Hydraulische Antriebe (4): Grundschaltungen (1) 01.03.2011, 10:19

Grundschaltung, Vorschaubild

Eine Hydropumpe betätigt einen einfach wirkenden Arbeitszylinder. Was geschieht beim Ein- und Ausfahren der Kolbenstange? Wie stellt man die Situation mit Hydrauliksymbolen dar?

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Hydraulische Antriebe (4):

Steuerung eines Arbeitszylinders mit einem 3/3-Wegeventil  

Vorbemerkung
Wir behalten die alten Anschlussbezeichnungen am Wegeventil bei: P für Pumpenanschluss, T für Tankanschluss, A, B, C ... für die Arbeitsanschlüsse. Diese Kennzeichnung erscheint uns verständlicher und praktischer als die in der neuen Norm vorgeschriebenen Ziffern 1, 2, 3 usw. bzw. 12, 13 usw. für die Steuerleitungen.

Schaltung mit 3/3-Wegeventil

Das Gewicht FG soll angehoben und abgesenkt werden. In der gezeichneten Schaltstellung fördert die Pumpe das Öl über die Umlaufstellung im 3/3-Wegeventil zum Tank zurück.

Schaltplan 3/3-Wegeventil

Kolben fährt aus
Schaltstellung »rechts«: Kolben fährt gegen die Belastung FG aus. Wird das Wegeventil während des Ausfahrens in die Mittelstellung geschaltet, bleibt der Kolben stehen, weil P und A nicht verbunden sind. Die Halteposition kann jederzeit geschaltet werden. Bei Belastung der Kolbenstange während des Haltens besteht die Gefahr eines langsamen Absinkens der Last durch Lecköl im Wegeventil.

(Anmerkung: Schaltstellung »rechts« heißt: Das Wegeventil ist nach rechts geschaltet. Schaltstellung »links« heißt: Das Wegeventil ist nach links geschaltet.)

Kolben fährt ein
Schaltstellung »links«: Der von der Pumpe kommende Ölstrom fließt über das Wegeventil direkt zum Tank. An der Verzweigung fließen der Pumpenstrom und das aus dem kolbenseitigen Raum des Hydrozylinders zurück fließende Öl zusammen und strömen in den Tank. Der am Druckanschluss der Pumpe gemessene Öldruck setzt sich zusammen aus den Druckverlusten im Wegeventil und in der Rohrleitung.

Eine mögliche, aber weniger gute Lösung für die vorige Aufgabe wäre eine

Schaltung mit 3/2-Wegeventil.

Wir wissen es schon: 3/2-Wegeventile haben drei Anschlüsse und zwei Schaltstellungen. Stets ist zu beachten: Die Leitungsanschlüsse werden nur an einer Schaltstellung gezeichnet.

Schaltplan 3/2-Wegeventil

In der Schaltstellung »rechts« fördert die Pumpe Öl auf die Kolbenseite; die Kolbenstange überwindet beim Ausfahren die Last FG. Nach Erreichen der Endlage (= Halteposition) steigt der Druck in der Druckleitung schnell an. Erreicht er den am Druckbegrenzungsventil eingestellten Wert, dann öffnet dieses und der gesamte von der Pumpe geförderte Ölstrom strömt durch das Druckbegrenzungsventil zum Tank. Dabei wird die von der Pumpe an das Öl übertragene Energie in Wärme umgewandelt. Die Halteposition ist also durch hohe Energieverluste gekennzeichnet, die zudem eine starke Erwärmung des Druckbegrenzungsventils zur Folge haben.

Für die gezeichnete Schaltstellung »links« gilt das beim 3/3-Wegeventil Gesagte: Der Kolben fährt unter dem Federdruck ein. Der von der Pumpe kommende Ölstrom fließt über das Wegeventil direkt zum Tank. An der Verzweigung fließen der Pumpenstrom und das vom kolbenseitigen Raum des Zylinders zurück kommende Öl zusammen und strömen in den Tank. Der am Druckanschluss der Pumpe gemessene Öldruck setzt sich zusammen aus den Druckverlusten im Wegeventil und in der Rohrleitung.

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Grundsätzliches zum Thema siehe auch »Hydraulische Antriebe: Grundaufbau «
Im Beitrag »Tipps für Lehrer« finden Sie Vorschläge zur schulischen Behandlung von Grundschaltungen.

In einem weiteren Beitrag stellen wir das Stromregelventil vor und dazu einen einfachen Schaltplan.

Die Berechnung von Kolbenkräften finden Sie unter Hydraulik (1): Kolbenkräfte
Die Berechnung von Kolbengeschwindigkeiten finden Sie unter Hydraulik (3): Durchflussgeschwindigkeit