Servohydraulik

Weshalb wird bei Ventilen mit Nullüberdeckung die theoretische Kraftverstärkung nicht
erreicht

Nennen Sie drei Hauptbauformen von mechanisch-hydraulischen Umformern in
mehrstufigen Stetigventilen

In folgendem Bild ist der Ventildurchfluß eines einstufigen Servoventiles bei
kurzgeschlossenen Verbrauchern dargestellt. Wie kommt es zum Sättigungseffekt im
Bereich hoher Drücke? Welche Konsequenz ergibt sich daraus für Ventile zur
Steuerung hoher hydraulischer Leistungen?

BILD

Ein gleichflächiger Zylinder hat eine Eigenfrequenz von 20 Hz. Wie verändert sich
diese, wenn (bei sonst gleichbleibenden geometrischen Werten):
- die Kolbenfläche verdoppelt wird
- die Länge des Zylinders halbiert wird
- die bewegte Masse verdoppelt wird
- sich der E-Modul des Öls aufgrund von Lufteinschluß halbiert.
Berechnen Sie die Werte! (2 Pkte)

Nennen Sie die zwei gebräuchlichen Lagerungs- und Abdichtformen von
Servozylindern. Welche Bauart wird in Flugsimulatoren verwendet, bei denen es
besonders auf ”Stick-Slip”-freie Bewegungen ankommt? Was sind die Nachteile dieser
Bauart?

Ein Zylinder soll mit einem P-Regler in einem Geschwindigkeitsregelkreis betrieben
werden. Nennen Sie zwei Möglichkeiten, den dabei auftretenden Regelfehler zu
vermeiden!

Wie ändert sich der Dämpfungsgrad eines Servoventils mit zunehmender negativer
Überdeckung? (

Welcher Regler eignet sich besonders für die Momentenregelung?

In welchem Arbeitspunkt gilt die vereinfachte lineare Kennfeldgleichung
QL = VQy ⋅ y −VQp ⋅ p ?

Nehmen Sie nun an, dass die hydraulische Kapazität vom Hub abhängig sei. Wie ändert
sich die Eigenfrequenz des Zylinders in den Endlagen gegenüber der Mittelstellung
(qualitativ)? Welche Auswirkungen hat die Änderung der hydraulischen Kapazität auf
die Stabilität des hydraulisch-mechanischen Regelkreises? Weisen Sie mit dem
Hurwitz-Kriterium die Tendenz nach.

Zu welchem Zweck werden Spülventile in hydrostatischen Getrieben eingesetzt?
Warum wird mit einem zusätzlichen Druckminderventil ein Minimaldruck auf der
Niederdruckseite sichergestellt?

In welche vier Kategorien werden servohydraulische Antriebe in
Abhängigkeit von Steuerung und Speisung unterteilt? (

Welche Art von Strömungswiderständen verwendet man üblicherweise in Servoventilen? Begründen Sie ihre Antwort.

Erläutern Sie den Unterschied zwischen symmetrischen und asymmetrischen hydraulischen Vollbrücken hinsichtlich ihrer Eignung zur Ansteuerung
verschiedener Zylinderbauarten.

Welche beiden Kenngrößen beschreiben das stationäre Verhalten einer hydraulischen Brückenschaltung?

Nennen sie jeweils einen Vor- und Nachteil der Schaltungskonzepte
Verdrängersteuerung und Widerstandssteuerung.

In welche drei Gruppen lassen sich Stetigventile in Abhängigkeit ihres Antwortverhaltens zum Eingangsstrom einteilen?

Welche elektromechanischen Wandlerprinzipien werden zur Ansteuerung von Stetigventilen eingesetzt? Nennen Sie vier Prinzipien und geben Sie jeweils einen Vor- und Nachteil an.

Um bei mehrstufigen Ventilen Proportionalität zwischen elektrischem
Eingangssignal und der Schieberauslenkung an der Leistungsstufe zu gewährleisten, muss man ein Lageregelung des Ventilschiebers vorsehen.
Nennen sie vier konstruktive Möglichkeiten zur Realisierung einer Lageregelung.

Welche internen Leckagen einer Servopumpe müssen bei der Berechnung eines Systems berücksichtigt werden?

Für welche Stellung des Kolbens ist die Eigenkreisfrequenz eines gleichflächigen Zylinders minimal?

Wievielter Ordnung ist die Übertragungsfunktion der Steuerkette Stetigventil-Rotationsmotor? Gehen sie dabei vom linearisierten Signalflussplan aus.

Wie beeinflusst ein Spülventil das Frequenzverhalten eines hydrostatischen Getriebes?

Nennen Sie zwei Bedingungen nach dem Hurwitzkriterium, die eingehalten
werden müssen, damit der Regelkreis stabil bleibt (Keine Berechnung
notwendig).

Zu welchem Zweck werden Spülventile in hydrostatischen Getrieben
eingesetzt? Warum wird mit einem Druckbegrenzungsventil ein
Minimaldruck auf der Niederdruckseite sichergestellt?

Welche prinzipiellen Möglichkeiten gibt es motorseitig, die Dämpfung des
Getriebes konstruktiv zu erhöhen, ohne die Schluckvolumina und das
Leitungsvolumen zu verändern? Geben Sie zwei Möglichkeiten an.

In welche vier Kategorien werden servohydraulische Antriebe in Abhängigkeit von
Steuerung und Speisung unterteilt?

Nennen Sie einen Grund, warum die Dämpfung einer Axialkolbenmaschine hoch im
Vergleich zu der Dämpfung eines Servozylinders ist!

Wie kann die Druckverstärkung einer Halbbrücke im unten abgebildeten Kennfeld
abgelesen werden? Wie groß ist die Druckverstärkung für diese Halbbrücke?

Für eine hydraulische A+A Vollbrücke ist die Kraftverstärkung gegeben.
Wie groß ist die Kraftverstärkung für eine C+C Vollbrücke? Begründen Sie Ihr
Ergebnis logisch!

Nennen Sie drei Hauptbauformen von mechanisch-hydraulischen Umformern in mehrstufigen Stetigventilen und beschreiben Sie in Stichworten das Funktionsprinzip!

Nennen Sie 3 prinzipiell unterschiedliche Nichtlinearitäten beim Betrieb eines
ventilgesteuerten Zylinderantriebes!

Gegeben sei ein ventilgesteuerter Rotationsmotor. Erklären Sie das Zustandekommen
des Regelfehlers bei Drehzahlregelung mit einem P-Regler. Nennen Sie eine
Abhilfemaßnahme!

Wie ist der Arbeitspunkt definiert, in dem die vereinfachte lineare Kennfeldgleichung
gilt?

Nennen Sie einen Vor- und einen Nachteil einer A+E-Vollbrücke gegenüber einer A+A
Vollbrücke.

Nennen Sie jeweils einen Vorteil für die Schaltungskonzepte Verdrängersteuerung bzw.
Widerstandssteuerung. Geben Sie jeweils eine Begründung an.

Skizzieren Sie die Volumenstromsignalfunktion für ein Proportionalventil (A+A Vollbrücke) für die Fälle.

- Negative symmetrische Überdeckung 10%
- Nullüberdeckung 0

Die Herstellerangaben für ein 4/3 Wegeventil lauten:
Nennvolumenstrom bei 70 bar Nenndruckdifferenz: 12 l/min
• Wie groß ist der maximale Volumenstrom bei 28 bar?
• Wie groß ist dann der Druckverlust je Steuerkante des Ventils? Begründen Sie Ihr
Ergebnis.

Wie ist die Geschwindigkeitsverstärkung definiert? Warum kann Sie für die Vollbrücke
mit Verstellzylinder und Rückstellfeder nicht allgemein angegeben werden?

Benennen Sie die wichtigste Nichtlinearität des Servoventils bei großem Ansteuersignal
und erläutern Sie die Ursache