{"id":30904,"date":"2024-10-08T09:04:57","date_gmt":"2024-10-08T09:04:57","guid":{"rendered":"https:\/\/www.harsle.com\/?p=30904"},"modified":"2024-12-23T05:56:07","modified_gmt":"2024-12-23T05:56:07","slug":"bending-machine-hydraulic-system","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.harsle.com\/de\/bending-machine-hydraulic-system\/","title":{"rendered":"Innovatives Design eines Hydrauliksystems f\u00fcr eine Biegemaschine"},"content":{"rendered":"

In meiner Arbeit mit Biegemaschinen<\/a>Ich habe die komplexe Konstruktion des Hydrauliksystems zu sch\u00e4tzen gelernt, das sie antreibt. Das Hydrauliksystem ist entscheidend f\u00fcr pr\u00e4zise Biegungen und einen reibungslosen Betrieb der Maschine unter wechselnden Belastungen. Durch das Verst\u00e4ndnis der Konstruktionsaspekte des Hydrauliksystems der Biegemaschine kann ich die Leistung optimieren und Probleme effektiver beheben. In diesem Artikel werde ich die wichtigsten Komponenten und Konstruktionsaspekte von Hydrauliksystemen in Biegemaschinen<\/a>und gibt Erkenntnisse weiter, die sowohl die Effizienz als auch die Zuverl\u00e4ssigkeit von Metallverarbeitungsprozessen verbessern k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Der Biegemaschine<\/a> geh\u00f6rt zu einer Art Schmiedemaschinen. Es spielt eine wichtige Rolle in der Metallverarbeitungsindustrie. Produkte werden h\u00e4ufig in folgenden Bereichen eingesetzt: Leichtindustrie, Luftfahrt, Schifffahrt, Metallurgie, Instrumente, Elektroger\u00e4te, Edelstahlprodukte, Stahlkonstruktionsbau und Dekorationsindustrie.<\/p>\n\n\n\n

Das Hydrauliksystem verwendet eine druckkompensierte Kolbenpumpe zur \u00d6lversorgung und eine Drosselsteuerung f\u00fcr den \u00d6lr\u00fccklauf, um Energie effizient zu nutzen. Der vertikale Hydraulikzylinder arbeitet mit Ausgleichs- und Verriegelungsmechanismen und arbeitet somit sicher und zuverl\u00e4ssig. Gleichzeitig verf\u00fcgt der Hydraulikzylinder als Implementierungskomponente \u00fcber eine hohe Klemm- und Scherkraft. Bei Verwendung von Scherplattenmaterial ist die Leistung gut.<\/p>\n\n\n\n

Das Design des Hydrauliksystems, des Blechscherensystems und des Hydraulikpumpstationssystems umfasst das Schaltungsdesign und die Struktur der Pumpstation, das Layout und das Design einiger nicht standardm\u00e4\u00dfiger Komponenten. Im Designprozess wird eine kompakte Struktur, ein rationales Layout und eine einfache Herstellung erreicht.<\/p>\n\n\n\n

\u00dcbersicht \u00fcber das Hydrauliksystem<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Jedes Medium (Fl\u00fcssigkeit oder Gas), das nat\u00fcrlich flie\u00dft oder zum Flie\u00dfen gezwungen werden kann, kann zur Energie\u00fcbertragung in einem Fluidsystem verwendet werden. Das erste verwendete Fluid war Wasser, daher stammt der Name Hydraulik f\u00fcr Systeme mit Fl\u00fcssigkeiten. In der modernen Terminologie bezeichnet Hydraulik einen Kreislauf mit Mineral\u00f6l. Abbildung 1-1 zeigt ein einfaches Antriebsaggregat f\u00fcr ein Hydrauliksystem.<\/p>\n\n\n\n

(Beachten Sie, dass Wasser Ende der 90er Jahre ein Comeback erlebt; einige Fluidtechniksysteme werden heute sogar mit Meerwasser betrieben.) Das andere g\u00e4ngige Fluid in Fluidtechnikkreisl\u00e4ufen ist Druckluft. Wie in Abbildung 1-2 dargestellt, ist atmosph\u00e4rische Luft \u2013 7- bis 10-fach komprimiert \u2013 leicht verf\u00fcgbar und flie\u00dft problemlos durch Rohre, Schl\u00e4uche oder Leitungen, um Energie zur Arbeit zu \u00fcbertragen. Andere Gase wie Stickstoff oder Argon k\u00f6nnten verwendet werden, sind aber teuer in der Herstellung und Verarbeitung.<\/p>\n\n\n\n

Die Industrie kennt sich mit Energietechnik im Allgemeinen am wenigsten aus. In den meisten Werken sind nur wenige Personen direkt f\u00fcr die Konstruktion oder Wartung von Fluidtechnikkreisl\u00e4ufen verantwortlich. Oftmals warten Mechaniker Fluidtechnikkreisl\u00e4ufe, die urspr\u00fcnglich von einem Vertriebsmitarbeiter eines Fluidtechnikh\u00e4ndlers entworfen wurden. In den meisten Betrieben geh\u00f6rt die Verantwortung f\u00fcr Fluidtechniksysteme zum Aufgabenbereich des Maschinenbauingenieurs. Das Problem besteht darin, dass Maschinenbauingenieure in der Regel kaum oder gar keine Fluidtechnikausbildung an der Hochschule erhalten und daher f\u00fcr diese Aufgabe schlecht ger\u00fcstet sind. Mit nur m\u00e4\u00dfiger Fluidtechnikausbildung und mehr als genug zu bew\u00e4ltigender Arbeit ist der Ingenieur oft auf die Expertise eines Fluidtechnikh\u00e4ndlers angewiesen. <\/p>\n\n\n\n

Um einen Auftrag zu erhalten, entwirft der Vertriebsmitarbeiter gerne die Schaltung und unterst\u00fctzt h\u00e4ufig bei Installation und Inbetriebnahme. Diese Vorgehensweise funktioniert einigerma\u00dfen gut, doch mit der Weiterentwicklung anderer Technologien wird die Fluidtechnik f\u00fcr viele Maschinenfunktionen immer weiter reduziert. Es besteht immer die Tendenz, die von den Beteiligten am besten verstandenen Ger\u00e4te einzusetzen.<\/p>\n\n\n\n

Hydraulikzylinder und -motoren sind kompakt und verf\u00fcgen \u00fcber ein hohes Energiepotenzial. Sie passen in kleine R\u00e4ume und verstopfen die Maschine nicht. Diese Ger\u00e4te k\u00f6nnen \u00fcber l\u00e4ngere Zeitr\u00e4ume stillgelegt werden, sind sofort reversibel, haben eine stufenlose Drehzahlregelung und ersetzen mechanische Verbindungen oft zu deutlich geringeren Kosten. Bei guter Schaltungskonstruktion laufen Stromquelle, Ventile und Antriebe \u00fcber lange Zeitr\u00e4ume wartungsarm. Die Hauptnachteile sind mangelndes Verst\u00e4ndnis der Ger\u00e4te und eine schlechte Schaltungskonstruktion, die zu \u00dcberhitzung und Leckagen f\u00fchren kann. <\/p>\n\n\n\n

\u00dcberhitzung tritt auf, wenn die Maschine weniger Energie verbraucht, als das Aggregat liefert. (\u00dcberhitzung l\u00e4sst sich in der Regel leicht aus einem Kreislauf herauskonstruieren.) Leckagen lassen sich durch den Einsatz von O-Ring-Verbindungen mit geradem Gewinde f\u00fcr Rohrverbindungen oder durch Schlauch- und SAE-Flanschverbindungen bei gr\u00f6\u00dferen Rohrdurchmessern vermeiden. Die Auslegung des Kreislaufs auf minimale St\u00f6\u00dfe und einen k\u00fchlen Betrieb reduziert ebenfalls Leckagen.<\/p>\n\n\n\n

Eine allgemeine Regel bei der Wahl zwischen Hydraulik- und Pneumatikzylindern lautet: Wenn die angegebene Kraft einen Luftzylinderdurchmesser von 4 oder 5 Zoll oder mehr erfordert, w\u00e4hlen Sie Hydraulik. Die meisten pneumatischen Kreisl\u00e4ufe haben weniger als 3 PS, da die Effizienz der Luftkompression gering ist. Ein System, das 10 PS Hydraulik ben\u00f6tigt, w\u00fcrde etwa 30 bis 50 PS Luftkompressorleistung verbrauchen. <\/p>\n\n\n\n

Druckluftkreisl\u00e4ufe sind kosteng\u00fcnstiger zu bauen, da kein separater Antrieb erforderlich ist. Die Betriebskosten sind jedoch deutlich h\u00f6her und k\u00f6nnen die geringen Komponentenkosten schnell wettmachen. Ein Druckluftzylinder mit 20 Zoll Bohrung kann beispielsweise dann wirtschaftlich sein, wenn er nur wenige Zyklen am Tag oder zum Halten der Spannung verwendet wird und nie zyklisch arbeitet.\u00a0<\/p>\n\n\n\n

Sowohl Druckluft- als auch Hydraulikkreisl\u00e4ufe k\u00f6nnen in explosionsgef\u00e4hrdeten Bereichen eingesetzt werden, wenn sie mit Druckluft-Logiksteuerungen oder explosionsgesch\u00fctzten elektrischen Steuerungen verwendet werden. Unter bestimmten Vorsichtsma\u00dfnahmen k\u00f6nnen Zylinder und Motoren beider Typen in Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit oder sogar unter Wasser betrieben werden.<\/p>\n\n\n\n

Beim Einsatz von Fluidtechnik in der N\u00e4he von Lebensmitteln oder medizinischen Bedarfsartikeln empfiehlt es sich, die Abluftleitungen au\u00dferhalb des Reinraumbereichs zu verlegen und f\u00fcr die Hydraulikkreisl\u00e4ufe eine Fl\u00fcssigkeit auf Pflanzenbasis zu verwenden.<\/p>\n\n\n\n

Einige Anwendungen erfordern die Steifigkeit von Fl\u00fcssigkeiten, so dass es in diesen F\u00e4llen notwendig erscheinen kann, Hydraulik auch bei geringem Leistungsbedarf einzusetzen. Verwenden Sie f\u00fcr diese Systeme eine Kombination aus Luft f\u00fcr die<\/p>\n\n\n\n

Stromquelle und \u00d6l als Arbeitsmedium senken die Kosten und gew\u00e4hrleisten dennoch eine ruckfreie Steuerung mit Optionen f\u00fcr pr\u00e4zises Anhalten und Halten. Zu den verf\u00fcgbaren Komponenten geh\u00f6ren Luft-\u00d6l-Tanksysteme, Tandem-Zylindersysteme, Zylinder mit integrierter Steuerung und Druck\u00fcbersetzer.<\/p>\n\n\n\n

Der beste Grund, warum Fl\u00fcssigkeiten in begrenztem Umfang Energie \u00fcbertragen k\u00f6nnen, wurde von Blaise Pascal, einem Mann aus dem 17. Jahrhundert, beschrieben. Das Pascalsche Gesetz ist eines der Grundgesetze der Fluidtechnik. Es besagt: Der Druck in einer begrenzten Fl\u00fcssigkeit wirkt gleichm\u00e4\u00dfig in alle Richtungen und im rechten Winkel zu den umgebenden Oberfl\u00e4chen. Anders ausgedr\u00fcckt: Wenn ich ein Loch in einen unter Druck stehenden Beh\u00e4lter oder eine Leitung steche, erhalte ich PSO. PSO steht f\u00fcr \u201eaustretenden Druck\u201c (pressure out). Wenn man eine unter Druck stehende Fl\u00fcssigkeitsleitung durchsticht, wird man nass. Abbildung 1-3 zeigt, wie dieses Gesetz in einem Zylinder funktioniert.<\/p>\n\n\n\n

\u00d6l aus einer Pumpe flie\u00dft in einen Zylinder, der eine Last anhebt. Der Widerstand der Last f\u00fchrt zu einem Druckaufbau im Zylinder, bis sich die Last in Bewegung setzt. W\u00e4hrend der Bewegung der Last bleibt der Druck im gesamten Kreislauf nahezu konstant. Das unter Druck stehende \u00d6l versucht, aus Pumpe, Leitung und Zylinder zu entweichen, doch diese Mechanismen sind stark genug, um die Fl\u00fcssigkeit zur\u00fcckzuhalten. Sobald der Druck auf die Kolbenfl\u00e4che hoch genug wird, um den Lastwiderstand zu \u00fcberwinden, dr\u00fcckt das \u00d6l die Last nach oben. Das Verst\u00e4ndnis des Pascalschen Gesetzes erleichtert die Funktionsweise aller hydraulischen und pneumatischen Kreisl\u00e4ufe.<\/p>\n\n\n\n

Beachten Sie in diesem Beispiel zwei wichtige Dinge. Erstens erzeugte die Pumpe keinen Druck, sondern nur einen Durchfluss. Pumpen erzeugen niemals Druck, sondern nur einen Durchfluss. Widerstand gegen den Pumpendurchfluss erzeugt Druck. Dies ist eines der Grundprinzipien der Fluidtechnik und von gr\u00f6\u00dfter Bedeutung f\u00fcr die Fehlersuche in Hydraulikkreisl\u00e4ufen. Angenommen, eine Maschine mit laufender Pumpe zeigt auf ihrem Manometer fast 0 psi an. Bedeutet das, dass die Pumpe defekt ist? Ohne einen Durchflussmesser am Pumpenausgang w\u00fcrden Mechaniker die Pumpe wahrscheinlich austauschen, weil viele von ihnen denken, Pumpen w\u00fcrden Druck erzeugen. <\/p>\n\n\n\n

Das Problem dieses Kreislaufs k\u00f6nnte einfach ein offenes Ventil sein, das den gesamten Pumpenstrom direkt in den Tank leitet. Da der Pumpenauslassstrom keinen Widerstand erf\u00e4hrt, zeigt ein Manometer nur geringen oder gar keinen Druck an. Mit einem installierten Durchflussmesser w\u00e4re klar, dass die Pumpe in Ordnung ist und andere Ursachen, wie z. B. ein offener Weg zum Tank, gefunden und behoben werden m\u00fcssen.<\/p>\n\n\n\n

Ein weiterer Bereich, der die Wirkung des Pascalschen Gesetzes zeigt, ist der Vergleich hydraulischer und mechanischer Hebelwirkung. Abbildung 1-4 zeigt die Funktionsweise beider Systeme. In beiden F\u00e4llen wird eine gro\u00dfe Kraft durch eine deutlich geringere Kraft ausgeglichen, da sich die Hebelarml\u00e4nge bzw. die Kolbenfl\u00e4che unterscheidet. Beachten Sie, dass die hydraulische Hebelwirkung im Gegensatz zur mechanischen Hebelwirkung nicht auf eine bestimmte Entfernung, H\u00f6he oder Position beschr\u00e4nkt ist. <\/p>\n\n\n\n

Dies ist f\u00fcr viele Mechanismen ein entscheidender Vorteil, da die meisten Konstruktionen mit Fluidtechnik weniger Platz ben\u00f6tigen und nicht durch Positions\u00fcberlegungen eingeschr\u00e4nkt sind. Ein Zylinder, ein Drehantrieb oder ein Fluidmotor mit nahezu unbegrenzter Kraft oder Drehmoment kann das Maschinenelement direkt verschieben oder drehen. Diese Aktionen erfordern lediglich Str\u00f6mungsleitungen zum und vom Antrieb sowie R\u00fcckmeldeger\u00e4te zur Positionsanzeige. Der Hauptvorteil der Gest\u00e4ngebet\u00e4tigung ist die pr\u00e4zise Positionierung und die M\u00f6glichkeit zur Steuerung ohne R\u00fcckmeldung.<\/p>\n\n\n\n

Auf den ersten Blick mag es scheinen, dass mechanische oder hydraulische Hebelwirkung Energie sparen kann. Beispiel: In Abbildung 1-4 werden 40.000 Pfund von 10.000 Pfund an Ort und Stelle gehalten. Beachten Sie jedoch, dass das Verh\u00e4ltnis der Hebelarme zu den Kolbenfl\u00e4chen 4:1 betr\u00e4gt. Das bedeutet, dass durch zus\u00e4tzliche Krafteinwirkung auf die 10.000-Pfund-Seite diese abgesenkt wird und die 40.000-Pfund-Seite ansteigt. W\u00e4hrend sich das 10.000-Pfund-Gewicht 10 Zoll nach unten bewegt, bewegt sich das 40.000-Pfund-Gewicht nur 2,5 Zoll nach oben.<\/p>\n\n\n\n

Arbeit ist das Ma\u00df f\u00fcr die Kraft, die \u00fcber eine Distanz \u00fcbertragen wird. (Arbeit = Kraft x Distanz.) Arbeit wird \u00fcblicherweise in Fu\u00df-Pfund angegeben und ist, wie die Formel besagt, das Produkt aus Kraft in Pfund mal Distanz in Fu\u00df. Wenn ein Zylinder eine 20.000 Pfund schwere Last \u00fcber eine Distanz von 10 Fu\u00df hebt, verrichtet der Zylinder 200.000 Fu\u00df-Pfund Arbeit. Dieser Vorgang kann drei Sekunden, drei Minuten oder drei Stunden dauern, ohne dass sich die Arbeitsmenge \u00e4ndert.<\/p>\n\n\n\n

Wenn Arbeit in einer bestimmten Zeit verrichtet wird, spricht man von Leistung. {Leistung = (Kraft x Entfernung) \/ Zeit.} Eine g\u00e4ngige Ma\u00dfeinheit f\u00fcr Leistung ist die Pferdest\u00e4rke \u2013 ein Begriff aus der Fr\u00fchzeit, als die meisten Menschen die St\u00e4rke eines Pferdes nachvollziehen konnten. Dies erm\u00f6glichte es dem Durchschnittsb\u00fcrger, neue Antriebsmittel wie die Dampfmaschine einzusch\u00e4tzen. Leistung ist die Geschwindigkeit, mit der Arbeit verrichtet wird. Eine Pferdest\u00e4rke ist definiert als das Gewicht in Pfund (Kraft), das ein Pferd in einer Sekunde (Zeit) einen Fu\u00df (Entfernung) heben kann. F\u00fcr ein durchschnittliches Pferd sind das 550 Pfund, also ein Fu\u00df in einer Sekunde. Rechnet man die Zeit auf 60 Sekunden (eine Minute) um, wird dies \u00fcblicherweise mit 33.000 Fu\u00df-Pfund pro Minute angegeben.<\/p>\n\n\n\n

In den meisten Hydraulikkreisl\u00e4ufen muss die Kompressibilit\u00e4t nicht ber\u00fccksichtigt werden, da \u00d6l nur sehr gering komprimiert werden kann. Fl\u00fcssigkeiten gelten normalerweise als inkompressibel, doch in fast allen Hydrauliksystemen ist Luft eingeschlossen. Die Luftblasen sind so klein, dass selbst Menschen mit gutem Sehverm\u00f6gen sie nicht erkennen k\u00f6nnen. Dennoch erm\u00f6glichen sie eine Kompressibilit\u00e4t von etwa 0,5% pro 1000 psi. <\/p>\n\n\n\n

Zu den Anwendungen hydraulischer Systeme, bei denen diese geringe Kompressibilit\u00e4t negative Auswirkungen hat, geh\u00f6ren: Einhub-Luft-\u00d6l-Druck\u00fcbersetzer, Systeme mit sehr hohen Taktraten, Servosysteme mit toleranznahen Positionierungen oder Dr\u00fccken sowie Kreisl\u00e4ufe mit gro\u00dfen Fl\u00fcssigkeitsmengen. In diesem Buch werden Kreisl\u00e4ufe, bei denen Kompressibilit\u00e4t eine Rolle spielt, mit entsprechenden Methoden zur Reduzierung oder Ber\u00fccksichtigung dieser Faktoren erl\u00e4utert.<\/p>\n\n\n\n

Eine weitere Situation, die den Anschein einer h\u00f6heren Kompressibilit\u00e4t erweckt als zuvor angegeben, ist die Ausdehnung von Rohren, Schl\u00e4uchen und Zylinderrohren unter Druck. Dies erfordert ein gr\u00f6\u00dferes Fl\u00fcssigkeitsvolumen, um Druck aufzubauen und die gew\u00fcnschte Arbeit zu verrichten. <\/p>\n\n\n\n

Wenn Zylinder gegen eine Last dr\u00fccken, k\u00f6nnen sich die dieser Kraft widerstehenden Maschinenteile au\u00dferdem dehnen, sodass erneut mehr Fl\u00fcssigkeit in den Zylinder gelangen muss, bevor der Zyklus abgeschlossen werden kann.<\/p>\n\n\n\n

Gase sind bekanntlich sehr komprimierbar. Einige Anwendungen nutzen diese Eigenschaft. In den meisten Fluidtechnikkreisl\u00e4ufen ist die Kompressibilit\u00e4t jedoch nicht vorteilhaft, in vielen F\u00e4llen sogar nachteilig. Daher empfiehlt es sich, eingeschlossene Luft in einem Hydraulikkreis zu entfernen, um schnellere Zykluszeiten zu erm\u00f6glichen und das System steifer zu machen.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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