Maschinentechnik
Maschinentechnik
Maschinentechnik
Welche zwei Größen werden bei der Hydraulik gesteuert?
Volumen und Druch, beide lassen sich sehr gut steuern und regeln
Welche Gruppen von Druckflüssigkeiten werden heutzutage eingesetzt?
- HÄUFIGSTE: Mineralölbasische Flüssigkeiten (HLP, HVLP)
- Schwerentflammbare Flüssigkeiten (HFA, HFB, HFC und HFD)
- Umweltschonende Flüssigkeiten (HETG, HEES, HEPG und HEPR)
- Spezielle Flüssigkeiten (z.B. ATF)
Aufgabe Hydraulikpumpen und -motoren
formen mechanische Energie in hydraulische Energie um (oder andersherum)
Arten von Kolbenpumpen /-motor
- Kolbenpumpen/motoren
- Zahnradpumpen/motoren
- Flügelzellenpumpen/motoren
Welches ist der am häufigsten in Baumaschinen eingesetzte Motor/Pumpe?
Axialkolbenpumpe/motor - Schrägscheibenpumpe/motor
Linearmotor = ???
Hydraulikzylinder
einfach wirkender Hydraulikzylinder
- keine eigentliche Kolbenfläche sondern nur Kolbenstange mit großem Durchmesser
- zum Einfahren: Eigengewicht oder Rückholfeder
Linearmotor - doppeltwirkende Zylinder
- können von beiden Seiten druckbeaufschlagt werden
- Zylinder mit gleich großen Flächen: Gleichlaufzylinder
- Zylinder mit unterschiedlich großen Flächen (nur eine Kolbenstange): Differentialzylinder
Linearmotor - Teleskopzylinder
für große Hübe bei kleiner Zylinderlänge
Einsatzbeispiel Differentialzylinder
Förderzylinder in Betonpumpen
Wozu werden Ventile im Hydrauliksystem benötigt?
zur Kontrolle der hydraulischen Leistung
Um welche Bauart handelt es sich bei diesem Ventil?
Sitzbauweise
Um welche Bauart handelt es sich bei diesem Ventil?
Schieberbauweise
Um welche Bauart handelt es sich bei diesem Ventil?
Drehschieberbauweise
Wie wird die hydraulische Versorgung vom Unterwagen bei verdrehbaren Unter- und Oberwagen sicher gestellt?
Drehdurchführung
Hydraulikkreislauf - offener Kreislauf
- Pumpe saugt Öl aus Tank
- nach Verbraucher wird Öl in Tank zurückgeleitet
- Richtungsumkehr der Pumpenförderung ist demnach nicht möglich
Hydraulikkreislauf - geschlossener Kreislauf
- Saugleitung der Pumpe wird direkt vom Verbrauche gespeist
- Hydraulikverluste werden von Niederdruck-Speisepumpe ausgeglichen
- mit geschlossenem System kann gebremst werden, da Pumpe direkt mit Motor verbunden
BUS-Steuerung
BUS=Binary Unit System
Leitungssystem mit zugehörigen Steuerungskomponenten, das zum Austausch von Daten und/oder Energie zwischen Hardware-Komponenten dient.
durch das System können Kilometer lange Kabel in Maschine erspart werden, weil BUS durch Maschine läuft und jedes System direkt mit BUS verbunden ist
Elemente eines BUS-Systems
- Motor
- Steuergerät
- Verstellpumpe
- Display
- Ventilblock
- Vorsteuergerät
- Sensoren
Nutzen von Telematiksystemen für Baumaschinen
- Maschineneinsatzplanung
- Sperrfunktion mit Alarmmeldung
- Maschineninformationen
- Wartungsplanung
Komponenten eines Antriebsstrangs
- Primärwandler
- Getriebe
- Antriebe/Abtriebe
- Verbindungselemente
Primärwandler Beispiel
Verbrennungsmotor
Getriebe Beispiele
- Schaltgetriebe
- Verteilergetriebe
- Differentialgetriebe
- Planetengetriebe
Antriebe/Abtriebe Beispiele
- Fahrantrieb
- Drehantrieb
- Auslegerbewegung
- Anbaugeräte
Verbindungselemente Beispiele
- Schwungrad
- Kupplung
- Antriebswelle
- Drehkranz
- Hydraulikkreis
- Elektrokreis
- Drehmomentwandler
wichtigste Bauteile Dieselmotor
.
4 Takte Dieselmotor
- Takt 1: Ansaugen
- Takt 2: Verdichten
- Takt 3: Arbeiten
- Takt 4: Ausstoßen
1. Takt Dieselmotor
Ansaugen
- Kolben am Totpunkt
- Einlassventil offen
- Auslassventil geschlossen
- Luft durch Abwärtsbewegung des Zylinders angesaugt
2. Takt Dieselmotor
Verdichten
- beide Ventile geschlossen
- Kolben bewegt sich nach oben
- Verdichtung der Luft
3. Takt Dieselmotor
Arbeiten
- Diesel wird eingespritzt
- Selbstzündung durch hohe Temperatur der verdichteten Luft
- Kolben bewegt sich nach unten
4. Takt Dieselmotor
Ausstoßen
- Einlassventil geschlossen
- Auslassventil offen
- Ausstoß der Gase durch Auswärtsbewegung des Kolbens
Vergleich Diesel- und Ottomotor - Gemsichbildung
Ottomotor: äußere Gemischbildung
Dieselmotor: innere Gemischbildung
Vergleich Diesel- und Ottomotor - Zündung
Dieselmotor: Selbstzündung
Ottomotor: Fremdzündung
Vergleich Diesel- und Ottomotor - Wirkungsgrad
Dieselmotor: 33%
Ottomotor: 25%
Aufgabe eines Getriebes
- Eingangsdrehzahl (von Primärwandler) in Ausgangsdrehzahl (an Antriebswelle) wandeln
- Motor so im optimalen Drehzahlbereich betreiben
Was übertragen Getriebe
- Kräfte
- Drehmomente
- Drehrichtung
- Drehzahl
Arten von Getrieben
- mechanisch
- hydraulisch
- elektrisch
2 Arten von mechanischen Getrieben
formschlüssige Getriebe
- Zahngetriebe
- Kettengetriebe
kraftschlüssige Getriebe
- Riemengetriebe
Wichtigster Unterschied Zahngetrieb und Riemengetriebe
Drehrichtung
-->Zahnrad: Drehrichungsumkehr
-->Riemen: Drehrichungsgleich
2 Arten hydraulische Getriebe
- hydrostatische Getriebe
- hydrodynamische Getriebe
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Lernkarten
Komponenten eines Antriebsstrangs
- Primärwandler
- Getriebe
- Antriebe/Abtriebe
- Verbindungselemente
Primärwandler Beispiel
Verbrennungsmotor
Getriebe Beispiele
- Schaltgetriebe
- Verteilergetriebe
- Differentialgetriebe
- Planetengetriebe
Antriebe/Abtriebe Beispiele
- Fahrantrieb
- Drehantrieb
- Auslegerbewegung
- Anbaugeräte
Verbindungselemente Beispiele
- Schwungrad
- Kupplung
- Antriebswelle
- Drehkranz
- Hydraulikkreis
- Elektrokreis
- Drehmomentwandler
wichtigste Bauteile Dieselmotor
.
4 Takte Dieselmotor
- Takt 1: Ansaugen
- Takt 2: Verdichten
- Takt 3: Arbeiten
- Takt 4: Ausstoßen
1. Takt Dieselmotor
Ansaugen
- Kolben am Totpunkt
- Einlassventil offen
- Auslassventil geschlossen
- Luft durch Abwärtsbewegung des Zylinders angesaugt
2. Takt Dieselmotor
Verdichten
- beide Ventile geschlossen
- Kolben bewegt sich nach oben
- Verdichtung der Luft
3. Takt Dieselmotor
Arbeiten
- Diesel wird eingespritzt
- Selbstzündung durch hohe Temperatur der verdichteten Luft
- Kolben bewegt sich nach unten
4. Takt Dieselmotor
Ausstoßen
- Einlassventil geschlossen
- Auslassventil offen
- Ausstoß der Gase durch Auswärtsbewegung des Kolbens
Vergleich Diesel- und Ottomotor - Gemsichbildung
Ottomotor: äußere Gemischbildung
Dieselmotor: innere Gemischbildung
Vergleich Diesel- und Ottomotor - Zündung
Dieselmotor: Selbstzündung
Ottomotor: Fremdzündung
Vergleich Diesel- und Ottomotor - Wirkungsgrad
Dieselmotor: 33%
Ottomotor: 25%
Aufgabe eines Getriebes
- Eingangsdrehzahl (von Primärwandler) in Ausgangsdrehzahl (an Antriebswelle) wandeln
- Motor so im optimalen Drehzahlbereich betreiben
Was übertragen Getriebe
- Kräfte
- Drehmomente
- Drehrichtung
- Drehzahl
Arten von Getrieben
- mechanisch
- hydraulisch
- elektrisch
2 Arten von mechanischen Getrieben
formschlüssige Getriebe
- Zahngetriebe
- Kettengetriebe
kraftschlüssige Getriebe
- Riemengetriebe
Wichtigster Unterschied Zahngetrieb und Riemengetriebe
Drehrichtung
-->Zahnrad: Drehrichungsumkehr
-->Riemen: Drehrichungsgleich
2 Arten hydraulische Getriebe
- hydrostatische Getriebe
- hydrodynamische Getriebe
Was beschreibt die Übersetzung i?
Das Verhältnis der Eingangsdrehzahl zur Ausgangsdrehzahl
Was ist eine Übersetzung und was eine Untersetzung?
Übersetzung: i < 1
Untersetzung: i > 1
Was beschreibt die Spreizung eines Getriebes?
Das Verhälntis der Übersetzung vom kleinsten Gang zum größten Gang.
Erkläre den Schaltvorgang in einem Schaltgetriebe
- Losrad und Festrad drehen sich immer beide
- Schiebemuffen sind fest mit Welle der Losräder verbunden
- Losrad und Schiebemuffe werden miteinander verzahnt (durch Bewegung des Schaltgestänges)
- Davor Drehzahlangleich von Schiebemuffe und Losrad durch Synchronpaket (Reibringe)
Wodurch entstehen Verluste im Getriebe?
- Verzahnung
- Lagerreibung
- Dichtungsreibung
- Ölplanschen
- Antrieb
- Ölpumpe
Verteilergetrieben
- Die Antriebsleistung auf mehrere Abtriebe verteilen (z.B. für Allradantrieb)
- kann symmetrisch oder in anderem Verhältnis erfolgen
- Nebenabtriebe können häufig zu- oder abgeschaltet werden
Differentialgetriebe
Aufgabe: Räder auf einer Achse bei Kurvenfahrten mit verschiedenen Drehzahlen antreiben (Querdifferential)
Bei Allrad: neben Querdifferential in Achsen auch Zentraldifferentialgetriebe zwischen Vorder- und Hinterachse (Längsdifferential)
Planetengetriebe: Synonym und Bestandsteile
Synonym: Umlaufrädergetriebe
Bestandteile:
- Sonnenrad
- Planetenräder
- Hohlrad
- Steg (Planetenträger)
Wie funktioniert ein Gangwechsel im Planetengetriebe?
Festhalten der einzelnen Komponenten
Schalten unter Last möglich
Definition Antribe und Abtrieb
- Antrieb: treibt durch Energieumformung eine Maschine an
- Abtrieb: ist der Teil, der die Energie nutzt
Fahrantriebe - mechanisch
- z.B. Auto, LKW (relativ schnelle Fahrzeuge)
- Vorteil: hoher Wirkungsgrad des Antriebsstrangs (ohne Betrachtung des Primärwandlers)
- Nachteil: viele Getriebe und Verbindungselemente notwendig (v.a. bei Allrad)
Fahrantriebe - hydraulisch
- z.B. Baumaschinen (langsam fahrende Maschinen)
- fast immer in Verbindung mit Planetengetriebe
- Vorteil: relativ kompakte Antriebe, keine großen Schaltgetriebe, keine Differenzialgetriebe und Kupplungen notwendig
- Nachteil: geringerer Wirkungsgrad (ohne Betrachtung des Primärwandlers)
Fahrantriebe - elektrisch
- eher selten in Baumaschinen
- häufig in Verbindung mit Planetengertriebe
- Vorteil: relativ kompakte Antriebe: keine großen Schaltgetriebe, keine Differenzialgetriebe und Kupplungen notwendig
- Nachteil: da meistens Hydraulikanlagen für die Linearbewegungen verbaut sind, sind vollhydraulische Systeme kostengünstiger
Drehantriebe - hydraulisch
- häufigste Bauart
- fast immer in Verbindung mit Planetengertriebe
Drehantriebe - elektrisch
- fast nur bei stationären Maschinen wie Turmdrehkran
- fast immer in Verbindung mit Planetengetriebe
Wie wird die Auslegerbewegung bei Baumaschinen realisiert?
- Hydraulikzylinder (=Linearantriebe)
- Seil
Auslegerbewegung Seile (Antrieb, Kräfte, Material, Aufspulen)
Antrieb: über Seilwinden mit Elektro- oder Hydraulikmotor
Kräfte: hohe Seilzugkräft werden mit Mehrfacheinscherungen (Flaschenzugprinzip) realisiert
Material: hauptsächlich Stahl, in Turmdrehkranen immer mehr Kunstfaserseile
Aufspulen: für straffes Seil auf Winde wird das Seil bei jedem Lagesprung um halben Seildurchmesser versetzt --> Führungsrillen in Trommel
!! Seile haben begrenzte Lebensdauer - Belastungen: Lastwechsel und mehrlagiges Aufspulen
Antrieb Anbaugeräte
mechanisch: über Wellen (z.B. Zapfwelle Traktor)
hydraulisch: Versorgungsanschlüsse (z.B. Meißel an Bagger)
Verbindungselemente - Schwungrad
- speichert kinetische Energie
- gleicht beim Verbrennermotor Schwingung aus
- und sorgt dafür, dass Kolben oberen und unteren Totpunkt ruckfrei überwindet
Verbindungselement - Kupplung
- Kupplung unterbricht Kraftfluss zwischen Motor und Getriebe
- erforderliche für
- Starten des Motors
- Wechseln von Gängen (Schaltgetriebe)
