3.6.3 Endlagendämpfung, Kni ksi herheit• Vermeidung me hanis her Bes hädigung des Zylinderde kels beiKolbenaufprall dur h Endlagendämpfung (me hanis h, hydraulis hoder pneumatis h).• Vermeidung me hanis hen Versagens der Kolbenstange dur h Prü-fung der Kni ksi herheit.

3-38

Nutzleistung und FluidleistungPN = F1 · v1

Pf = (A1 · p1 − A2 · p2) · v1GesamtwirkungsgradηG,Z =

PN

Pf

=F1

A1 · p1 − A2 · p2

3-37

Ges hwindigkeit, Kolbenstangenkraft und Leistung Ges hwin-digkeitv1 =

V̇1

A1

v2 =V̇2

A2KraftF1 = ηm,Z,1 · p1 · A1 −

p2 · A2

ηm,Z,2

F2 = ηm,Z,2 · p2 · A2 −

p1 · A1

ηm,Z,1

3-36

3.6.2 Bere hnungsgrundlagenAufbau einfa hwirkender Zylinder999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999

999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999

444444444444444444444444444444

4444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444

@@@@@@@@@

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444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444

4444444444444444444444444

@@@@@@

@@@@@@

1 2 3

4

55 6

V1 V2

p2

A2

A1

p1v2 v1

F1

F2

Volumetris her und me hanis her Wirkungsgrad• Le kverluste verna hläÿigbar: ηV,Z = 1

• Reibung bei Ein- und Ausfahrbewegung unters hiedli h:ηm,Z,1 = 0, 9...0, 98

ηm,Z,2 = 0, 8...0, 96

3-35

3.6 Zylinder3.6.1 Bauformen

einfa hwirkend doppeltwirkendTeleskopzylinder Teleskopzylinder

3-34

• Kolben hier axial zur Dreha hse• S hrägs heiben-, S hrägtrommel-, Taumelmas hine• Förderprinzip wieder versetzte S haltung von Einzelkolben• Vth,AK = π

2d2

· nK · DT · tan(α), variabel!

3-33

3-32

Axialkolbenmas hineAufbau

3-31

Radialkolbenmas hineAufbau

Förderprinzip: versetzte S haltung von EinzelkolbenVth,RK = π

2d2

· e · nK , variabel!3-30

3.5.3 Kolbenmas hinen• Bestandteile: mehrere separate Kolben, Antriebswelle• 2 Typen: Radial- und Axialkolbenmas hine

3-29

Sperr�ügelmas hine• Sperr�ügel an Gehäuse montiert• Vth,SF = 1

2(π − α)

(

D2− d2

)

· b, konstant

3-28

Flügelzellenmas hineAufbau

Förderprinzip: Arbeitsraum dur h Welle, Sperr�ügel und GehäuseVth,FZ = 2 [π (R + r) − nF · dF ] · e · b, variabel!

3-27

3.5.2 Zellenmas hinen• Bestandteile: Gehäuse, Rotor, Di htleisten (Flügel), Steuerelemen-te• Einteilung entspre hend Befestigung der Flügel

3-26

längerer Zahneingri�, daher geringere Unglei hförmigkeit

3-25

Innenzahnmas hineAufbau

Förderprinzip: Arbeitsraum dur h Zahnkranz und GehäuseVth,IZ = 2πmI · dI · b, konstantkompakter als Auÿenzahnmas hine3-24

Auÿenzahnmas hineAufbau

Förderprinzip: Arbeitsraum dur h Zahnkranz und GehäuseVth,AZ = 2πm · d · b, konstantProblem Quets höl 3-23

3.5.1 Zahnmas hinen• Bestandteile: Gehäuse, Rotor, ineinandergreifende Zahnringe• 4 Typen: Auÿenzahn-, Innenzahn-, Zahnring-, S hraubenspindel-mas hine

3-22

Getriebeart Zahnmas hine Zellenmas hine Kolbenmas hineBestandteile Gehäuse, Rotor,ineinandergreifen-de Zahnringe oderSpindelnGehäuse, Ro-tor, Di htleisten(Flügel), Steuer-elemente

mehrere KolbenBauformen Auÿenzahn-Innenzahn-Zahnring-S hraubenspindel-mas hine

Flügelzellen-Sperr�ügel-mas hineRadial-Axialkolben-mas hine

3-21

3.5 Bauarten von FluidgetriebenEinteilung1. Zahnmas hinen2. Zellenmas hinen3. Kolbenmas hinenIm folgenden werden vers hiedene Typen diskutiert. Am Ende des Ab-s hnitts werden die typis hen Betriebsparameter der einzelnen Bauartenverglei hend gegenübergestellt.

3-20

Beispiel: Axialkolbenmotor Sauer-Danfoss (www.sauer-danfoss.de)

3-19

Kennfelder• vers hiedene Kennlinien werden zu Kennfeldern zusammengefasst• Beispiel Hydropumpe: Kennlinien QF (pF ) und ηg(pF )

η 1

pF

n3

n4

n5

QF

η 3

η 2

n2

n1

3-18

Beispiel: Axialkolbenmotor Sauer-Danfoss (www.sauer-danfoss.de)

3-17

Beispiel: Wirkungsgradkennlinie für Hydromas hine• bei zunehmender Dru kdi�erenz ∆p über Mas hine:

ηV nimmt zu, ηm nimmt dagegen ab• Kennlinie des Gesamtwirkungsgrades

0

0.5

1

η

∆p

ηV ηmηg

3-16

Beispiel: Zahnradpumpe Sauer-Danfoss (www.sauer-danfoss.de)

3-15

Beispiel: Volumenstromkennlinien• Bei steigendem Förderdru k pF nimmt QV zu• Wirkung bei Hydropumpen und -motoren unters hiedli h

QF

pF

n2

n1 QS

∆p

n2

n1

Hydropumpe Hydromotor3-14

• Kennlinien für HydropumpenQF = QF (pF ; n = n1, n2, . . . )

ηg,P = ηg,P (pF ; n = n1, n2, . . . )

PP = PP (pF )

• Kennlinien von HydromotorenMM = MM (n; ∆p = p1, p2, . . . )

QS = QS (n; ∆p = p1, p2, . . . )

ηg,M = ηg,M (∆p, n)

• Angabe des Test�uides ebenfalls notwendig

3-13

3.4 Kennlinien und Kennfelder• me hanis he und hydraulis he Verluste werden in Abhängigkeitvon p, n, Q, η angegeben• Kenntnis der Wirkungsgrade im gesamten Arbeitsberei h einer Hy-dromas hine notwendig• Angabe von Kennlinien:

a = f(v, B)

a : abhängige Betriebsgröÿev : variable BetriebsgröÿeB : Betriebsparameter (diskret)

3-12

3.3.3 Mas hine insgesamtGesamtwirkungsgrad Produkt aus einzelnen WirkungsgradenHydropumpe ηg,P = ηV,P · ηm,PHydromotor ηg,M = ηV,M · ηm,M

3-11

Me hanis her Wirkungsgrad berü ksi htigt Verlustmoment (empi-ris her Mas hinenparameter)Verlustmoment MV = MvR + MtRHydropumpe MP = Mth + MVme h. Wirkungsgrad ηm,P =Mth

MPHydromotor MM = Mth − MVme h. Wirkungsgrad ηm,M =MM

Mth

3-10

Verlustmomente MV

• dur h tro kene und viskose ReibungMMMP

Mth Mth

MVMV

Hydropumpe Hydromotor

• MV erhöht das notwendige Antriebsmoment MP an der Hydro-pumpe• MV verringert das abgegebene Moment MM am Hydromotor

3-9

Umgesetzte Leistung allgemeine Zusammenhängeme hanis he Leistung (Rotation) Pm = M · ωhydraulis he Leistung Ph = Q · ∆p = Q · (p2 − p1)Zusammenhang Pm = Ph

Mth · ω = Qth · ∆p

Mth =Qth · ∆p

2π · n

3-8

3.3.2 LeistungsumsatzArbeitp

V

�������������������������������������������� Vdp

Wt = −

∫ p2

p1

V dp = VH · (p1 − p2)

3-7

Volumetris her Wirkungsgrad berü ksi htigt Verlustvolumenstrom(empiris her Mas hinenparameter)Verluste QV = QL + QK + QSRHydropumpe QF = Qth − QVvol. Wirkungsgrad ηV,P =QF

QthHydromotor QS = Qth + QVvol. Wirkungsgrad ηV,M =Qth

QSUnglei hförmigkeitsgradδ =

Qmax − Qmin

Qth

3-6

Wie wirken si h Verlustvolumenströme aus?

QV

QF QS

QV

Hydropumpe Hydromotor

• QV reduziert den theoretis hen Volumenstrom einer Hydropumpezum Förderstrom QF

• QV erhöht den theoretis hen Volumenstrom einer Hydropumpezum S hlu kstrom QS

3-5

Verlustvolumenströme QV

• dur h unvollständige Befüllung (S hadraum SR)• dur h Kompression (K) der Hydraulik�üssigkeit• dur h Le kströme (L)

������

������

Kompression

unvollständigeBefüllung

Leckströme

3-4

3.3 Bere hnungsgrundlagen3.3.1 Flüssigkeitsdur hsatzVerdrängungsvolumenVthTheoretis her Volumenstrom

Qth =n · Vth

3-3

3.2 Verdrängerprinzipp1

p2

VH

p2

p1

VH

p1

p2

������

������

Kraftmaschinen

Hub

Arbeitsmaschinen

4

1 2

3 1

4 3

2a) b) p

V

p

V

• Hydromas hine: periodis he Be- und Entladung des dru kdi ht ab-ges hlossenen Verdrängungsvolumens• Hydropumpe: Umlauf startet auf Niederdru kseite• Hydromotor: Umlauf startet auf Ho hdru kseite

3-2

Anforderungen an Hydromas hinen• hoher Wirkungsgrad im Betriebsberei h• Funktionstü htigkeit in weitem Viskositätsberei h• kleines Mas hinenvolumen• hohe Zuverlässigkeit• geringe Unglei hförmigkeit• geringer Geräus hpegel

3-1

3 Hydromas hinen3.1 Verdrängermas hinen

• Hydromas hinen arbeiten na h Verdrängerprinzip, wird glei h er-läutert, Strömungsprinzip ni ht mögli h!• Hydropumpen: Arbeitsmas hinen, me hanis he und hydraulis heEnergie• Hydromotoren: Kraftmas hinen, hydraulis he in me hanis he Ener-gie

3-0