Hydraulikantriebe holen auf bei Steuerbarkeit und Energieeffizienz

Anbieter zum Thema

Maxon Motor GmbH

JESSBERGER GmbH

trivid GmbH

Zur Anpassung der Standardzylinder mit dem Verhältnis 2 : 1 oder 4 : 3 an die jeweilige Bewegung wird das Regelventil zum verstellbaren Teil des Schaltkreises. Hydraulische Linearantriebe werden über Wegeventile oder Cartridgeventilschaltungen geregelt. Ein Standard-Wegeventil (DCV) zur Zylindersteuerung hat vier Betriebsanschlüsse und einen Kolben mit drei Betriebsstellungen für unterschiedliche Anschlussarten (Bild 1a – siehe Bildergalerie).

Ventil mit richtigem Steuerkantenverhältnis passt zum Zylinder-Flächenverhältnis

Folgende Betriebsanschlüsse stehen zur Verfügung: P (Pumpenanschluss), A und B (Zylinderanschlüsse) und T (Tankanschluss). Das Ventil kann ein Steuerkantenverhältnis haben, das zum Flächenverhältnis des Zylinders passt. Die Kolbensteuerkanten lassen sich so formen, dass sie unterschiedliche Flächen für verschiedene Anschlussarten freigeben.

In dieser Abhandlung wird das Flächenverhältnis der Steuerkanten im Ventil mit 1 : 1 : 1 : 1 bezeichnet, wobei die Reihenfolge der Anschlussarten TA, AP, PB und BT entspricht. Die „1“ steht für 100% der Fläche, die für den Nennvolumenstrom Q bei der Nenndruckdifferenz pD an der Kante benötigt wird.

In Bild 1b symbolisiert die graue Linie die Interaktion der vier Drosselkanten [1]. Ein Standard-Wegeventil (DCV) in dieser Ausführung kann in der Regel jedes Zylinder-Querschnittsverhältnis regeln.

Höchstkraft beim Hydraulikantrieb nur mit angehaltenem Zylinder

Die Kombination von Ventil und Zylinder ergibt einen Hydraulikantrieb. Dieser Antrieb setzt Kräfte um und sorgt beim Aus- oder Einfahren für die benötigte Geschwindigkeit. Unabhängig von der Richtung kann der Antrieb die Höchstkraft nur dann erbringen, wenn der Zylinder angehalten wird.

Sobald der Zylinder sich bewegt, wird die Kraft um den Anteil des Betriebsdrucks reduziert, der als Druckabfall Δp an der Drosselkante des Ventils auftritt. Bei der Bewegung eines unbelasteten Zylinders mit Höchstgeschwindigkeit wird fast die gesamte zugeführte Energie aufgrund der Drosselverluste im Ventil in Wärme umgewandelt. Daher bietet diese Art der Steuerung von Linearbewegungen ein großes Potenzial zur Einsparung von Energie.

Differentialzylinder und Standard-DCV für Linearbewegungen oft verwendet

Die in der Industrie am häufigsten für hydraulische Linearbewegungen verwendete Schaltung ist der Differentialzylinder mit dem Querschnittsverhältnis αZ 2 : 1 in Kombination mit einem Standard-DCV der genannten Ausführung (Bild 1c). In dieser Kombination ergeben sich beim Ausfahren mit konstanter Geschwindigkeit folgende Bedingungen: Das Ventil bewegt sich in die Position PA-BT. Aufgrund von αZ muss im Vergleich zu BT die doppelte Menge Fluid durch PA geleitet werden.

(ID:354186)