574165 LI Mobilhydraulik de - festo-didactic.com · Arbeitsbuch TP 800 Mit CD-ROM Festo Didactic...

ArbeitsbuchTP 800

Mit CD-ROM

Festo Didactic

574165 de

Mobilhydraulik

TP

D (X2) A B

LS

C (X1)

P

C

T

B

LSLS2

T

A

D

LS1

P

Bestell-Nr.: 574165

Stand: 10/2012

Autoren: Ulrich Schedel, Levent Unan

Redaktion: Christine Löffler

Grafik: Doris Schwarzenberger

Layout: 10/2012, Christine Löffler

© Festo Didactic GmbH & Co. KG, 73770 Denkendorf, 2013

Internet: www.festo-didactic.com

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zur Fortbildung seiner Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Standortes unter Angabe der Quelle zu

verwenden und für die Fortbildung am Standort zu kopieren. Bei Schulen/Hochschulen und

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und Studenten des Standortes für den Unterricht.

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Hinweis

Soweit in dieser Broschüre nur von Lehrer, Schüler etc. die Rede ist, sind selbstverständlich auch

Lehrerinnen, Schülerinnen etc. gemeint. Die Verwendung nur einer Geschlechtsform soll keine

geschlechtsspezifische Benachteiligung sein, sondern dient nur der besseren Lesbarkeit und dem

besseren Verständnis der Formulierungen.

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165 III

Inhalt

Bestimmungsgemäße Verwendung _________________________________________________________ VIII

Vorwort ______________________________________________________________________________ IX

Einleitung ______________________________________________________________________________ XI

Arbeits- und Sicherheitshinweise __________________________________________________________ XII

Trainingspaket Mobilhyraulik (TP 800) ______________________________________________________ XIV

Lernziele _____________________________________________________________________________ XV

Zuordnung von Lernzielen und Aufgaben ____________________________________________________ XVII

Gerätesatz _____________________________________________________________________________ XX

Zuordnung von Komponenten und Aufgaben ________________________________________________ XXVII

Hinweise für den Lehrer/Ausbilder _________________________________________________________ XXX

Struktur der Aufgaben ___________________________________________________________________ XXXI

Bezeichnung der Komponenten ___________________________________________________________ XXXI

Inhalte der CD-ROM _____________________________________________________________________ XXXI

Aufgaben und Lösungen Mobilhydraulik, Grundstufe Arbeitshydraulik (TP 801)

Aufgabe 1-1: Untersuchen der Leistungsbilanz für eine Steuerung mit Konstantpumpe

und fester Druckbegrenzung ____________________________________________________ 3


und angepasster Druckbegrenzung durch Open-Center Load-Sensing Druckwaage ______ 13

Aufgabe 1-3: Untersuchen der Leistungsbilanz einer Geschwindigkeitssteuerung

mit einem 6/3-Wege-Proportionalventil _________________________________________ 23

Aufgabe 1-4: Untersuchen der Energieeffizienz einer Geschwindigkeitssteuerung in einem

Open-Center Load-Sensing System _____________________________________________ 31

Aufgabe 1-5: Bewegen und Halten einer Last mit einem 6/3-Wege-Proportionalventil _______________ 41

Aufgabe 1-6: Bewegen und Halten einer Last mit einem entsperrbaren Rückschlagventil _____________ 51

Aufgabe 1-7: Bewegen und Halten einer Last mit einem Druckbegrenzungsventil zur Gegenhaltung ___ 59

Aufgabe 1-8: Bewegen und Halten einer Last mit einem Senkbremsventil _________________________ 69

Aufgabe 1-9: Untersuchen von Parallel-, Reihen- und Tandemschaltung __________________________ 79

Aufgaben und Lösungen Mobilhydraulik, Aufbaustufe Lenksystem (TP 802)

Aufgabe 2-1: Untersuchen des Lenkventils in einem hydrostatischen Lenksystem __________________ 91

Aufgabe 2-2: Untersuchen der Lenkung bei Einwirken äußerer Kräfte ____________________________ 99

Aufgabe 2-3: Untersuchen des Überlastschutzes für eine Lenkung ______________________________ 107

Aufgabe 2-4: Untersuchen eines Lenksystems mit Prioritätsfunktion ____________________________ 115

Aufgabe 2-5: Entwerfen eines Lenksystems für einen Knicklenker ______________________________ 123

IV © Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165

Aufgaben und Lösungen Mobilhydraulik, Aufbaustufe Arbeitshydraulik (TP 803)

Aufgabe 3-1: Untersuchen eines hydraulischen Systems mit Load-Sensing geregelter Verstellpumpe _ 133

Aufgabe 3-2: Untersuchen der Lasthaltefunktion ____________________________________________ 143

Aufgabe 3-3: Fernsteuern mobiler Ventile mit einem hydraulischen Joystick ______________________ 151

Aufgabe 3-4: Einstellen eines lastunabhängigen Volumenstroms _______________________________ 159

Aufgabe 3-5: Einstellen des Volumenstroms durch eine Load-Sensing geregelte Pumpe ____________ 169

Aufgabe 3-6: Untersuchen eines Load-Sensing Systems mit vorgeschalteter Druckwaage ___________ 179

Aufgabe 3-7: Untersuchen eines Load-Sensing Systems mit nachgeschalteter Druckwaage __________ 191

Aufgaben und Arbeitsblätter Mobilhydraulik, Grundstufe Arbeitshydraulik (TP 801)







Aufgabe 1-4: Untersuchen der Energieeffizienz einer Geschwindigkeitssteuerung in einem

Open-Center Load-Sensing System _____________________________________________ 31






Aufgaben und Arbeitsblätter Mobilhydraulik, Aufbaustufe Lenksystem (TP 802)






Aufgaben und Arbeitsblätter Mobilhydraulik, Aufbaustufe Arbeitshydraulik (TP 803)




Aufgabe 3-4: Einstellen eines lastunabhängigen Volumenstroms _______________________________ 159


Aufgabe 3-6: Untersuchen eines Load-Sensing Systems mit vorgeschalteter Druckwaage ___________ 179

Aufgabe 3-7: Untersuchen eines Load-Sensing Systems mit nachgeschalteter Druckwaage __________ 191

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165 V

Grundlagen der Mobilhydraulik

1 Einführung ______________________________________________________________________ I-5

2 Grundlagen der Hydraulik __________________________________________________________ I-7

2.1 Grundlagen von Druck- und Stromventilen _____________________________________________ I-7

2.2 Druckabfall _____________________________________________________________________ I-10

2.3 Wärmeerzeugung durch Druckabfall _________________________________________________ I-13

3 Geschlossener Hydraulikkreislauf (Hydrostatisches System) ___________________________ I-15

3.1 Aufbau eines geschlossenen Hydraulikkreislaufs ______________________________________ I-15

3.2 Hydraulikpumpen für geschlossene Hydraulikkreisläufe _________________________________ I-17

3.2.1 Mechanische Verstellung der Hydraulikpumpe ________________________________________ I-17

3.2.2 Hydraulische Verstellung der Hydraulikpumpe ________________________________________ I-18

3.3 Speisepumpen __________________________________________________________________ I-20

3.4 Spülventile _____________________________________________________________________ I-20

3.5 Schockventile ___________________________________________________________________ I-21

4 Load-Sensing Systeme ___________________________________________________________ I-23

4.1 Merkmale von Load-Sensing Systemen ______________________________________________ I-23

4.1.1 Open-Center Load-Sensing Systeme _________________________________________________ I-23

4.1.2 Closed-Center Load-Sensing Systeme ________________________________________________ I-25

4.2 Energieeffizienz der hydraulischen Druckversorgung ___________________________________ I-30

4.2.1 Energieverlust ___________________________________________________________________ I-30

4.2.2 Drucklose Pumpenumlaufschaltung _________________________________________________ I-32

4.2.3 Volumenstromregelung in Systemen mit Konstantpumpe ________________________________ I-34

4.2.4 Volumenstromregelung in Systemen mit Verstellpumpe _________________________________ I-36

4.2.5 Volumenstromregelung in Open-Center Load-Sensing Systemen __________________________ I-38

4.2.6 Volumenstromregelung in Closed-Center Load-Sensing Systemen _________________________ I-40

5 Verstellpumpen _________________________________________________________________ I-42

5.1 Arten von Verstellpumpen _________________________________________________________ I-42

5.2 Flügelzellenpumpe _______________________________________________________________ I-42

5.3 Axialkolbenpumpe _______________________________________________________________ I-44

6 Zwei-Pumpensystem mit Abschaltventil _____________________________________________ I-46

6.1 Anforderungen an ein Pumpensystem für mobile Maschinen _____________________________ I-46

6.2 Beispiel eines Zwei-Pumpensystems mit Abschaltventil _________________________________ I-47

7 Stromteilerventile _______________________________________________________________ I-48

7.1 Gleichlauf von Antrieben __________________________________________________________ I-48

7.2 Stromteilerventil (50/50-Schieberventil) _____________________________________________ I-48

7.3 Rotationsstromteilerventil _________________________________________________________ I-50

7.4 Rotationsstromteilerventil zur Druckübersetzung ______________________________________ I-51

VI © Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165

8 Ventilblöcke für die Mobilhydraulik _________________________________________________ I-49

8.1 Aufbau von Ventilblöcken _________________________________________________________ I-53

8.2 Schaltzeichen von Proprtionalwegeventilen in Ventilscheiben ____________________________ I-55

8.3 Aufbau von Ventilscheiben ________________________________________________________ I-56

8.4 Ventilschieber von Proportionalwegeventilen _________________________________________ I-57

8.4.1 Bauform von Ventilschiebern _______________________________________________________ I-57

8.4.2 Einfluss der Steuerkerben auf die Durchflusscharakteristik ______________________________ I-58

8.5 Eingangsscheibe eines Ventilblocks _________________________________________________ I-59

8.5.1 Aufbau einer Eingangsscheibe ______________________________________________________ I-59

8.5.2 Eingangsscheibe in Verbindung mit einer Open-Center Ventilscheibe ______________________ I-60

8.5.3 Eingangsscheibe in Verbindung mit einer Closed-Center Ventilscheibe _____________________ I-61

8.6 Schock- und Nachsaugventil _______________________________________________________ I-62

9 Schaltungen mit Open-Center Ventilen ______________________________________________ I-64

9.1 Open-Center Ventile ______________________________________________________________ I-64

9.2 Aufbau eines Open-Center 6/3-Wegeventils ___________________________________________ I-66

9.3 Parallelschaltung ________________________________________________________________ I-69

9.4 Tandemschaltung ________________________________________________________________ I-70

9.5 Reihenschaltung _________________________________________________________________ I-71

10 Lastunabhängige Volumenstromregelung bei Proportionalventilen ______________________ I-72

10.1 Proportionalstromregelventil _______________________________________________________ I-72

10.2 Vorgeschaltete Druckwaage _______________________________________________________ I-74

10.3 Nachgeschaltete Druckwaage ______________________________________________________ I-78

11 Halten und sicheres Absenken von Last _____________________________________________ I-82

11.1 Anwendungsbeispiel _____________________________________________________________ I-82

11.2 Entsperrbares Rückschlagventil _____________________________________________________ I-83

11.3 Druckbegrenzungsventil __________________________________________________________ I-84

11.4 Senkbremsventil _________________________________________________________________ I-85

12 Hydraulische Vorsteuerung________________________________________________________ I-88

12.1 Hydraulische Vorsteuerung mit einem Joystick_________________________________________ I-88

13.2 Hydraulischer Joystick (Handbetätigte Vorsteuerung) ___________________________________ I-88

13.3 Elektronischer Joystick (Elektrohydraulische Vorsteuerung) ______________________________ I-90

13 Priorisieren von Verbrauchern _____________________________________________________ I-92

13.1 Notwendigkeit der Priorisierung von Verbrauchern _____________________________________ I-92

13.2 Druckzuschaltventil ______________________________________________________________ I-92

13.3 Schaltungstechnische Priorisierung _________________________________________________ I-93

13.4 Wegeventil mit Priorisierung _______________________________________________________ I-94

13.5 Statisches Prioritätsventil _________________________________________________________ I-94

13.6 Dynamisches Prioritätsventil _______________________________________________________ I-95

13.7 3-Wege-Stromregelventil __________________________________________________________ I-96

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165 VII

14 Hydrostatische Lenkung __________________________________________________________ I-98

14.1 Aufbau und Eigenschaften einer hydrostatischen Lenkung _______________________________ I-98

14.2 Aufbau von Lenkventilen __________________________________________________________ I-98

14.2.1 Drehschieberventil und Laufbuchse _________________________________________________ I-99

14.2.2 Dosierpumpe (Orbitrolpumpe) _____________________________________________________ I-100

14.3 Ausführungen von Lenkventilen ___________________________________________________ I-101

14.3.1 Open-Center Lenkventile _________________________________________________________ I-101

14.3.2 Closed-Center Lenkventile ________________________________________________________ I-102

14.3.3 Load-Sensing Lenkventile ________________________________________________________ I-103

14.3.4 Reaction und None-Reaction Lenkventile ____________________________________________ I-103

14.4 Typen von Lenksystemen _________________________________________________________ I-104

14.4.1 Ackermann-Lenksystem mit Achsschenkel-Lenkung ___________________________________ I-105

14.4.2 Knicklenksystem ________________________________________________________________ I-105

Bildnachweis _________________________________________________________________________ I-107

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165 VIII

Bestimmungsgemäße Verwendung

Die Trainingspakete Mobilhydraulik Grund- und Aufbaustufen sind nur zu benutzen:

für die bestimmungsgemäße Verwendung im Lehr- und Ausbildungsbetrieb

in sicherheitstechnisch einwandfreiem Zustand

Die Komponenten der Trainingspakete sind nach dem heutigen Stand der Technik und den anerkannten

sicherheitstechnischen Regeln gebaut. Dennoch können bei unsachgemäßer Verwendung Gefahren für Leib

und Leben des Benutzers oder Dritter und Beeinträchtigungen der Komponenten entstehen.

Das Lernsystem von Festo Didactic ist ausschließlich für die Aus- und Weiterbildung im Bereich

Automatisierung und Technik entwickelt und hergestellt. Das Ausbildungsunternehmen und/oder die

Ausbildenden hat/haben dafür Sorge zu tragen, dass die Auszubildenden die Sicherheitsvorkehrungen, die

in diesem Arbeitsbuch beschrieben sind, beachten.

Festo Didactic schließt hiermit jegliche Haftung für Schäden des Auszubildenden, des

Ausbildungsunternehmens und/oder sonstiger Dritter aus, die bei Gebrauch/Einsatz dieser Gerätesätze

außerhalb einer reinen Ausbildungssituation auftreten; es sei denn Festo Didactic hat solche Schäden

vorsätzlich oder grob fahrlässig verursacht.

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165 IX

Vorwort

Das Lernsystem Automatisierung und Technik von Festo Didactic orientiert sich an unterschiedlichen

Bildungsvoraussetzungen und beruflichen Anforderungen. Abgeleitet hieraus ergibt sich die Gliederung des

Lernsystems:

Technologieorientierte Trainingspakete

Mechatronik und Fabrikautomation

Prozessautomation und Regelungstechnik

Mobile Robotik

Hybride Lernfabriken

Parallel zu den Entwicklungen im Bildungsbereich und in der beruflichen Praxis wird das Lernsystem

Automatisierung und Technik laufend aktualisiert und erweitert.

Die technologieorientierten Trainingspakete befassen sich mit den Technologien Pneumatik,

Elektropneumatik, Regelpneumatik, Hydraulik, Elektrohydraulik, Proportionalhydraulik, Regelhydraulik,

Mobilhydraulik, Speicherprogrammierbare Steuerungen, Sensorik, Elektrotechnik, Elektronik und

elektrischen Antrieben.

Der modulare Aufbau des Lernsystems ermöglicht Anwendungen, die über die Grenzen der einzelnen

Trainingspakete hinausgehen. Beispielsweise sind SPS-Ansteuerungen von pneumatischen, hydraulischen

und elektrischen Antrieben möglich.

X © Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165

Alle Trainingspakete setzen sich aus den folgenden Elementen zusammen:

Hardware

Medien

Seminare

Hardware

Die Hardware der Trainingspakete besteht aus didaktisch aufbereiteten Industriekomponenten und

Systemen. Die Komponentenauswahl und Ausführung in den Trainingspaketen ist speziell an die Projekte

der begleitenden Medien angepasst.

Medien

Die Medien zu den einzelnen Themengebieten sind den Bereichen Teachware und Software zugeordnet. Die

praxisorientierte Teachware umfasst:

Fach- und Lehrbücher (Standardwerke zur Vermittlung fundamentaler Kenntnisse)

Arbeitsbücher (praktische Aufgaben mit ergänzenden Hinweisen und Musterlösungen)

Lexika, Handbücher, Fachbücher (bieten Fachinformationen zu vertiefenden Themenbereichen)

Foliensammlungen und Videos (zur anschaulichen und lebendigen Unterrichtsgestaltung)

Poster (für die übersichtliche Darstellung von Sachverhalten)

Aus dem Bereich Software werden Programme für die folgenden Anwendungen bereitgestellt:

Digitale Lernprogramme (didaktisch und medial aufbereitete Lerninhalte)

Simulationssoftware

Visualisierungssoftware

Software zur Messdatenerfassung

Projektierungs- und Konstruktionssoftware

Programmiersoftware für Speicherprogrammierbare Steuerungen

Die Lehr- und Lernmedien sind in mehreren Sprachen verfügbar. Sie sind für den Einsatz im Unterricht

konzipiert, aber auch für ein Selbststudium geeignet.

Seminare

Ein umfassendes Seminarangebot zu den Inhalten der Trainingspakete rundet das Angebot in Aus- und

Weiterbildung ab.

Haben Sie Anregungen oder Kritikpunkte zu diesem Buch?

Dann senden Sie eine E-Mail an: [email protected]

Die Autoren und Festo Didactic freuen sich auf Ihre Rückmeldung.

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165 XI

Einleitung

Das vorliegende Arbeitsbuch ist ein Element aus dem Lernsystem Automatisierung und Technik der Firma

Festo Didactic GmbH & Co. KG. Das System bildet eine solide Grundlage für eine praxisorientierte Aus- und

Weiterbildung. Das Arbeitsbuch Mobilhydraulik vermittelt Grundlagen und wesentliche Kenntnisse zu den

Hydrauliksystemen von mobilen Arbeitsmaschinen.

Inhalt des Arbeitsbuches sind Projektaufgaben zur Grundstufe Arbeitshydraulik (TP 801), zur Aufbaustufe

Lenksystem (TP 802) sowie zur Aufbaustufe Arbeitshydraulik (TP 803). Ein Grundlagenteil Mobilhydraulik

ergänzt das Arbeitsbuch.

Die Grundstufe Arbeitshydraulik (TP 801) eignet sich für die Grundausbildung in Mobilhydraulik.

Anhand praxisorientierter Problemstellungen werden die Energiebilanzen in unterschiedlichen

hydraulischen Systemen - auch unter Last - untersucht und ausgewertet. Steuerungen mit mehreren

Verbrauchern in Parallel-, Tandem- und Reihenschaltung werden aufgebaut und hinsichtlich Priorität,

Volumenstromverteilung und Druckabhängigkeit untersucht. Weitere Lerninhalte sind das Verhalten von

Verbrauchern unter Last und Möglichkeiten für das sichere Halten und Senken einer Last. Grundkenntnisse

in hydraulischer Gerätetechnik werden dabei vorausgesetzt.

Die Aufbaustufe Lenksystem (TP 802) vermittelt die Grundlagen zu hydrostatischen Lenksystemen an

geeigneten hydraulischen Steuerungen. Die Steuerungen enthalten typische Komponenten eines

Lenksystems wie Lenkventil, Schock- und Nachsaugventil, Lenkzylinder und bei Bedarf einen

Sekundärverbraucher.

In den Projektaufgaben zur Aufbaustufe Arbeitshydraulik (TP 803) werden die Kenntnisse zur

Arbeitshydraulik vertieft und hydraulische Steuerungen mit Load-Sensing geregelter Verstellpumpe

aufgebaut und untersucht.

Technische Voraussetzungen für den Aufbau der Steuerungen sind:

Ein Learnline oder Learntop-S Arbeitsplatz, ausgestattet mit Festo Didactic Profilplatten.

Ein Hydraulikaggregat mit Konstantpumpe für TP 801 und TP 802, ein Hydraulikaggregat mit

Konstantpumpe und Load-Sensing geregelter Verstellpumpe für TP 803.

Ein kurzschlusssicheres Netzgerät (Eingang: 230 V, 50 Hz, Ausgang: 24 V, max. 5 A).

Sicherheits-Laborleitungen.

Die praktische Ausführung der 9 Projektaufgaben zu TP 801 setzt einen Gerätesatz TP 801 voraus. Für die

praktische Ausführung der 5 Projektaufgaben zu TP 802 werden je ein Gerätesatz TP 801 und TP 802

benötigt. Für die praktische Ausführung der 7 Projektaufgaben zu TP 803 ist zusätzlich ein Gerätesatz

TP 803 erforderlich.

Die theoretischen Grundlagen für das Verständnis dieser Aufgaben können den Lehrbüchern

Hydraulik Grundstufe

Elektrohydraulik Grundstufe

und dem Anhang dieses Arbeitsbuchs entnommen werden.

Des Weiteren stehen Datenblätter der einzelnen Komponenten (Zylinder, Ventile, Sensoren usw.) zur

Verfügung.

XII © Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165

Arbeits- und Sicherheitshinweise

Allgemein

Die Auszubildenden dürfen nur unter Aufsicht einer Ausbilderin/eines Ausbilders an den Schaltungen

arbeiten.

Betreiben Sie elektrische Geräte (z. B. Netzgeräte, Verdichter, Hydraulikaggregate) nur in Laborräumen,

die mit einer Fehlerstromschutzeinrichtung (FI, RCD) ausgestattet sind.

Beachten Sie die Angaben der Datenblätter zu den einzelnen Komponenten, insbesondere auch alle

Hinweise zur Sicherheit!

Störungen, die die Sicherheit beeinträchtigen können, dürfen beim Schulungsbetrieb nicht erzeugt

werden und sind umgehend zu beseitigen.

Tragen Sie Ihre persönliche Schutzausrüstung (Schutzbrille, Sicherheitsschuhe), wenn Sie an den

Schaltungen arbeiten.

Mechanik

Greifen Sie nur bei Stillstand in den Aufbau.

Montieren Sie alle Komponenten fest auf die Profilplatte.

Grenztaster dürfen nicht frontal betätigt werden.

Verletzungsgefahr bei der Fehlersuche!

Benutzen Sie zur Betätigung der Grenztaster ein Werkzeug, zum Beispiel einen Schraubendreher.

Stellen Sie alle Komponenten so auf, dass das Betätigen von Schaltern und Trenneinrichtungen nicht

erschwert wird.

Beachten Sie Angaben zur Platzierung der Komponenten.

Bauen Sie die Zylinder immer mit zugehöriger Abdeckhaube auf.

Elektrik

Verwenden Sie nur Kleinspannungen, maximal 24 V DC.

Herstellen bzw. Abbauen von elektrischen Anschlüssen nur in spannungslosem Zustand!

Verwenden Sie für die elektrischen Anschlüsse nur Verbindungsleitungen mit Sicherheitssteckern.

Ziehen Sie beim Abbauen der Verbindungsleitungen nur an den Sicherheitssteckern, nicht an den

Leitungen.

Hydraulik

Begrenzen Sie den Systemdruck auf 6 MPa (60 bar).

Der maximal zulässige Höchstdruck beträgt für alle Geräte des Trainingspaketes 12 MPa (120 bar).

Bei doppeltwirkenden Zylindern kann durch die Druckübersetzung ein entsprechend dem

Flächenverhältnis erhöhter Druck entstehen. Bei einem Flächenverhältnis von 1:1,7 und einem

Systemdruck von 6 MPa (60 bar) können es über 10 MPa (100 bar) sein.

Verletzungsgefahr durch Öltemperaturen > 50 °C!

Hydrauliköl mit einer Öltemperatur > 50 °C kann zu Verbrennungen oder Verbrühungen führen.

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165 XIII

Verletzungsgefahr beim Einschalten des Hydraulikaggregats!

Zylinder können selbsttätig aus- und einfahren.

Kuppeln der Schlauchleitungen

– Nie bei laufendem Hydraulikaggregat oder unter Druck an- oder abkuppeln!

Kupplungen müssen drucklos gekuppelt werden.

– Kupplungsdosen senkrecht auf Kupplungsnippel aufsetzen!

Vermeiden Sie unbedingt ein Verkanten von Kupplungsdose und Kupplungsnippel.

– Kontrollieren Sie nach jedem Entkuppeln, ob sich die Kupplungen geschlossen haben!

Hydraulischer Schaltungsaufbau

– Während des Aufbaus der Schaltung müssen das Hydraulikaggregat und

das elektrische Netzteil ausgeschaltet sein.

– Kontrollieren Sie vor der Inbetriebnahme, ob Sie alle Tankleitungen angeschlossen und

alle Kupplungen fest aufgesteckt haben.

– Stellen Sie sicher, dass am Zylinder angeschlossene Schlauchleitungen mit Hydrauliköl gespült

werden, wenn das Ölvolumen, das der Zylinder fasst, kleiner ist als das Ölvolumen, das die

Schlauchleitung aufnehmen kann.

Inbetriebnahme

– Nehmen Sie einen Zylinder immer nur mit Abdeckhaube in Betrieb.

– Schalten Sie zuerst das elektrische Netzteil ein und danach das Hydraulikaggregat.

Hydraulischer Schaltungsabbau

– Achten Sie vor dem Abbau der Schaltung auf Druckentlastung.

– Schalten Sie zuerst das Hydraulikaggregat aus und danach das elektrische Netzteil.

Werden Verbindungen unter Druck gelöst, wird durch das Rückschlagventil in der Kupplung Druck in

das Gerät eingesperrt. Mit der Druckentlastungseinheit kann dieser Druck abgebaut werden.

Befestigungstechnik

Die Trägerplatten der Geräte sind mit der Befestigungsvariante A, B oder C ausgestattet:

Variante A, Rastsystem

Leichte nicht belastbare Geräte (z. B. Wegeventile, Sensoren). Geräte einfach in die Nut der Profilplatte

einklipsen. Lösen der Geräte durch Betätigen des blauen Hebels.

Variante B, Drehsystem

Mittelschwere belastbare Geräte (z. B. Hydraulikzylinder). Diese Geräte werden durch

Hammerschrauben auf die Profilplatte gespannt. Das Spannen bzw. Lösen erfolgt über die blaue

Griffmutter. Achten Sie darauf, dass die Hammerschrauben sich beim Festziehen um 90° gedreht haben.

Variante C, Schraubsystem

Für schwer belastbare Geräte bzw. Geräte, die selten von der Profilplatte gelöst werden (z. B.

Hydraulikaggregat). Die Geräte werden mit Zylinderschrauben und Hammermutter befestigt.

Notwendiges Zubehör

Zur Auswertung der Aufgaben mit der Komponente Durchflusssensor werden zwei Digital-Multimeter

benötigt.

Mit dem Digital-Multimeter wird die Ausgangsspannung des Durchflusssensors gemessen.

XIV © Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165

Trainingspaket Mobilhydraulik (TP 800)

Das Trainingspaket TP 800 besteht aus einer Vielzahl von einzelnen Ausbildungsmitteln. Gegenstand dieses

Paketes sind Komponenten und Grundschaltungen der Hydrauliksysteme von mobilen Arbeitsmaschinen.

Einzelne Komponenten aus dem Trainingspaket TP 800 können auch Bestandteil anderer Pakete sein.

Wichtige Komponenten des TP 800

Fester Arbeitsplatz mit Festo Didactic Profilplatte

Gerätesätze oder Einzelkomponenten (zum Beispiel Zylinder, Ventile, Druckmessgeräte)

Komplette Laboreinrichtungen

Medien

Die Teachware zum Trainingspaket TP 800 besteht aus einem einem Arbeitsbuch. Inhalt des Arbeitsbuchs

sind die Projektaufgaben zur Grundstufe Arbeitshydraulik (TP 801), zur Aufbaustufe Lenksystem (TP 802)

und zur Aufbaustufe Arbeitshydraulik (TP 803). Die theoretischen Grundlagen für das Verständnis der

Aufgaben sind im Anhang dieses Arbeitsbuchs dargestellt.

Das Arbeitsbuch enthält zu jeder Projektaufgabe die Aufgaben- und Arbeitsblätter, die Lösungen zu jedem

Arbeitsblatt und eine CD-ROM. Ein Satz gebrauchsfertiger Aufgaben- und Arbeitsblätter zu jeder Aufgabe

wird mit jedem Arbeitsbuch geliefert.

Datenblätter zu den Hardware-Komponenten werden mit dem Gerätesatz zur Verfügung gestellt.

Medien

Lehrbücher Hydraulik, Grundstufe

Elektrohydraulik, Grundstufe

Arbeitsbücher Mobilhydraulik (TP 800)

Postersatz Hydraulik

Simulationsprogramm FluidSIM® Hydraulik

TP 810 Diagnosesystem FluidLab®-M

Digitale Lernprogramme WBT Hydraulik – Grundlagen der Hydraulik

WBT Elektrohydraulik – Grundlagen der Elektrohydraulik

Übersicht der Medien zum Trainingspaket TP 800

Die Medien werden in mehreren Sprachen angeboten. Weitere Ausbildungsmittel ersehen Sie aus unseren

Katalogen und im Internet.

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165 XV

Lernziele

Mobilhydraulik, Grundstufe Arbeitshydraulik (TP 801)

Sie kennen den Zusammenhang zwischen Druck, Volumenstrom und Leistung.

Sie können den Energieverbrauch in einem hydraulischen System berechnen.

Sie wissen, dass Volumenstromteilung zu einem Energieverlust in einem hydraulischen System führen

kann.

Sie wissen, dass bei Einsatz einer Konstantpumpe der nicht abgenommene Volumenstrom zu

Energieverlust führt.

Sie wissen, wie eine Konstantpumpe mit Open-Center Load-Sensing Druckwaage arbeitet.

Sie kennen die energetischen Vorteile einer Konstantpumpe mit Druckregelung durch eine Open-Center

Load-Sensing Druckwaage gegenüber einer Konstantpumpe ohne Open-Center Load-Sensing

Druckwaage.

Sie kennen die Funktionsweise eines 6/3-Wege-Proportionalventils.

Sie wissen, dass Proportionalwegeventile im Zu- und Abfluss drosseln.

Sie wissen, dass ein 6/3-Wege-Proportionalventil mit Mittelstellung Tankumlauf nur wenig

Verlustenergie in der Mittelstellung erzeugt.

Sie kennen die Funktionsweise eines Wechselventils und können es einsetzen.

Sie verstehen den Regelkreis eines Open-Center Load-Sensing Systems.

Sie wissen, dass ein Proportionalwegeventil in Verbindung mit einer Open-Center Load-Sensing

Druckwaage ein Stromregelventil darstellt.

Sie können den Zylinderlast-Simulator (die Belastungseinheit) einsetzen.

Sie verstehen das Verhalten von Zylindern unter Last.

Sie können ein entsperrbares Doppelrückschlagventil zum sicheren Halten einsetzen.

Sie kennen die Vor- und Nachteile eines entsperrbaren Doppelrückschlagventils.

Sie können ein Druckbegrenzungsventil als Gegenhalteventil zum sicheren Halten und Senken

einsetzen.

Sie kennen die Vor- und Nachteile von Gegenhalteventilen.

Sie können ein Senkbremsventil zum sicheren Halten und Senken einer Last einsetzen.

Sie kennen den wesentlichen Unterschied zwischen Senkbremsventil und Druckbegrenzungsventil.

Sie wissen, dass durch den Einsatz eines Senkbremsventils die Energie beim Senken einer Last

reduziert werden kann.

Sie kennen die Funktionsweise von Reihen-, Parallel- und Tandemschaltungen von 6/3-Wege-

Proportionalventilen.

Sie können die Vor- und Nachteile dieser Schaltungstypen für eine Anwendung beschreiben.

XVI © Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165

Mobilhydraulik, Aufbaustufe Lenksystem (TP 802)

Sie verstehen die Funktionsweise des Lenkventils.

Sie kennen die Eigenschaften eines None-Reaction Lenkventils.

Sie verstehen das Verhalten des Lenksystems unter Einwirkung äußerer Kräfte.

Sie können die Funktionsweise eines Schockventils erklären.

Sie wissen, in welchen Anwendungen Schockventile eingesetzt werden.

Sie verstehen die Notwendigkeit, dass in hydraulischen Systemen mit mehreren Antrieben ein Antrieb

bevorzugt mit Öl versorgt werden muss (Prioritätsfunktion).

Sie kennen die Auswirkungen der Prioritätsfunktion.

Sie kennen den Aufbau eines Knicklenkers.

Mobilhydraulik, Aufbaustufe Arbeitshydraulik (TP 803)

Sie können die Load-Sensing Funktion von Ventilblöcken erklären.

Sie verstehen die Funktionsweise der lastabhängigen Pumpendruckregelung (Load-Sensing).

Sie kennen die energetischen Vorteile von hydraulischen Systemen mit Load-Sensing geregelter

Verstellpumpe.

Sie kennen die Funktionen von Ventilblöcken in der Mobilhydraulik und können diese anwenden.

Sie kennen die Eigenschaften eines hydraulischen Joysticks.

Sie können Proportionalwegeventile mit einem hydraulischen Joystick steuern.

Sie kennen den Zusammenhang zwischen Laständerung und Geschwindigkeitsänderung bei Einsatz

eines Drosselventils.

Sie kennen die Eigenschaften eines 2-Wege-Stromregelventils.

Sie wissen, wie Sie trotz Laständerungen eine konstante Geschwindigkeit beibehalten können.

Sie können den Volumenstrom mit einer Load-Sensing geregelten Pumpe regeln.

Sie kennen die Grenzen eines Load-Sensing Systems.

Sie verstehen die Vor- und Nachteile der vorgeschalteten Druckwaage in Load-Sensing Systemen.

Sie kennen die Funktionsweise der nachgeschalteten Druckwaage.

Sie kennen die Vor- und Nachteile der nachgeschalteten Druckwaage in Load-Sensing Systemen.

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165 XVII

Zuordnung von Lernzielen und Aufgaben

Mobilhydraulik, Grundstufe Arbeitshydraulik (TP 801)

Aufgabe 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 1-8 1-9

Lernziel

Sie kennen den Zusammenhang zwischen Druck, Volumenstrom

und Leistung. •

Sie können den Energieverbrauch in einem hydraulischen System

berechnen. •

Sie wissen, dass Volumenstromteilung zu einem Energieverlust in

einem hydraulischen System führen kann. •

Sie wissen, dass bei Einsatz einer Konstantpumpe der nicht

abgenommene Volumenstrom zu Energieverlust führt. •

Sie wissen, wie eine Konstantpumpe mit Open-Center Load-

Sensing Druckwaage arbeitet. •

Sie kennen die energetischen Vorteile einer Konstantpumpe mit

Druckregelung durch eine Open-Center Load-Sensing Druckwaage

gegenüber einer Konstantpumpe ohne Open-Center Load-Sensing

Druckwaage.

•

Sie kennen die Funktionsweise eines 6/3-Wege-

Proportionalventils.. •

Sie wissen, dass Proportionalwegeventile im Zu- und Abfluss

drosseln. •

Sie wissen, dass ein 6/3-Wege-Proportionalventil mit

Mittelstellung Tankumlauf nur wenig Verlustenergie in der

Mittelstellung erzeugt.

•

Sie kennen die Funktionsweise eines Wechselventils und können

es einsetzen. •

Sie verstehen den Regelkreis eines Open-Center Load-Sensing

Systems. •

Sie wissen, dass ein Proportionalwegeventil in Verbindung mit

einer Open-Center Load-Sensing Druckwaage ein Stromregelventil

darstellt.

•

Sie können den Zylinderlast-Simulator (die Belastungseinheit)

einsetzen. •

Sie verstehen das Verhalten von Zylindern unter Last. •

Sie können ein entsperrbares Doppelrückschlagventil zum

sicheren Halten einsetzen. •

Sie kennen die Vor- und Nachteile eines entsperrbaren

Doppelrückschlagventils. •

XVIII © Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165

Aufgabe 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 1-8 1-9

Lernziel

Sie können ein Druckbegrenzungsventil als Gegenhalteventil zum

sicheren Halten und Senken einsetzen. •

Sie kennen die Vor- und Nachteile von Gegenhalteventilen. •

Sie können ein Senkbremsventil zum sicheren Halten und Senken

einer Last einsetzen. •

Sie kennen den wesentlichen Unterschied zwischen

Senkbremsventil und Druckbegrenzungsventil. •

Sie wissen, dass durch den Einsatz eines Senkbremsventils die

Energie beim Senken einer Last reduziert werden kann. •

Sie kennen die Funktionsweise von Reihen-, Parallel- und

Tandemschaltungen von 6/3-Wege-Proportionalventilen. •

Sie können die Vor- und Nachteile dieser Schaltungstypen für eine

Anwendung beschreiben. •

Mobilhydraulik, Aufbaustufe Lenksystem (TP 802)

Aufgabe 2-1 2-2 2-3 2-4 2-5

Lernziel

Sie verstehen die Funktionsweise des Lenkventils. •

Sie kennen die Eigenschaften eines None-Reaction Lenkventils. •

Sie verstehen das Verhalten des Lenksystems unter Einwirkung äußerer Kräfte. •

Sie können die Funktionsweise eines Schockventils erklären. •

Sie wissen, in welchen Anwendungen Schockventile eingesetzt werden. •

Sie verstehen die Notwendigkeit, dass in hydraulischen Systemen mit mehreren

Antrieben ein Antrieb bevorzugt mit Öl versorgt werden muss (Prioritätsfunktion). •

Sie kennen die Auswirkungen der Prioritätsfunktion. •

Sie kennen den Aufbau eines Knicklenkers. •

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165 XIX

Mobilhydraulik, Aufbaustufe Arbeitshydraulik (TP 803)

Aufgabe 3-1 3-2 3-3 3-4 3-5 3-6 3-7

Lernziel

Sie können die Load-Sensing Funktion von Ventilblöcken erklären. •

Sie verstehen die Funktionsweise der lastabhängigen

Pumpendruckregelung (Load-Sensing). •

Sie kennen die energetischen Vorteile von hydraulischen Systemen mit

Load-Sensing geregelter Verstellpumpe. •

Sie kennen die Funktionen von Ventilblöcken in der Mobilhydraulik und

können diese anwenden. •

Sie kennen die Eigenschaften eines hydraulischen Joysticks. •

Sie können Proportionalwegeventile mit einem hydraulischen Joystick

steuern. •

Sie kennen den Zusammenhang zwischen Laständerung und

Geschwindigkeitsänderung bei Einsatz eines Drosselventils. •

Sie kennen die Eigenschaften eines 2-Wege-Stromregelventils. •

Sie wissen, wie Sie trotz Laständerungen eine konstante Geschwindigkeit

beibehalten können. •

Sie können den Volumenstrom mit einer Load-Sensing geregelten Pumpe

regeln. •

Sie kennen die Grenzen eines Load-Sensing Systems. •

Sie verstehen die Vor- und Nachteile der vorgeschalteten Druckwaage in

Load-Sensing Systemen. •

Sie kennen die Funktionsweise der nachgeschalteten Druckwaage. •

Sie kennen die Vor- und Nachteile der nachgeschalteten Druckwaage in

Load-Sensing Systemen. •

XX © Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165

Gerätesatz

Die Gerätesätze TP 801, TP 802 und TP 803 sind für die Grund- und Weiterbildung in der Mobilhydraulik

zusammengestellt. Der Gerätesatz TP 801 enthält alle Komponenten, die für die Erarbeitung der Lernziele zu

TP 801 erforderlich sind. Für die Erarbeitung der Lernziele zu TP 802 benötigen Sie die Komponenten der

Gerätesätze TP 801 und TP 802. Für den Aufbau der Steuerungen zu TP 803 benötigen Sie die Komponenten

der drei Gerätesätze TP 801, TP 802 und TP 803. Die Gerätesätze können mit anderen Gerätesätzen beliebig

erweitert werden.

Gerätesatz Mobilhydraulik, Grundstufe Arbeitshydraulik (TP 801), Bestell-Nr. 574161

Benennung Bestellnummer Menge

6/3-Wege-Proportionalhandhebelventil, Mittelstellung Tankumlauf 572141 2

3-Wege-Druckreduzierventil 544337 1

Absperrventil 152844 1

Doppeltes Rückschlagventil, entsperrbar 572151 1

Drosselventil 152842 1

Druckbegrenzungsventil 544335 2

Druckwaage für Open-Center Load-Sensing 572123 1

Druckschalter, elektronisch 548612 2

Durchflusssensor 567191 2

Hydromotor 152858 2

Membranspeicher mit Absperrblock 152859 1

Rückschlagventil, 0,6 MPa Öffnungsdruck 548618 1

Senkbremsventil 572149 1

T-Verteiler 152847 3

Verteilerplatte, 4-fach, mit Druckmessgerät 159395 2

Wechselventil 572122 1

Zylinderlast-Simulator (Belastungseinheit) 572145 1

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165 XXI

Grafische Symbole des Gerätesatzes

Komponente Grafisches Symbol

6/3-Wege-Proportionalhandhebelventil,

Mittelstellung Tankumlauf

T2P1P2

BT1A

3-Wege-Druckreduzierventil

T

A

P

Absperrventil

Doppeltes Rückschlagventil,

entsperrbar

B1A1

B2A2

Drosselventil

A B

Druckbegrenzungsventil P

T

Druckwaage für Open-Center

Load-Sensing

XT

P

0.55 MPa

P

TX

0.55 MPa

XXII © Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165


Druckschalter, elektronisch ISO 1219-1 EN 60617-7

p

2

RD (1)BK1 (4),

BK2 (5),

WH (2)

BU (3)

p

U

SP1

SP2

Durchflusssensor ISO 1219-1 EN 60617-7

0V (BU)

q

24V (RD)

0 – 10V(BK)

Hydromotor

Membranspeicher mit Absperrblock

1 0 2

TP

Rückschlagventil, 0,6 MPa Öffnungsdruck

Senkbremsventil

X (1:3)

P

T

T-Verteiler

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165 XXIII


Verteilerplatte, 4-fach,

mit Druckmessgerät

Wechselventil B

A2A1

Zylinderlast-Simulator

(Belastungseinheit)

A1.2A1.1 A2.1 A2.2

Gerätesatz Mobilhydraulik, Aufbaustufe Lenksystem (TP 802), Bestell-Nr. 574162


4/3-Wege-Handhebelventil, Mittelstellung Arbeitsleitungen entlastet, rastend 544344 1

Lenkventil (Orbitrol) 572146 1

Schock- und Nachsaugblock 572148 1

Sammelrücklauf 4-fach, drucklos 573026 1

Schlauchleitung für drucklosen Rücklauf 573024 1

XXIV © Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165



4/3-Wege-Handhebelventil, Mittelstellung

Arbeitsleitungen entlastet, rastend

BA

TP

Lenkventil (Orbitrol) L R

P ET

Schock- und Nachsaugblock

T B1

B2

A1

A2

Sammelrücklauf, 4-fach, drucklos

Schlauchleitung für drucklosen Rücklauf

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165 XXV

Gerätesatz Mobilhydraulik, Aufbaustufe Arbeitshydraulik (TP 803), Bestell-Nr. 574163


Drosselventil 152842 2

Druckwaage, nachgeschaltet 572741 2

Druckwaage, vorgeschaltet 573023 1

Load-Sensing Steuerblock 572144 1

Schlauchleitung für drucklosen Rücklauf 573024 1

T-Verteiler 152847 1

Vorsteuergerät (Joystick), 2x2-kanalig 572147 1



Drosselventil

A B

Druckwaage, nachgeschaltet

XA

P

35 kPa

A

P

X

35 kPa

Druckwaage, vorgeschaltet

XP

A

0.55 MPa

A

PX

0.55 MPa

Load-Sensing Steuerblock

TP

D (X1.2) A1 B1

LS

D (X2.2) A2 B2

XXVI © Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165


Schlauchleitung für drucklosen Rücklauf

T-Verteiler

Vorsteuergerät (Joystick),

2x2-kanalig

X1.1

TP

X1.2 X2.1 X2.2

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165 XXVII

Zuordnung von Komponenten und Aufgaben

Gerätesatz Mobilhydraulik, Grundstufe Arbeitshydraulik (TP 801)

Aufgabe 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 1-8 1-9

Komponente

6/3-Wege-Proportionalhandhebelventil, Mittelstellung

Tankumlauf 1 1 1 1 1 1 2

3-Wege-Druckreduzierventil 1 1 1 1

Absperrventil 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Doppeltes Rückschlagventil, entsperrbar 1

Drosselventil 1 1 1

Druckbegrenzungsventil 2 1 2 2 1 2

Druckmessgerät 1 1

Druckwaage für Open-Center Load-Sensing 1 1

Druckschalter, elektronisch 2 2 2 2 2 2 2 2 2

Durchflusssensor 2 2 2 2 1 1 1 2

Hydromotor 2 2 2 2 1 1 1 2

Membranspeicher mit Absperrblock 1 1 1 1

Rückschlagventil, 0,6 MPa Öffnungsdruck 1 1 1 1

Senkbremsventil 1

T-Verteiler 1 2 1 2 2 3 2

Verteilerplatte, 4-fach, mit Druckmessgerät 2 2 2 2 2 2 2 2 2

Wechselventil 1

Zylinderlast-Simulator (Belastungseinheit) 1 1 1 1


Aufgabe 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 1-8 1-9

Komponente

Digital-Multimeter 2 2 2 2 1 1 1 2

Hydraulikaggregat mit Konstantpumpe 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Netzgerät, 24 V DC 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Schlauchleitung 9 10 13 15 12 15 16 16 16

XXVIII © Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165

Gerätesätze Mobilhydraulik, Aufbaustufe Lenksystem (TP 802)

Aufgabe 2-1 2-2 2-3 2-4 2-5

Komponente

4/3-Wege_handhebelventil, Mittelstellung Arbeitsleitungen entlastet, rastend 1 1 1

Lenkventil (Orbitrol) 1 1 1 1 1

Schock- und Nachsaugblock 1

Sammelrücklauf 4-fach, drucklos 1 1 1 1

Schlauchleitung für drucklosen Rücklauf 1 1 1 1 1

3-Wege-Druckreduzierventil 1 1 1

Absperrventil 1 1 1 1 1

Druckmessgerät 1 1 1

Druckschalter, elektronisch 2 2 2 2

Durchflusssensor 1

Hydromotor 1

Membranspeicher mit Absperrblock 1 1 1

Rückschlagventil, 0,6 MPa Öffnungsdruck 1 1 1

Senkbremsventil 2

T-Verteiler 1 2 2

Verteilerplatte, 4-fach, mit Druckmessgerät 2 2 2 2 2

Zylinderlast-Simulator (Belastungseinheit) 1 1 1 1 1

*) Die grau hinterlegten Komponenten sind Komponenten des Gerätesatzes TP 801


Aufgabe 2-1 2-2 2-3 2-4 2-5

Komponente

Digital-Multimeter 1

Hydraulikaggregat mit Konstantpumpe 1 1 1 1 1

Netzgerät, 24 V DC 1 1 1 1

Schlauchleitung 8 13 16 15 9

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165 XXIX

Gerätesätze Mobilhydraulik, Aufbaustufe Arbeitshydraulik (TP 803)

Aufgabe 3-1 3-2 3-3 3-4 3-5 3-6 3-7

Komponente

Drosselventil 1 1 2

Druckwaage, nachgeschaltet 2

Druckwaage, vorgeschaltet 1 1

Load-Sensing Steuerblock 1 1 1 1

Schlauchleitung für drucklosen Rücklauf 1

T-Verteiler 1

Vorsteuergerät (Joystick), 2x2-kanalig 1

Sammelrücklauf 4-fach, drucklos 1

Schlauchleitung für drucklosen Rücklauf 1 1 1 1

Absperrventil 1

Drosselventil 1 1 1 1

Druckbegrenzungsventil 1 2 2 2

Druckmessgerät 1 1

Druckschalter, elektronisch 2 2 2 2 2 2 2

Durchflusssensor 1 1 2 2 2

Hydromotor 1 1 1 2 2

T-Verteiler 1 2 3 3

Verteilerplatte, 4-fach, mit Druckmessgerät 2 2 2 2 2 2 2

Wechselventil 1 1

Zylinderlast-Simulator (Belastungseinheit) 1 1

*) Die hellgrau hinterlegten Komponenten sind Komponenten des Gerätesatzes TP 802

**) Die dunkelgrau hinterlegten Komponenten sind Komponenten des Gerätesatzes TP 801


Aufgabe 3-1 3-2 3-3 3-4 3-5 3-6 3-7

Komponente

Digital-Multimeter 1 1 2 2 2

Hydraulikaggregat mit Konstantpumpe und Load-Sensing geregelter

Verstellpumpe 1 1 1 1 1 1 1

Netzgerät, 24 V DC 1 1 1 1 1 1 1

Schlauchleitung 10 10 9 8 9 15 16

XXX © Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165

Hinweise für den Lehrer/Ausbilder

Lernziele

Das Groblernziel des vorliegenden Arbeitsbuchs ist das Verstehen, Aufbauen, sichere Inbetriebnehmen und

messtechnische Auswerten von Grundschaltungen für Hydrauliksysteme von mobilen Arbeitsmaschinen. Die

Erkenntnisse werden durch theoretische Fragestellungen und durch den praktischen Aufbau der

Schaltungen auf der Profilplatte gewonnen. Durch diese direkte Wechselwirkung von Theorie und Praxis ist

ein schneller und nachhaltiger Lernfortschritt gewährleistet. Die Feinlernziele sind in der Matrix

dokumentiert. Konkrete Einzellernziele sind jeder Aufgabenstellung zugeordnet.

Richtzeit

Die benötigte Zeit für das Durcharbeiten der Aufgabenstellungen hängt vom Vorwissen der Lernenden ab.

Pro Aufgabe kann angesetzt werden: ca. 1 bis 1,5 Stunden.

Komponenten der Gerätesätze

Die Projektaufgaben des Arbeitsbuches und die zugehörigen Gerätesätze TP 801, TP 802 und TP 803 sind

aufeinander abgestimmt. Für die 9 Aufgaben der Grundstufe Arbeitshydraulik (TP 801) benötigen Sie die

Komponenten eines Gerätesatzes TP 801. Für die 5 Aufgaben der Aufbaustufe Lenksystem (TP 802)

benötigen Sie Komponenten je eines Gerätesatzes TP 801 und TP 802. Für die 7 Aufgaben der Aufbaustufe

Arbeitshydraulik (TP 803) benötigen Sie Komponenten der drei Gerätesätze TP 801, TP 802 und TP 803.

Normen

Im vorliegenden Arbeitsbuch werden die folgenden Normen angewendet:

DIN ISO 1219-1 Fluidtechnik, Graphische Symbole und Schaltpläne

EN 60617-2 bis EN 60617-8 Graphische Symbole für Schaltpläne

EN 81346-2 Industrielle Systeme, Anlagen und Ausrüstungen und Industrieprodukte;

Strukturierungsprinzipien und Referenzkennzeichnung

Kennzeichnungen im Arbeitsbuch

Lösungstexte und Ergänzungen in Grafiken oder Diagrammen sind rot dargestellt.

Komponenten, mit denen die Last für eine Anwendung simuliert wird, sind im Schaltplan grau hinterlegt.

Kennzeichnungen in der Aufgabensammlung

Zu ergänzende Texte sind durch Raster oder graue Tabellenzellen gekennzeichnet.

Zu ergänzende Grafiken sind durch Raster hinterlegt.

Hinweise für den Unterricht

Hier werden zusätzliche Informationen zur didaktisch-methodischen Vorgehensweise, zu den einzelnen

Komponenten und den aufgebauten Steuerungen gegeben. Diese Hinweise sind in der Aufgabensammlung

nicht enthalten.

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165 XXXI

Lösungen

Die in diesem Arbeitsbuch angegebenen Lösungen sind Ergebnisse von Testmessungen. Die Resultate Ihrer

Messungen können von diesen Daten abweichen.

Struktur der Aufgaben

Alle Projektaufgaben der Grundstufe TP 801 sowie der beiden Aufbaustufen TP 802 und TP 803 haben den

gleichen methodischen Aufbau. Die Aufgaben sind gegliedert in:

Titel

Lernziele

Problemstellung

Lageplan

Arbeitsaufträge

Arbeitshilfen

Arbeitsblätter

Das Arbeitsbuch enthält die Lösungen zu jedem Arbeitsblatt aller Aufgaben.

Bezeichnung der Komponenten

Die Bezeichnung der Bauteile erfolgt in den Schaltplänen nach Norm DIN ISO 1219-2. Alle Komponenten

eines Schaltkreises besitzen dieselbe Hauptkennziffer. In Abhängigkeit des Bauteils werden Buchstaben

vergeben. Mehrere Bauteile innerhalb eines Schaltkreises werden durchnummeriert.

Zylinder: 1A1, 2A1, 2A2, ...

Ventile: 1V1, 1V2, 1V3, 2V1, 2V2, 3V1, …

Sensoren: 1B1, 1B2, ...

Signaleingabe: S1, S2, …

Zubehör: 0Z1, 0Z2, 1Z1, …

Inhalte der CD-ROM

Das Arbeitsbuch ist auf der mitgelieferten CD-ROM als pdf-Datei gespeichert. Zusätzlich stellt die CD-ROM

Ihnen ergänzende Medien zur Verfügung.

Die CD-ROM enthält folgende Ordner:

Bedienungsanleitungen

Bilder

Datenblätter

XXXII © Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165

Bedienungsanleitungen

Bedienungsanleitungen für verschiedene Komponenten des Trainingspakets stehen zur Verfügung. Diese

Anleitungen helfen bei Einsatz und Inbetriebnahme der Komponenten.

Bilder

Fotos und Grafiken von Komponenten und industriellen Anwendungen werden bereitgestellt. Hiermit

können eigene Aufgabenstellungen illustriert werden. Auch Projektpräsentationen können durch den

Einsatz dieser Abbildungen ergänzt werden.

Datenblätter

Die Datenblätter der Komponenten des Trainingspaketes werden zusammen mit dem Gerätesatz geliefert

und stehen zusätzlich als pdf-Dateien zur Verfügung.

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165 1

Inhalt

Aufgaben und Lösungen Mobilhydraulik, Grundstufe Arbeitshydraulik (TP 801)







Aufgabe 1-4: Untersuchen der Energieeffizienz einer Geschwindigkeitssteuerung

in einem Open-Center Load-Sensing System ______________________________________ 31



Aufgabe 1-7: Bewegen und Halten einer Last mit einem Druckbegrenzungsventil zur Gegenhaltung ____ 59



2 © Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165


Aufgabe 1-1

Untersuchen der Leistungsbilanz für eine Steuerung mit Konstantpumpe und

fester Druckbegrenzung

Lernziele

Wenn Sie diese Aufgabe bearbeitet haben,

kennen Sie den Zusammenhang zwischen Druck, Volumenstrom und Leistung.

können Sie den Energieverbrauch in einem hydraulischen System berechnen.

wissen Sie, dass Volumenstromteilung zu einem Energieverlust in einem hydraulischen System führen

kann.

wissen Sie, dass bei Einsatz einer Konstantpumpe der nicht abgenommene Volumenstrom zu


Problemstellung

Die Motorgeschwindigkeit einer Radfräse wird mit einem Drosselventil gesteuert. Der Motor dreht nur in

eine Richtung. Die auf den Motor einwirkende Last ändert sich abhängig von der Bodenbeschaffenheit.

Untersuchen Sie, wie sich unterschiedliche Lastanforderungen auf die Energiebilanz der Steuerung

auswirken.

Lageplan

Radsäge, © Bobcat, www.bobcat.eu

Aufgabe 1-1 – Untersuchen der Leistungsbilanz für eine Steuerung mit Konstantpumpe und fester Druckbegrenzung


Randbedingungen

Wird das Hydraulikaggregat eingeschaltet, dreht der Motor.

Die Last auf den Motor soll mit einem Druckbegrenzungsventil simuliert werden.

Arbeitsaufträge

1. Bauen Sie die Steuerung auf.

2. Machen Sie sich mit dem Ablauf der Inbetriebnahme vertraut.

3. Informieren Sie sich über die Vorgehensweise bei Messungen im elektrischen Stromkreis.

4. Überprüfen Sie den Steuerungsaufbau.

5. Messen Sie Druck und Durchfluss bei Vorliegen unterschiedlicher Lastdrücke.

6. Berechnen Sie auf der Basis der Messwerte die Abgabeleistung der Pumpe, die Nutzleistung und die

Verlustleistung. Stellen Sie die berechneten Leistungen im Balkendiagramm dar und bewerten Sie die

Ergebnisse.

Sichtprüfung

Eine permanente Sichtprüfung auf Defekte bei Schläuchen und Hydraulikgeräten gehört zum

Sicherheitsstandard in der Hydraulik.

Arbeitshilfen

Datenblätter, Bedienungsanleitungen

Lehrbuch Hydraulik

Grundlagen der Mobilhydraulik (siehe Anhang)



1. Aufbauen der Steuerung

1B3

0Z1

1V1

p2

1V3

1B4

45 bar

P2LS T T L L LA LAP1

60 bar

P

Tp1

1V4

1V2

P

Tq2

n

1B21A1

n

1B1

q1

A

B

Schaltplan

Hinweis für den Unterricht

Das Absperrventil dient zur Schaltung des Pumpenumlaufs. Diese Art der Inbetriebnahme-

Schaltung wird für alle weiteren Aufgaben verwendet.

Zur genauen Anzeige von Druckwerten werden elektronische Druckschalter eingesetzt.

Wird der Hydromotor nur in Verbindung mit einem Durchflusssensor eingesetzt, erhält die

Kombination aus Hydromotor und Durchflusssensor die Betriebsmittelkennzeichnung B für einen

Sensor. Stellt der Hydromotor ein eigenständiges Antriebselement der Steuerung dar, erhält er –

auch in Verbindung mit einem Durchflusssensor – eine eigene Bezeichnung A.

Hinweis

Das Druckbegrenzungsventil 1V4 dient zur Einstellung von Lastdrücken.



Menge Kennzeichnung Benennung

2 1B3, 1B4 Druckschalter, elektronisch

2 1B1, 1B2 Durchflusssensor, gekoppelt an Hydromotor

1 1A1 Hydromotor

1 1V3 Drosselventil

2 1V1, 1V4 Druckbegrenzungsventil

1 1V2 Absperrventil

2 — Verteilerplatte 4-fach, mit Druckmessgerät

9 — Schlauchleitung

1 0Z1 Hydraulikaggregat mit Konstantpumpe

Geräteliste

Hinweis

Zur Durchführung der Messungen benötigen Sie:

• 1 Netzgerät 24 V DC

• 2 Digital-Multimeter

– Bauen Sie die Steuerung auf.

Beachten Sie beim Aufbau der Steuerung die folgenden Punkte:

Stellen Sie am Druckbegrenzungsventil für die Konstantpumpe des Hydraulikaggregats einen Druck von

60 bar (6 MPa) ein, bevor Sie die Steuerung aufbauen.

Benutzen Sie den Schaltplan.

Bezeichnen Sie die Komponenten.






Auswählen und Verlegen der Schlauchleitungen

– Wählen Sie die Länge der Schlauchleitung so, dass ausreichend Spielraum vorhanden ist,

um Längenänderungen aufzufangen, die durch Druck entstehen.

– Vermeiden Sie mechanische Beanspruchungen der Schlauchleitung.

– Biegen Sie die Schlauchleitung nicht unterhalb ihres Mindestbiegeradius von 51 mm.

– Verdrehen Sie die Schlauchleitung nicht beim Einbau.

– Achten Sie darauf, dass die Schlauchleitungen nicht geknickt werden.

Markieren Sie die angeschlossenen Schlauchverbindungen im hydraulischen Schaltplan.



2. Vertraut machen mit dem Ablauf der Inbetriebnahme

Information

Beim Übungsbetrieb und in der industriellen Instandhaltung erfolgt eine sichere Inbetriebnahme

bei kleinem Druck, der bis zum Höchstwert gesteigert wird. Dies kann mit einem

Druckbegrenzungsventil oder einer Pumpenumlaufschaltung erreicht werden. Bei kleinem Druck

können ohne Gefährdung, z. B. nach einem Gerätewechsel, Leckagen erkannt werden.

Vorgehen bei der Inbetriebnahme mit Pumpenumlaufschaltung

1. Schalten Sie durch Öffnen des Absperrventils auf Pumpenumlauf.

2. Schalten Sie bei elektrohydraulischen Steuerungen die elektrische

Steuerspannung von 24 V DC zu.

3. Schalten Sie die Hydraulikpumpe ein.

4. Schließen Sie langsam das Absperrventil, bis ein Umlaufdruck von ca. 15 bar entsteht.

Bei Leckagen schalten Sie sofort zurück auf Umlauf.

5. Fahren Sie den Ablauf einmal durch und achten Sie auf Leckagen.

6. Schließen Sie das Absperrventil vollständig und stellen Sie am Druckbegrenzungsventil des

Hydraulikaggregats den vorgesehenen Begrenzungsdruck ein.

3. Informieren über die Vorgehensweise bei Messungen im elektrischen Stromkreis

Sicherheitshinweise

• Vergewissern Sie sich vor dem Messen, dass der Teil der Steuerung, an dem Sie messen

wollen, nur mit einer elektrischen Spannung von maximal 24 V DC arbeitet!

• Messungen an Teilen einer Steuerung, die mit höherer Spannung (z. B. 230 V)

arbeiten, dürfen nur von Personen mit entsprechender Ausbildung bzw. Unterweisung

ausgeführt werden.

• Bei unsachgemäßer Durchführung der Messung besteht Lebensgefahr!

• Beachten Sie die Sicherheitshinweise für das Arbeiten mit elektrischem Strom!



Information

Vorgehensweise beim Messen im elektrischen Stromkreis

1. Versorgungsspannung des Stromkreises abschalten.

2. Gewünschte Betriebsart am Vielfachmessgerät einstellen (z. B. Gleichspannungsmessung).

3. Beim Messen von Gleichstrom/Gleichspannung das Messgerät richtig gepolt anklemmen.

4. Größten Messbereich wählen.

5. Spannungsversorgung des Stromkreises einschalten.

6. Anzeige beobachten und schrittweise in kleineren Messbereich umschalten.

7. Bei kleinstmöglichem Messbereich Anzeige ablesen.

4. Überprüfen des Steuerungsaufbaus

Beachten Sie bei der Inbetriebnahme der Steuerung die folgenden Punkte:

Kontrollieren Sie, ob alle Tankleitungen angeschlossen und alle Kupplungen fest aufgesteckt sind.

Drehen Sie das Drosselventil 1V3 vollständig zu.

Öffnen Sie die Druckbegrenzungsventile 1V1 und 1V4 vollständig.

Schalten Sie durch Öffnen des Absperrventils 1V2 auf Pumpenumlauf.

Schalten Sie die elektrische Versorgungsspannung 24 V DC für die Durchflusssensoren und

Druckschalter zu.

Hinweis

Informationen zu den Sensoren entnehmen Sie den Bedienungsanleitungen.

Wenn Sie den Analogausgang des Druckschalters verwenden, achten Sie darauf, dass dieser auf

0 … 10 V geschaltet ist.

Schalten Sie das Hydraulikaggregat ein.

Schließen Sie langsam das Absperrventil 1V2. Der gesamte Pumpenföderstrom fließt mit geringem

Druck über das Druckbegrenzungsventil 1V1 in den Tank ab.

Bei Leckagen schalten Sie sofort zurück auf Pumpenumlauf.

Stellen Sie am Druckbegrenzungsventil 1V1 einen Druck von 45 bar ein.

Führen Sie die Messaufgaben durch.

5. Messen von Druck und Durchfluss bei unterschiedlichen Lastdrücken

Durchführung

Stellen Sie das Druckbegrenzungsventil 1V1 auf 45 bar ein. Für das Drosselventil 1V3 und das

Druckbegrenzungsventil 1V4 stellen Sie die in der Tabelle angegebenen Werte ein. Messen Sie

Druck und Durchfluss zu diesen Werten.



– Stellen Sie die in der Tabelle angegebenen Werte ein. Tragen Sie die gemessenen Druck- und

Durchflusswerte in die Tabelle ein.

Lastfall Vorgaben für die Ventile Pumpendruck

p1 [bar]

Durchfluss

q1 [l/min]

Lastdruck

p2 [bar]

Durchfluss

q2 [l/min]

a 1V3: offen

1V4: Minimaldruck 15,8 4,14 12,4 4,22

b 1V3: offen 33 4,1 30 4,18

c 1V4: Minimaldruck 43,8 4,06 3,2 0,5

d — 43,6 4,06 30 0,5

e — 40,6 4,06 25 2

f — 45 4,06 1 0

Messprotokoll

Hinweise

Drehen Sie das Drosselventil 1V3 vor dem Abbau der Steuerung ganz auf.

Drehen Sie die Druckbegrenzungsventile 1V1 und 1V4 vor dem Abbau ganz auf.

6. Berechnen von Pumpenleistung, Nutz- und Verlustleistung

Information

Die Formel zur Berechnung der Leistung im hydraulischen System bei Verwendung der

angegebenen physikalischen Einheiten lautet:

600

q pP

P Leistung [kW]

q Volumenstrom [l/min]

p Druck [bar]

Abgabeleistung der Pumpe: PP

1 1P 600

q pP

PP Abgabeleistung der Pumpe [kW]

q1 Fördervolumenstrom der Pumpe [l/min]

p1 Pumpendruck [bar]



Nutzleistung (Leistung des Verbrauchers): PL

2 2L 600

q pP

PL Leistung des Verbrauchers [kW]

q2 Volumenstrom zum Verbraucher [l/min]

p2 Lastdruck [bar]

Verlustleistung: PV

V P LP P P

PV Verlustleistung [kW]

a) Berechnen Sie Pumpenleistung, Nutzleistung und Verlustleistung zu den Lastfällen a bis f (siehe

Arbeitsblatt 4). Tragen Sie die Werte in die Tabelle ein.

Lastfall Pumpenleistung

PP [kW]

Nutzleistung

PL [kW]

Verlustleistung

PV [kW]

a 0,109 0,087 0,022

b 0,226 0,209 0,017

c 0,296 0,003 0,293

d 0,295 0,025 0,270

e 0,275 0,083 0,192

f 0,305 0 0,305

Leistungsbilanz zu den Lastfällen a bis f



b) Übertragen Sie die Leistungswerte zu den Lastfällen a bis f in ein Balkendiagramm.

0.25

kW

P

0

0.1

0.2

0.05

0.15

0.35

a b c d e f

PP

PL

PV

PP PL PV PP PL PV PP PL PV PP PL PV PP PL PV PP PL PV

PP Pumpenleistung

PL Nutzleistung

PV Verlustleistung

Leistungsbilanz für das System mit Konstantpumpe und Druckbegrenzung bei unterschiedlichen Lastfällen a bis f

c) Wann ist die Verlustleistung PV besonders groß? Begründen Sie Ihre Aussage.

Die Verlustleistung (PV) ist besonders groß, wenn der Volumenstrom des Verbrauchers (q2) klein ist. In

diesem Fall muss fast die gesamte Fördermenge der Pumpe bei maximalem Druck über das

Druckbegrenzungsventil abfließen.


Inhalt

Aufgaben und Arbeitsblätter Mobilhydraulik, Grundstufe Arbeitshydraulik (TP 801)







Aufgabe 1-4: Untersuchen der Energieeffizienz einer Geschwindigkeitssteuerung

in einem Open-Center Load-Sensing System _____________________________________ 31






Aufgaben und Arbeitsblätter Mobilhydraulik, Aufbaustufe Lenksystem (TP 802)






Aufgaben und Arbeitsblätter Mobilhydraulik, Aufbaustufe Arbeitshydraulik (TP 803)




Aufgabe 3-4: Einstellen des Volumenstroms mit einem 2-Wege-Stromregelventil __________________ 159



Aufgabe 1-1

Untersuchen der Leistungsbilanz für eine Steuerung mit Konstantpumpe und

fester Druckbegrenzung

Lernziele

Wenn Sie diese Aufgabe bearbeitet haben,

kennen Sie den Zusammenhang zwischen Druck, Volumenstrom und Leistung.

können Sie den Energieverbrauch in einem hydraulischen System berechnen.

wissen Sie, dass Volumenstromteilung zu einem Energieverlust führen kann.

wissen Sie, dass bei Einsatz einer Konstantpumpe der nicht abgenommene Volumenstrom zu


Problemstellung

Die Motorgeschwindigkeit einer Radsäge wird mit einem Drosselventil gesteuert. Der Motor dreht nur in

eine Richtung. Die auf den Motor einwirkende Last ändert sich abhängig von der Bodenbeschaffenheit.

Untersuchen Sie, wie sich unterschiedliche Lastanforderungen auf die Energiebilanz der Steuerung

auswirken.

Lageplan

Radsäge, © Bobcat, www.bobcat.eu



Randbedingungen

Wird das Hydraulikaggregat eingeschaltet, dreht der Motor.

Die Last auf den Motor soll mit einem Druckbegrenzungsventil simuliert werden.

Arbeitsaufträge

1. Bauen Sie die Steuerung auf.

2. Machen Sie sich mit dem Ablauf der Inbetriebnahme vertraut.

3. Informieren Sie sich über die Vorgehensweise bei Messungen im elektrischen Stromkreis.

4. Überprüfen Sie den Steuerungsaufbau.

5. Messen Sie Druck und Durchfluss bei Vorliegen unterschiedlicher Lastdrücke.

6. Berechnen Sie auf der Basis der Messwerte die Abgabeleistung der Pumpe, die Nutzleistung und die

Verlustleistung. Stellen Sie die berechneten Leistungen im Balkendiagramm dar und bewerten Sie die

Ergebnisse.

Sichtprüfung

Eine permanente Sichtprüfung auf Defekte bei Schläuchen und Hydraulikgeräten gehört zum

Sicherheitsstandard in der Hydraulik.

Arbeitshilfen

Datenblätter, Bedienungsanleitungen

Lehrbuch Hydraulik

Grundlagen der Mobilhydraulik (siehe Anhang)



1. Aufbauen der Steuerung

1B3

0Z1

1V1

p2

1V3

1B4

45 bar

P2LS T T L L LA LAP1

60 bar

P

Tp1

1V4

1V2

P

Tq2

n

1B21A1

n

1B1

q1

A

B

Schaltplan

Hinweis

Das Druckbegrenzungsventil 1V4 dient zur Einstellung von Lastdrücken.



Menge Kennzeichnung Benennung

2 1B3, 1B4 Druckschalter, elektronisch

2 1B1, 1B2 Durchflusssensor, gekoppelt an Hydromotor

1 1A1 Hydromotor

1 1V3 Drosselventil

2 1V1, 1V4 Druckbegrenzungsventil

1 1V2 Absperrventil

2 — Verteilerplatte 4-fach, mit Druckmessgerät

9 — Schlauchleitung

1 0Z1 Hydraulikaggregat mit Konstantpumpe

Geräteliste

Hinweis

Zur Durchführung der Messungen benötigen Sie:

• 1 Netzgerät 24 V DC

• 2 Digital-Multimeter

– Bauen Sie die Steuerung auf.

Beachten Sie beim Aufbau der Steuerung die folgenden Punkte:

Stellen Sie am Druckbegrenzungsventil für die Konstantpumpe des Hydraulikaggregats einen Druck von

60 bar (6 MPa) ein, bevor Sie die Steuerung aufbauen.

Benutzen Sie den Schaltplan.

Bezeichnen Sie die Komponenten.






Auswählen und Verlegen der Schlauchleitungen

– Wählen Sie die Länge der Schlauchleitung so, dass ausreichend Spielraum vorhanden ist,

um Längenänderungen aufzufangen, die durch Druck entstehen.

– Vermeiden Sie mechanische Beanspruchungen der Schlauchleitung.

– Biegen Sie die Schlauchleitung nicht unterhalb ihres Mindestbiegeradius von 51 mm.

– Verdrehen Sie die Schlauchleitung nicht beim Einbau.

– Achten Sie darauf, dass die Schlauchleitungen nicht geknickt werden.

Markieren Sie die angeschlossenen Schlauchverbindungen im hydraulischen Schaltplan.



2. Vertraut machen mit dem Ablauf der Inbetriebnahme

Information

Beim Übungsbetrieb und in der industriellen Instandhaltung erfolgt eine sichere Inbetriebnahme

bei kleinem Druck, der bis zum Höchstwert gesteigert wird. Dies kann mit einem

Druckbegrenzungsventil oder einer Pumpenumlaufschaltung erreicht werden. Bei kleinem Druck

können ohne Gefährdung, z. B. nach einem Gerätewechsel, Leckagen erkannt werden.

Vorgehen bei der Inbetriebnahme mit Pumpenumlaufschaltung

1. Schalten Sie durch Öffnen des Absperrventils auf Pumpenumlauf.

2. Schalten Sie bei elektrohydraulischen Steuerungen die elektrische

Steuerspannung von 24 V DC zu.

3. Schalten Sie die Hydraulikpumpe ein.

4. Schließen Sie langsam das Absperrventil, bis ein Umlaufdruck von ca. 15 bar entsteht.

Bei Leckagen schalten Sie sofort zurück auf Umlauf.

5. Fahren Sie den Ablauf einmal durch und achten Sie auf Leckagen.

6. Schließen Sie das Absperrventil vollständig und stellen Sie am Druckbegrenzungsventil des

Hydraulikaggregats den vorgesehenen Begrenzungsdruck ein.

3. Informieren über die Vorgehensweise bei Messungen im elektrischen Stromkreis

Sicherheitshinweise

• Vergewissern Sie sich vor dem Messen, dass der Teil der Steuerung, an dem Sie messen

wollen, nur mit einer elektrischen Spannung von maximal 24 V DC arbeitet!

• Messungen an Teilen einer Steuerung, die mit höherer Spannung (z. B. 230 V)

arbeiten, dürfen nur von Personen mit entsprechender Ausbildung bzw. Unterweisung

ausgeführt werden.

• Bei unsachgemäßer Durchführung der Messung besteht Lebensgefahr!

• Beachten Sie die Sicherheitshinweise für das Arbeiten mit elektrischem Strom!



Information

Vorgehensweise beim Messen im elektrischen Stromkreis

1. Versorgungsspannung des Stromkreises abschalten.

2. Gewünschte Betriebsart am Vielfachmessgerät einstellen (z. B. Gleichspannungsmessung).

3. Beim Messen von Gleichstrom/Gleichspannung das Messgerät richtig gepolt anschließen.

4. Größten Messbereich wählen.

5. Spannungsversorgung des Stromkreises einschalten.

6. Anzeige beobachten und schrittweise in kleineren Messbereich umschalten.

7. Bei kleinstmöglichem Messbereich Anzeige ablesen.

4. Überprüfen des Steuerungsaufbaus

Beachten Sie bei der Inbetriebnahme der Steuerung die folgenden Punkte:

Kontrollieren Sie, ob alle Tankleitungen angeschlossen und alle Kupplungen fest aufgesteckt sind.

Drehen Sie das Drosselventil 1V3 vollständig zu.

Öffnen Sie die Druckbegrenzungsventile 1V1 und 1V4 vollständig.

Schalten Sie durch Öffnen des Absperrventils 1V2 auf Pumpenumlauf.

Schalten Sie die elektrische Versorgungsspannung 24 V DC für die Durchflusssensoren und

Druckschalter zu.

Hinweis

Informationen zu den Sensoren entnehmen Sie den Bedienungsanleitungen.

Wenn Sie den Analogausgang des Druckschalters verwenden, achten Sie darauf, dass dieser auf

0 … 10 V geschaltet ist.

Schalten Sie das Hydraulikaggregat ein.

Schließen Sie langsam das Absperrventil 1V2. Der gesamte Pumpenförderstrom fließt mit geringem

Druck über das Druckbegrenzungsventil 1V1 in den Tank ab.

Bei Leckagen schalten Sie sofort zurück auf Pumpenumlauf.

Stellen Sie am Druckbegrenzungsventil 1V1 einen Druck von 45 bar ein.

Führen Sie die Messaufgaben durch.

5. Messen von Druck und Durchfluss bei unterschiedlichen Lastdrücken

Durchführung

Stellen Sie das Druckbegrenzungsventil 1V1 auf 45 bar ein. Für das Drosselventil 1V3 und das

Druckbegrenzungsventil 1V4 stellen Sie die in der Tabelle angegebenen Werte ein. Messen Sie

Druck und Durchfluss zu diesen Werten.



– Stellen Sie die in der Tabelle angegebenen Werte ein. Tragen Sie die gemessenen Druck- und

Durchflusswerte in die Tabelle ein.

Lastfall Vorgaben für die Ventile Pumpendruck

p1 [bar]

Durchfluss

q1 [l/min]

Lastdruck

p2 [bar]

Durchfluss

q2 [l/min]

a 1V3: offen

1V4: Minimaldruck

b 1V3: offen 30

c 1V4: Minimaldruck 0,5

d — 30 0,5

e — 25 2

f — 1 0

Messprotokoll

Hinweise

Drehen Sie das Drosselventil 1V3 vor dem Abbau der Steuerung ganz auf.

Drehen Sie die Druckbegrenzungsventile 1V1 und 1V4 vor dem Abbau ganz auf.

6. Berechnen von Pumpenleistung, Nutz- und Verlustleistung

Information

Die Formel zur Berechnung der Leistung im hydraulischen System bei Verwendung der

angegebenen physikalischen Einheiten lautet:

600

q pP

P Leistung [kW]

q Volumenstrom [l/min]

p Druck [bar]

Abgabeleistung der Pumpe: PP

1 1P 600

q pP

PP Abgabeleistung der Pumpe [kW]

q1 Fördervolumenstrom der Pumpe [l/min]

p1 Pumpendruck [bar]



Nutzleistung (Leistung des Verbrauchers ): PL

2 2L 600

q pP

PL Leistung des Verbrauchers [kW]

q2 Volumenstrom zum Verbraucher [l/min]

p2 Lastdruck [bar]

Verlustleistung: PV

V P LP P P

PV Verlustleistung [kW]

a) Berechnen Sie Pumpenleistung, Nutzleistung und Verlustleistung zu den Lastfällen a bis f (siehe

Teilaufgabe 4). Tragen Sie die Werte in die Tabelle ein.

Lastfall Pumpenleistung

PP [kW]

Nutzleistung

PL [kW]

Verlustleistung

PV [kW]

a

b

c

d

e

f

Leistungsbilanz zu den Lastfällen a bis f



b) Übertragen Sie die Leistungswerte zu den Lastfällen a bis f in ein Balkendiagramm.

a b c d e f

PP

PL

PV

PP PL PV PP PL PV PP PL PV PP PL PV PP PL PV PP PL PV

0.25

kW

P

0

0.1

0.2

0.05

0.15

0.35

PP Pumpenleistung

PL Nutzleistung

PV Verlustleistung

Leistungsbilanz für das System mit Konstantpumpe und Druckbegrenzung bei unterschiedlichen Lastfällen a bis f

c) Wann ist die Verlustleistung PV besonders groß? Begründen Sie Ihre Aussage.

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165 I-1

Inhalt

Grundlagen der Mobilhydraulik

1 Einführung ______________________________________________________________________ I-5

2 Grundlagen der Hydraulik __________________________________________________________ I-7

2.1 Grundlagen von Druck- und Stromventilen _____________________________________________ I-7

2.2 Druckabfall _____________________________________________________________________ I-10

2.3 Wärmeerzeugung durch Druckabfall _________________________________________________ I-13

3 Geschlossener Hydraulikkreislauf (Hydrostatisches System) ___________________________ I-15

3.1 Aufbau eines geschlossenen Hydraulikkreislaufs ______________________________________ I-15

3.2 Hydraulikpumpen für geschlossene Hydraulikkreisläufe _________________________________ I-17

3.2.1 Mechanische Verstellung der Hydraulikpumpe ________________________________________ I-17

3.2.2 Hydraulische Verstellung der Hydraulikpumpe ________________________________________ I-18

3.3 Speisepumpen __________________________________________________________________ I-20

3.4 Spülventile _____________________________________________________________________ I-20

3.5 Schockventile ___________________________________________________________________ I-21

4 Load-Sensing Systeme ___________________________________________________________ I-23

4.1 Merkmale von Load-Sensing Systemen ______________________________________________ I-23

4.1.1 Open-Center Load-Sensing Systeme _________________________________________________ I-23

4.1.2 Closed-Center Load-Sensing Systeme ________________________________________________ I-25

4.2 Energieeffizienz der hydraulischen Druckversorgung ___________________________________ I-30

4.2.1 Energieverlust ___________________________________________________________________ I-30

4.2.2 Drucklose Pumpenumlaufschaltung _________________________________________________ I-32

4.2.3 Volumenstromregelung in Systemen mit Konstantpumpe ________________________________ I-34

4.2.4 Volumenstromregelung in Systemen mit Verstellpumpe _________________________________ I-36

4.2.5 Volumenstromregelung in Open-Center Load-Sensing Systemen __________________________ I-38

4.2.6 Volumenstromregelung in Closed-Center Load-Sensing Systemen _________________________ I-40

5 Verstellpumpen _________________________________________________________________ I-42

5.1 Arten von Verstellpumpen _________________________________________________________ I-42

5.2 Flügelzellenpumpe _______________________________________________________________ I-42

5.3 Axialkolbenpumpe _______________________________________________________________ I-44

6 Zwei-Pumpensystem mit Abschaltventil _____________________________________________ I-46

6.1 Anforderungen an ein Pumpensystem für mobile Maschinen _____________________________ I-46

6.2 Beispiel eines Zwei-Pumpensystems mit Abschaltventil _________________________________ I-47

I-2 © Festo Didactic GmbH & Co. KG 574165

7 Stromteilerventile _______________________________________________________________ I-48

7.1 Gleichlauf von Antrieben __________________________________________________________ I-48

7.2 Stromteilerventil (50/50-Schieberventil) _____________________________________________ I-48

7.3 Rotationsstromteilerventil _________________________________________________________ I-50

7.4 Rotationsstromteilerventil zur Druckübersetzung ______________________________________ I-51

8 Ventilblöcke für die Mobilhydraulik _________________________________________________ I-49

8.1 Aufbau von Ventilblöcken _________________________________________________________ I-53

8.2 Schaltzeichen von Proprtionalwegeventilen in Ventilscheiben ____________________________ I-55

8.3 Aufbau von Ventilscheiben ________________________________________________________ I-56

8.4 Ventilschieber von Proportionalwegeventilen _________________________________________ I-57

8.4.1 Bauform von Ventilschiebern _______________________________________________________ I-57

8.4.2 Einfluss der Steuerkerben auf die Durchflusscharakteristik ______________________________ I-58

8.5 Eingangsscheibe eines Ventilblocks _________________________________________________ I-59

8.5.1 Aufbau einer Eingangsscheibe ______________________________________________________ I-59

8.5.2 Eingangsscheibe in Verbindung mit einer Open-Center Ventilscheibe ______________________ I-60

8.5.3 Eingangsscheibe in Verbindung mit einer Closed-Center Ventilscheibe _____________________ I-61

8.6 Schock- und Nachsaugventil _______________________________________________________ I-62

9 Schaltungen mit Open-Center Ventilen ______________________________________________ I-64

9.1 Open-Center Ventile ______________________________________________________________ I-64

9.2 Aufbau eines Open-Center 6/3-Wegeventils ___________________________________________ I-66

9.3 Parallelschaltung ________________________________________________________________ I-69

9.4 Tandemschaltung ________________________________________________________________ I-70

9.5 Reihenschaltung _________________________________________________________________ I-71

10 Lastunabhängige Volumenstromregelung bei Proportionalventilen ______________________ I-72

10.1 Proportionalstromregelventil _______________________________________________________ I-72

10.2 Vorgeschaltete Druckwaage _______________________________________________________ I-74

10.3 Nachgeschaltete Druckwaage ______________________________________________________ I-78

11 Halten und sicheres Absenken von Last _____________________________________________ I-82

11.1 Anwendungsbeispiel _____________________________________________________________ I-82

11.2 Entsperrbares Rückschlagventil _____________________________________________________ I-83

11.3 Druckbegrenzungsventil __________________________________________________________ I-84

11.4 Senkbremsventil _________________________________________________________________ I-85

12 Hydraulische Vorsteuerung________________________________________________________ I-88

12.1 Hydraulische Vorsteuerung mit einem Joystick_________________________________________ I-88

13.2 Hydraulischer Joystick (Handbetätigte Vorsteuerung) ___________________________________ I-88

13.3 Elektronischer Joystick (Elektrohydraulische Vorsteuerung) ______________________________ I-90


13 Priorisieren von Verbrauchern _____________________________________________________ I-92

13.1 Notwendigkeit der Priorisierung von Verbrauchern _____________________________________ I-92

13.2 Druckzuschaltventil ______________________________________________________________ I-92

13.3 Schaltungstechnische Priorisierung _________________________________________________ I-93

13.4 Wegeventil mit Priorisierung _______________________________________________________ I-94

13.5 Statisches Prioritätsventil _________________________________________________________ I-94

13.6 Dynamisches Prioritätsventil _______________________________________________________ I-95

13.7 3-Wege-Stromregelventil __________________________________________________________ I-96

14 Hydrostatische Lenkung __________________________________________________________ I-98

14.1 Aufbau und Eigenschaften einer hydrostatischen Lenkung _______________________________ I-98

14.2 Aufbau von Lenkventilen __________________________________________________________ I-98

14.2.1 Drehschieberventil und Laufbuchse _________________________________________________ I-99

14.2.2 Dosierpumpe (Orbitrolpumpe) _____________________________________________________ I-100

14.3 Ausführungen von Lenkventilen ___________________________________________________ I-101

14.3.1 Open-Center Lenkventile _________________________________________________________ I-101

14.3.2 Closed-Center Lenkventile ________________________________________________________ I-102

14.3.3 Load-Sensing Lenkventile ________________________________________________________ I-103

14.3.4 Reaction und None-Reaction Lenkventile ____________________________________________ I-103

14.4 Typen von Lenksystemen _________________________________________________________ I-104

14.4.1 Ackermann-Lenksystem mit Achsschenkel-Lenkung ___________________________________ I-105

14.4.2 Knicklenksystem ________________________________________________________________ I-105

Bildnachweis _________________________________________________________________________ I-107


1 Einführung

Beispiel eines Fahrzeugs mit Mobilhydraulik

Es gibt einige spezielle Bedingungen, die nur in der Mobilhydraulik, nicht aber in der Industriehydraulik

vorkommen:

Kein regelmäßiger Arbeitszyklus

Bei industriellen Hydraulikanlagen ist die Kraft, die auf den Antrieb einwirkt, normalerweise konstant.

Bei mobilen Systemen ist die Krafteinwirkung hingegen äußerst variabel. Für hydraulische

Anwendungen mit variabler Kraft und variabler Geschwindigkeit ist der Einsatz einer Konstantpumpe

und einer Maximaldruckabsicherung keine wirtschaftliche Lösung.

Meist keine externe Energieversorgung

Raue Umgebungsbedingungen

Dazu gehören z. B. hohe Temperaturunterschiede, Staub und Stöße.

Begrenzter Einbauraum

Begrenztes Gewicht

Daraus leiten sich die Anforderungen an die Mobilhydraulik ab:

Effizienz im Energieverbrauch

Effizienz ist der wichtigste Faktor bei mobilen Systemen, da sich mobile Arbeitsmaschinen meist

unabhängig von externen Energiequellen bewegen. In den meisten Fällen stellt ein integrierter

Verbrennungsmotor mit einer begrenzten Kraftstoffmenge die einzige Energiequelle dar.

Kompakte Bauweise

Die einzelnen Bauteile mobiler Arbeitsmaschinen wie Tanks, Pumpen, Motoren, Zylinder und Ventile

sollen so klein und leicht wie möglich sein. Um die geforderte Leistung mit kleinen Bauteilen zu erzielen,

muss der Druck erhöht werden. Ein höherer Druck erfordert wiederum ein geringes Spiel in den

Ventilen, um die Verluste durch Leckage zu mindern. Ein geringes Spiel in den Ventilen und die höhere

Leistungsdichte erfordern einen erhöhten Aufwand bei Filterung und Kühlung des Hydrauliköls.

Robuste Bauweise

Die Bauteile sind starken Temperaturschwankungen ausgesetzt. Zusätzlich wirken auf die Antriebe

häufig starke und schnelle Kraftschwankungen ein. Außenliegende Antriebe und Zuleitungen sind direkt

Schmutz und Kollisionen z. B. mit Aushub ausgesetzt. Das macht eine robuste Bauweise der

hydraulischen Bauteile erforderlich.

1 Einführung


In mobilen Arbeitsmaschinen werden folgende Hydrauliksysteme eingesetzt:

Geschlossenes hydrostatisches Getriebe, z. B. für den Fahrantrieb

Arbeitshydraulik

Lenksystem

Bremssystem

Zwei Arten von Hydraulikkreisläufen kommen in mobilen Arbeitsmaschinen vor:

Offener Kreislauf

Im offenen Kreislauf fördert eine Pumpe Öl aus dem Tank zu den Verbrauchern. Von den Verbrauchern

läuft das Öl wieder zurück in den Tank. Der offene Kreislauf wird vor allem bei der Arbeitshydraulik

eingesetzt.

Geschlossener Kreislauf

Eine Pumpe fördert Öl zu den Verbrauchern. Zwischen der Pumpe und den Verbrauchern liegen meist

keine Stromregel- oder Richtungsventile. Von den Verbrauchern läuft das Öl direkt zur Pumpe zurück.

Oftmals übernimmt die Pumpe die Steuerung sowohl der Menge als auch der Richtung des

Volumenstroms. Der geschlossene Kreislauf wird meist für den Fahrantrieb eingesetzt.

Natürlich gibt es auch Kombinationen von beiden innerhalb einer Maschine. Der Motor treibt dann mehrere

Pumpen an. Die Hauptpumpe ist in diesem Fall die Pumpe des geschlossenen Antriebs, die Nebenpumpen

arbeiten im offenen Kreislauf und versorgen die Arbeitshydraulik.

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