Hydrauliksystem

Was ist ein Hydrauliksystem?

Ein Hydrauliksystem ist eine Vorrichtung, die hydraulischen Druck zur Umwandlung oder Übertragung von Leistung in Antriebskraft nutzt.

Konkret wird eine Hydraulikpumpe von einem Elektromotor oder einem Verbrennungsmotor angetrieben und der daraus resultierende Druck treibt einen Hydraulikzylinder oder einen Hydraulikmotor an. Hydrauliksysteme können mit geringem Aufwand eine große Leistung erbringen und sind daher platzsparend und sehr temperaturbeständig.

Aufgrund dieser Eigenschaften werden sie in einer Vielzahl von Produkten eingesetzt, z. B. in schweren Fahrzeugen und Industriemaschinen und unterstützen die Industrie.

Anwendungen von Hydrauliksystemen

Hydrauliksysteme werden in einem breiten Spektrum von Anwendungen eingesetzt, von Fahrzeugen bis hin zu Werkzeugmaschinen:

1. Fahrzeugbezogen

Im Fahrzeugbereich wird die Hydraulik hauptsächlich in großen Fahrzeugen eingesetzt. Das liegt daran, dass Arbeiten, die viel Kraft erfordern, mit wenig Kraft erledigt werden können:

• Baumaschinen (Schaufeln, Planierraupen, Lkw-Spuren, etc.)
• Industriefahrzeuge (Gabelstapler, Betonmischer, Muldenkipper, etc.)
• Landmaschinen (Traktoren, Mähdrescher, etc.)

2. Industriemaschinen

Hydrauliksysteme werden auch in vielen Produktionsbereichen eingesetzt:

• Eisen- und Stahlerzeugungsmaschinen (z. B. hydraulische Roheisenöffner)
• Werkzeugmaschinen (Drehbänke, Fräsmaschinen, Bohrmaschinen, Bearbeitungszentren, etc.)
• Antriebsquellen für Spritzgießmaschinen
• Schmiedemaschinen
• Schwingungsisolatoren für Gebäude (z. B. Öldämpfer)
• Stromerzeugungsanlagen (z. B. hydraulische Servoantriebe)
• Tunnelbohrmaschinen
• Präzisionszahnradpumpen
• Prüfeinrichtungen (z. B. dreidimensionale große Rütteltische, Belastungsprüfmaschinen, Federprüfmaschinen)

Funktionsweise der Hydrauliksysteme

Hydrauliksysteme beruhen auf dem Pascal’schen Prinzip, das besagt, dass eine ruhende Flüssigkeit den gleichen Druck in jede Richtung übertragen kann. Das Pascal’sche Prinzip besagt, dass die zur Aufrechterhaltung des Drucks erforderliche Kraft umgekehrt proportional zur Querschnittsfläche ist, wenn die Querschnittsfläche eines Rohrs unterschiedlich ist.

Als Beispiel wird der folgende Fall erläutert:

• Druck: 1,0 MPa
• Querschnittsfläche am Eingang: 10 cm²
• Querschnittsfläche am Ausgang: 100 cm²

In diesem Fall sind die folgenden Kräfte erforderlich, um den gleichen Druck aufrechtzuerhalten:

• Erforderliche Kraft am Eingang: 100 kg
• Kraft am Ausgang: 1000 kg

Wie oben beschrieben, kann durch die Anwendung des Pascal’schen Prinzips eine große Leistung mit einer kleinen Eingangsleistung erzielt werden. Es wird in Hydrauliksystemen sowie in Autobremsen und hydraulischen Wagenhebern verwendet.

Der Mechanismus eines Hydrauliksystems sieht folgendermaßen aus:

1. Die Kraft eines Motors oder einer anderen Quelle treibt die Hydraulikpumpe an.
2. Im Öl, das aus der Hydraulikpumpe austritt, wird Druck erzeugt.
3. Das unter Druck stehende Öl wird durch den Hydraulikregler gesteuert und dann an die Hydraulikzylinder und -motoren weitergeleitet.
4. Die Hydraulikzylinder und -motoren wandeln die Energie der Flüssigkeit in kinetische Energie um.

Lineare Bewegungen können durch den Hydraulikzylinder und Rotationsbewegungen durch den Hydraulikmotor umgesetzt werden. Das vom Hydrauliksystem abgelassenen Öl fließt ebenfalls in den Öltank zurück. Es wird dann von der Hydraulikpumpe wieder abgegeben, wenn erneut Energie benötigt wird.

Aufbau des Hydrauliksystems

Das Hydrauliksystem besteht aus den folgenden drei Komponenten: dem Hydrauliköltank, den Manometern und anderen Zusatzgeräten, den Armaturen und den Hydraulikschläuchen:

• Hydraulischer Druckgenerator
  Es handelt sich um die Einrichtung, die die dem Öl beizumischende Energie erzeugt (hauptsächlich die Hydraulikpumpe).
• Hydraulische Antriebseinheit 
  Es handelt sich um die Geräte, die das von der Pumpe geförderte Drucköl in Energie umwandeln (Hydraulikzylinder, Hydraulikmotoren, Lamellenmotoren, Plungermotoren).
• Hydraulisches Steuergerät
  Es handelt sich um das Gerät, das den von der Hydraulikpumpe abgegebenen Druck und die Fördermenge regelt (Überdruckventil, Wegeventil, Stromregelventil).

Außerdem gibt es vier Arten von Hydraulikpumpen:

• Zahnradpumpen
  Pumpen, die die ineinander greifenden Teile der Zahnräder für den Transport nutzen.
• Flügelzellenpumpen
  Pumpen, die das Volumen und die Förderung mit Hilfe mehrerer Platten verändern.
• Kolbenpumpen
  Pumpen, die das Volumen eines Zylinders durch Hin- und Herbewegen eines Kolbens verändern und fördern.
• Schraubenpumpe
  Pumpen, die die Drehung einer Schraube zum Fördern nutzen.

Weitere Informationen zu Hydrauliksystemen

1. Vorteile der Hydrauliksysteme

• Einfache Konstruktion im Vergleich zu mechanischen oder elektrischen Systemen
• Kompakt und leistungsfähig
• Können durch einfache Änderung des Versorgungsstroms zum Zylinder gesteuert werden, so dass kein Getriebe erforderlich ist
• Überdruckventil verhindert Überlastung
• Energie kann gespeichert werden
• Geringe Vibration
• Hohe Temperaturbeständigkeit und Langlebigkeit

Hydrauliksysteme können in einer Vielzahl von Umgebungen eingesetzt werden, auch in beengten Räumen und bei hohen Temperaturen.

2. Nachteile der Hydrauliksysteme

• Sie sind anfällig für Öllecks, Rost und Ablagerungen.
• Das Hydrauliköl muss auf Verschmutzung und Verschlechterung kontrolliert werden.
• Die Effizienz der Maschine hängt von der Temperatur des Hydrauliköls ab.

Wenn Hydrauliksysteme installiert sind, ist eine Ölpflege unerlässlich. Um Unfälle zu vermeiden, müssen Handbücher über Inspektionshäufigkeit und -methoden erstellt werden.