Hydraulik ist eine Wortschöpfung aus den altgriechischen Begriffen „hydro“ (Wasser) und und "aulos" (Rohr).
Die Hydraulik befasst sich im Allgemeinen mit dem Strömungsverhalten von Flüssigkeiten und im Speziellen, im Bereich der Baumaschinen, mit der Kraft- und Energieübertragung unter Verwendung von Flüssigkeiten.
Historisches
Um 1600 erfand Johannes Kepler die Zahnradpumpe. Diese Erfindung hatte
aber zunächst noch keine Auswirkungen. Blaise Pascal legte die Grundlagen für die weitere Entwicklung der Hydraulik mit dem "hydrostatischen Gesetz". Im Jahre 1663
erläuterte er das Prinzip der hydraulischen Presse.
Historisch betrachtet gilt der Engländer Joseph Bramah (1749 - 1814) (Bild rechts) als Begründer der technischen Hydraulik. Er entwickelte 1795 eine mit Druckwasser betriebene Maschine, welche die eingesetzte Kraft mehr als 2000fach verstärkte.
1905 gilt als der Beginn der Ölhydraulik, als Williams und Janney erstmals Mineralöl als Übertragungsmedium für ein hydrostatisches Getriebe in Axialkolbenbauart einsetzten.
Die erste Servolenkung entwickelte Harry Vickers (um 1925); das erste vorgesteuerte Druckventil entwickelte er 1936.
Damit waren die Grundlagen für die heutige Hydrauliktechnik geschaffen.
Varianten
Es wird zwischen drei Varianten der hydraulischen Kraftübertragung unterschieden:
1. der hydrodynamische Antrieb
2. die Viskosekupplung
3. der hydrostatische Antrieb
Hydrauliksysteme bei Baumaschinen
Bei Baumaschinen wird primär der hydrostatische Antrieb zur hydraulischen Kraftübertragung genutzt. Hydrostatische Antriebe wandeln die mechanische Leistung einer Antriebsmaschine durch eine Pumpe in hydraulische Leistung um. Sie sind insofern die optimale Lösung für Baumaschinen, da sie eine stufenlose Verstellung der abtriebseitigen Geschwindigkeit ermöglichen.
Bei hydrostatischen Getrieben ist der Pumpen- und Motoranteil sehr ähnlich. Der Aufbau ist meist eine Fingerkolbenpumpe (Axialkolbenpumpe). Axial zur Antriebswelle der Pumpe ist das Pumpengehäuse angeordnet. Im Inneren befindet sich ein Ring mit kreisförmig angeordneten Zylinderbohrungen, in die in gleicher Anordnung Fingerkolben eingesetzt sind. Axialkolbenmotoren werden sowohl in industriellen Anwendungen (z. B. Schwermaschinenbau) als auch in mobilen Arbeitsmaschinen verwendet. Meist handelt es sich um eine Bauform von Hydraulikmotoren. Sie können konstantes oder variables Schluckvolumen haben.
Um eine lineare Bewegung zu erzeugen, werden Hydraulikzylinder eingesetzt.
Drehbewegungen hingegen werden mittels Hydraulikmotoren bzw. Hydromotoren realisiert.
Diese Hydraulik-Systeme benötigen immer einen Kreislauf des Fluids (Mineralöl, Hydrauliköl, Ester, Glykole oder spezielle Wassergemische). Da die Verdichtung dieser Hydraulik-Flüssigkeiten gering ist, können hohe Kräfte sehr gleichförmig und exakt übertragen werden.
Hier finden Sie das grundlegende Funktionsprinzip als Animation.
Der grundlegende Vorteil dieser Hydrauliksysteme liegt in der aufgelösten Bauweise. So kann die Hydraulik durch frei verlegbare Rohr- und Schlauchleitungen optimal an die Maschine angepasst werden. Dies wird ebenfalls durch die große Leistung der vergleichsweise kleinen Bauelemente ermöglicht.
Darüber hinaus bieten diese Systeme weitere Vorteile wie:
- stufenlose Geschwindigkeitsstellung des Abtriebes in sehr weiten Grenzen, einfache Umkehr der Bewegungsrichtung
- einfache Erzeugung sehr großer Kräfte und Drehmomente
- sicherer und schnell wirkender Überlastungsschutz durch Druckbegrenzungsventil
- Realisierung parallel arbeitender translatorischer oder rotatorischer Abtriebselemente (Hydraulikzylinder oder Hydromotoren) mit einem Primärteil (Pumpe) in einem gemeinsamen System, dabei ergibt sich die Wirkung eines Differentials ohne weiteren Aufwand.
- hohe Lebensdauer, da das Fluid selbstschmierend ist und als Kühlmedium dienen
- einfache Regelungskonzepte zur optimalen Ausnutzung des Antriebsmotors bei stark variierenden Leistungsanforderungen der Arbeitsmaschine.
- hohe Stellgenauigkeit
- einfache Anzeige der Belastung durch Druckmessgeräte
- Anfahren aus dem Stillstand bei Volllast
- Korrosionsschutz durch Hydraulikflüssigkeit (außer Wasser)
Nachteilig bei Hydrauliksystemen ist, wie die Praxis zeigt:
- Hohe Anforderung an die Filtrierung der Hydraulikflüssigkeit
- Leckölverluste
- Hohe Strömungsverluste im Inneren der hydraulischen Flüssigkeiten, welche in Wärme umgesetzt werden und die Anlage aufheizen. (Energieverlust - geschieht vor allem bei älteren Pumpen und Motoren)
Wegen ihrer spezifischen Vor- und Nachteile werden Hydraulik-Antriebe häufig bei mobilen Arbeitsmaschinen wie Baumaschinen oder Landmaschinen verwendet. Hier erfolgt das Heben und Senken von Lasten vor allem durch linear bewegliche Hydraulikzylinder
Weitere typische Anwendungsbeispiele sind:
- Zweiwegebagger
- Landwirtschaft bei Traktoren, um Anbaugeräte zu heben, anzutreiben oder zu steuern
- Bagger: hydraulischer Antrieb aller Arbeitsgeräte einschließlich Dreh- und Fahrwerk
- Mobilkrane: hydraulischer Antrieb der Teleskopmasten, Hub- und Windwerk,Drehwerk, Abstützung, Lenkung sowie teilweise Fahrantrieb
- Forstmaschinen: Hydrostatische Fahr- und Arbeitsantriebe
Weiteres zum Thema Hydraulik:
Schluckvolumen
Unter Schluckvolumen oder Schluckmenge versteht man in der Fluidtechnik bei Hydraulikmotoren jene Menge an Hydraulikflüssigkeit, die der Hydraulikmotor pro Umdrehung verbraucht.
Bei regelbaren Hydraulikmotoren ist das Schluckvolumen variabel.
Die von einem Hydraulikmotor abgegebene Leistung P ist direkt proportional dem Schluckvolumen V, der Drehzahl n und dem Druckgefälle Δp. Das Produkt aus zugeführtem Volumenstrom Q und dem Schluckvolumen ergibt die Drehzahl. Das Druckgefälle ist der Unterschied zwischen Druck der zulaufenden Hydraulikflüssigkeit (meistens Pumpendruck) und dem Druck der ablaufenden Hydraulikflüssigkeit (meistens Tankdruck).
Zahnradpumpe
Die Zahnradpumpe ist eine Maschine zur Förderung von Flüssigkeiten sowie zum kraftübertragenden Antrieb von Hydraulikmotoren. Sie ist eine Unterart der Verdrängerpumpe.
Eine Zahnradpumpe fördert gleichmäßig (abgesehen von der hydrostatisch bedingten Pulsation) das zu pumpende Medium und kann mittlere Drücke bis ca. 300 bar ertragen. Der Druck stellt sich wie in jedem hydraulischen System durch das Fördern des Mediums gegen eine Last ein. Wächst die Last, steigt auch der Druck.
Antriebsmittel für hydraulische Kraftwandler in Baumaschinen, Traktoren und in Handwerk und Industrie, insbesondere Fahrzeugbau.
(Quellenangabe: Wikipedia / diverse technische Lexika / eigene Arbeiten)
... wird fortgesetzt ...
Hydraulikpumpen: Hydromatik - Linde - Liebherr - Brueninghaus - Bosch/Rexroth - Kawasaki - Sauer - Schiffshydraulik - Sonstige
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