professur für Fluid-Mechatronische Systemtechnik (Fluidtronik), Technische Universität Dresden, Dresden, Deutschland

    Jürgen Weber

Authors
  1. Sebastian Michel
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  2. Jan Lübbert
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  3. André Sitte
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  4. Jürgen Weber
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Corresponding author

Correspondence to Sebastian Michel .

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Editors and Affiliations

  1. Großenhain, Sachsen, Germany

    Norbert Gebhardt

  2. Institut für Fluidtechnik, TU Dresden Institut für Fluidtechnik, Dresden, Germany

    Jürgen Weber

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Michel, S., Lübbert, J., Sitte, A., Weber, J. (2020). Systemarchitekturen und Anwendungsgebiete. In: Gebhardt, N., Weber, J. (eds) Hydraulik – Fluid-Mechatronik. Springer Vieweg, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-60664-3_10

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  • Publisher Name: Springer Vieweg, Berlin, Heidelberg

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  • Online ISBN: 978-3-662-60664-3

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