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1. Allgemeines 1. Welche Vorteile und Nachteile weisen hydraulische Systeme auf? Vorteile: - große Kräfte , Momente , Leistungen Nachteile: - Leckagen - sehr gutes Masse – Leistungs-Verhältnis - sehr sauberes Öl notwendig - sehr gut steuer- und regelbar - konventionelle Systeme haben schlechten Wirkungsgrad - einfache Überlastsicherung - kurze Leitungslängen erforderlich - selbstschmierend - Alterung - Drehzahl und Geschwindigkeit stufenlos verstellbar - Mineralöl brennbar/entflammbar - Anfahren unter Volllast möglich - umweltschädlich - lineare Bewegung einfach realisierbar 2. Was verbirgt sich hinter dem Begriff Fluid? Sammelbegriff für alle flüssigen und gasförmigen Medien mit denen Energie übertragen werden kann. 3. Wodurch sind hydrostatische und hydrodynamische Antriebe hinsichtlich der Energieübertragung gekennzeichnet? hydrostatisch: - Aufbau von statischem Druck  Energieübertragung - Strömungsgeschwindigkeit max. 7m/s - dynamischer Druck wird vernachlässigt  Verdrängermaschinen hydrodynamisch: - Aufbau von dynamischem Druck  Energieübertragung - sehr hohe Strömungsgeschwindigkeit - statischer Druck wird vernachlässigt  Strömungsmaschinen 3.1 Nennen Sie Beispiele für beide Antriebe! hydrostatisch: - Verdrängerpumpen - Druckübersetzer - Lenkung - Nockenwellenversteller - Hydrostößel - aktive Fahrwerke

hydrodynamisch:

- Abgasturbolader - Wasserpumpe - Wandler - Retarder - Turbinen (Wasser)

4. Welche vier grundlegenden Druckmedien finden in der Hydraulik Anwendung? - Mineralöle (80%) - schwer entflammbare Flüssigkeiten (5%) - synthetische Öle (10%) - Bio-Flüssigkeiten (5%) Anwendungsbereiche:

- Untertage/Bergbau  schwerentflammbare Öle - Wasserschuzgebiete  Bio-Flüssigkeiten

5. Welche vier Hauptaufgaben haben Hydraulikfluids zu erfüllen? - Übertragen von P, F, M, Energie, Informationen - Korrosionsschutz intern - Verschleißschutz - Wärmetransport 6. Welche Forderungen werden an Hydraulikfluids gestellt? - geringe Viskositätsabhängigkeit von der Temperatur - Metallverträglichkeit  kein Kupfer - geringe Luftaufnahme - geringe Schaumneigung - hoher Korrosionsschutz

- hohe Alterungsbeständigkeit  Lebensdauerbefüllung - Dichtungsverträglichkeit - Öl nicht gesundheitsschädigend - kostengünstig

7. Was ist unter der Viskosität eines Fluids zu verstehen? Viskosität ist die Zähigkeit eines Fluids, d.h. die Eigenschaft der Flüssigkeit ihrer Verformung einen Widerstand entgegen zu setzen. Sie ist ein Maß für die innere Reibung. 7.1 Welche beiden Viskositäten sind Ihnen bekannt? Welche kommt dabei vorrangig in der Hydrostatik zur Anwendung? - dynamische Viskosität η [Pa*s] - kinematische Viskosität



 

[mm²/s]  vorrangig in der Hydrostatik angew.

7.2 Durch welche beiden wesentlichen Parameter wird die Viskosität eines Hydrofluids wie beeinflusst? - Temperatur, Druck  

 f (T , p)

- je höher Temperatur, desto kleiner Viskosität

- je höher Druck, desto größer Viskosität 7.3 Was besagt die Viskositätsgruppe eines Fluids? - Viskositätsgruppe gibt kinematische Viskosität bei 40°C an 7.4 Was sagt der Viskositätsindex eines Fluids aus und wo sollte er tendenziell liegen? - VI ist Kennwert für das Viskositäts-Temperatur-Verhalten eines Hydrauliköles - je höher VI, desto weniger ändert sich die Viskosität in Abhängigkeit von der Temperatur, desto breiter ist der TemperaturEinsatzbereich - günstiger VI in   T -Diagramm flache Linie - sollte sehr hoch liegen

1

7.5 Wodurch ist ein „Winteröl“ gekennzeichnet und was passiert wenn dieses in einer Baumaschine, die bei mitteleuropäischen Temperaturverhältnissen im Freien arbeitet, während der Sommermonate nicht getauscht wird? Kennzeichnung:

- dünnflüssig

- niedrige Viskosität, untere VG

Folgen:

zu niedrige Viskosität  erhöhte Leckage  Abfall des volumetrischen Wirkungsgrades, Verringerung des Schmierfilmes  Verschleißschutz sinkt, Verlustwärme steigt  Tragfähigkeit des Öls sinkt bis Abriss des Films

7.6 Nennen Sie ein Beispiel eines niedrigviskosen Fluids, welchen grundsätzlichen Vorteil und aber auch Nachteil weist es auf? z.B. VG 15 Vorteile:

-

hoher Wirkungsgrad geringer Strömungswiderstand wenig Druckverluste

Nachteile:

-

hohe Leckage

8. Was ist der optimale Viskositätsbereich in dem das Fluid betrieben werden soll, wenn die Beharrungstemperatur des Antriebes erreicht wurde?

16 – 36 mm“/s 9. Warum kommen kaum noch unlegierte Fluids zum Einsatz? werden sonst den Anforderungen nicht mehr gerecht wie: - Alterungsbeständigkeit - Verschleißschutz auch bei höheren Drücken - höherer Viskositätsindex - höhere Lebensdauer - niedrigerer Stockpunkt 9.1 Aufgaben von Legierungselementen Erzeugung von Eigenschaften, die nicht im Grundöl vorhanden sind Abschwächung von negativen Eigenschaften im Grundöl Verstärkung von positiven Eigenschaften

-

9.2 Welche Eigenschaften der Fluids können mit Legierungselementen gezielt beeinflusst werden? - Alterung herauszögern - höherer Viskositätsindex - niedrigerer Stockpunkt - Korrosionsschutz

- Verschleißschutz auch bei höheren Drücken - höhere Lebensdauer - Reibwert verringern

10. Durch welche mindestens vier negativen Umstände wird eine beschleunigte Ölalterung hervorgerufen? - hohe Drücke - Luft (Öloxidation) - Cu-Legierungen

- hohe Temperaturen - Kondenswasser ( keine Schmierwirkung) - Schmutz

! Hydraulische Anlagen müssen sauber entlüftet werden !

2. Berechnungsgrundlagen 15. Welche drei Druckanteile bilden gemeinsam den statischen Druck?

pstat  pK  pS  pL ( Schweredruck

p S   g h

Kolbendruck p K 

;

Luftdruck

pL



F AK meist vernachlässigbar)

17. Es soll ein Hydrozylinder projektiert werden, von welchen beiden wesentlichen Parametern ist sein Kolbendurchmesser abhängig?

2

dK 

4 F   m  Vol  p p n

F... Hubkraft p n ... Nenndruck

 m ... mechanischer Wirkungsgrad  Vol ... volumetrischer Wirkungsgrad  p ... Druckwirkungsgrad 18. Was verstehen Sie unter den Begriffen Nenndruck, Betriebsdruck, Druckverlust, Druckabfall, erzeugter Druck? Nenndruck:

ist Dauerbelastungsdruck, alle Hydraulikgeräte werden nach diesem Druck ausgelegt (Festigkeit, Lebensdauer, Verschleiß) Druck, der an einer beliebigen Stelle zu einem beliebigen Zeitpunkt anliegt hydraulische Verluste werden in Wärme umgewandelt, Wirkungsgrad sinkt, Strömungsverluste in Rohrleitungen und Ventilen, Leckage gewünschte Druckreduzierung, Druck wird im Motor zu Drehmoment umgewandelt ist Gegenbelastung der Pumpe

Betriebsdruck: Druckverlust: Druckabfall: erzeugter Druck:

19. Was ist unter der Nennweite von Rohrleitungen zu verstehen und von welchen beiden Projektierungs-Parametern ist diese im Wesentlichen abhängig? Nennweite ist der Innendurchmesser der Rohrleitung 



V Rohr ...Volumenstr om durch die Rohrleitung v Flzul ... zulässige Fluidgesch windigkeit

4 V Rohr dR   vFlzul

20. Was ist unter dem Begriff Nenngröße von Pumpen zu verstehen und welcher Fachausdruck wird anstatt dessen noch verwendet? Nenngröße ist das geometrische Verdrängungsvolumen während einer Umdrehung in cm3 bei atmosphärischem Druck (Schluckvolumen) NG = 20  pro Wellenumdrehung 20 cm3 „geschluckt“ Verdrängergesteuert: Pumpe liefert soviel Öl wie Motor fordert 1. Strategie: -

Antriebsdrehzahl Pumpe variabel Verdrängervol. Pumpe konst.

-

Antriebsdrehzahl Pumpe konst. Verdrängervol. Pumpe variabel

2. Strategie:

Widerstandsgesteuert: Drehzahl und Verdrängervol. sind konst.   -

Volumenförderstrom Pumpe = konst. Volumenförderstrom Pumpe > max. Volumenstrom Pumpe

Widerstand(z.B. Drossel) steuert Volumenstrom Motor  überflüssiger „Druck“ (Strom) wird über Druckventil vor dem Widerstand abgeleitet

21. Welche Strömungsform wird in Rohrleitungen grundsätzlich angestrebt und warum? - laminare Strömung  Reduzierung des Druckverlustes in Leitungen  größerer Wirkungsgrad - bei turbulenter Strömung ist der Strömungswiderstand höher und damit die hydraulischen Verluste größer 22 Von welchen vier wesentlichen Parametern ist der Druckverlust in geraden, technisch glatten Rohrleitungen abhängig? -

Leitungslänge (kurz halten) Innendurchmesser der Leitung (nicht zu klein) Rohrreibungs- (Widerstands-)beiwert der Leitung Stoffeigenschaften des Fluids

3. Pumpen/Motoren 3

23. Durch welche beiden Wirkungsgrade sind z.B. Hydropumpen gekennzeichnet und was verkörpern diese Wirkungsgrade im technischen Sinn?

Vol ... volumetrischerWirkungsgrad 

Leckverluste  Füllungs- und Kompressionsverluste

m ... mechanischer Wirkungsgrad 

mechanische Reibverluste der Pumpe in Dichtungen und Lagern

h ...hydraulischerWirkungsgrad  Druckverluste durch strömendes Medium (Strömungsumlenkung) Strömungsverluste durch Viskosität 24. Kennlinie

24.1 Kommentieren Sie den charakteristischen Kennlinienverlauf in Bezug auf den realen und den idealen Verlauf! - reale Kennlinie: Lecköl vorhanden, Volumenstrom des Lecköls abhängig vom Druck, sinkender Volumenstrom mit steigendem Druck - ideale Kennlinie: kein Lecköl, Volumenstrom konstant 24.2 Welcher Wirkungsgrad geht aus den Kennlinienverläufen der Hydropumpe hervor? - volumetrischer Wirkungsgrad Vol 24.3 Hydropumpe saugt 10 l/min Öl aus dem Tank und fördert 9 l/min in das Drucksystem mit 200 bar. Wohin ist der 1 l/min „verschwunden“? Es gibt vier Anteile. innere Leckage (zum größten Teil äußere Leckage Kompressionsverluste (durch die Druckerhöhung wird das Volumen verkleinert) Füllungsverluste (Pumpe füllt sich nicht vollständig) 25. Durch welche beiden Parameter kann das von einem Hydromotor abgegebene Drehmoment beeinflusst werden?  bei Motoren sind Momente wichtig  bei Pumpen ist Leistung wichtig - M=ΔPab× V×wirkungsgrad

26. Wie groß ist prinzipiell der Druck den eine Hydropumpe erzeugt? Druck ist so groß wie die Summe aller Widerstände die sich dem Öl entgegen stellen   

Nutzwiderstände (Momente, etc.) Verlustwiderstände (Wärme, etc.)

p erz   p v    p ab 27. Wie groß ist prinzipiell der Druck an jeder beliebigen Stelle innerhalb eines Hydrosystems?

pbetr  pnenn p betr  p nenn 

 p

ab



 p

v

28. Worin äußern sich Druckverluste prinzipiell?  Druck- und Leckverluste

4

-

Umwandlung in Wärme Reibung an Krümmungen hydraulischer Wirkungsgrad sinkt

35. Pumpenprinzipien -

Zahnmaschinen (Pumpen nach Zahnprinzip  Konstantmaschinen) Flügelzellenprinzip Spindelmaschinen ( Konstantmaschinen)

-

Kolbenprinzipe (hochdrucktauglich)  

Radialkolbenprinzip Axialkolbenprinzip

36. Wodurch sind Konstantpumpen gekennzeichnet? - konstante Fördermenge 37. Wodurch sind Konstantmotoren gekennzeichnet? - werden von der Pumpe aus geregelt - Schluckvolumen konstant

- keine Verstellung am Motor

38. Welcher Unterschied besteht zwischen einer Konstant- und einer Verstellpumpe? - Konstantpumpe

Vg konst.

- Verstellpumpe

Vg var iabel

39. Werden Zahnradmaschinen mit Schrägverzahnung der Verdränger konstruiert, worauf ist hinsichtlich deren Lagerung zu achten? -

bei Schrägverzahnung Axialkräfte beachten

40. Was sind in der Hydraulik vorrangig die Lärmerzeuger? Pumpen Verdrängermaschinen 40.1 Wodurch entstehen der Luftschall und Körperschall vorrangig? -

Flüssigkeitsschall Körperschall Luftschall

40.2 Welcher technische Fachbegriff kennzeichnet die Schallanregung? -

Ungleichförmigkeitsgrad

40.3 Nennen Sie eine primäre Maßnahme, die Schallanregung zu reduzieren! -

Anzahl der Verdränger erhöhen

41. Welche drei Grundbauformen von Axialkolbenmaschinen sind Ihnen bekannt? - Schrägscheibenprinzip (als Pumpe wegen Drehzahl= konst.) - Schrägachsenprinzip (als Motor) - Taumelscheibenprinzip (Scheibe bewegt sich, Kolben nur axial)

42. Aufgaben von Lecköl - schmiert in der Pumpe die Wälzlager - schmiert Radialwellendichtring - Wärmeabtransport aus Maschine

43. Welche drei prinzipiellen Möglichkeiten gibt es, das TribosystemKolbentrommel/Kolben – Kolben/Hubring in einer innen beaufschlagten Radialkolbenpumpe auszuführen? - Gleitreibung - Rollreibung - Newtonsche Reibung also Flüssigkeitsreibung

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44. Eine zweihubige Flügelzellenpumpe weist gegenüber einer einhubigen welchen Vorteil und welchen Nachteil auf? Vorteil:

-kraftausgeglivhene Maschine

Nachteil: - nicht als Verstellmaschine erhältlich nur als Konstantmaschine 45. Skizzieren Sie qualitativ die Förderstromkennlinie einer Sperrflügelpumpe und einer außenverzahnten Zahnradpumpe über der Zeit, wenn der Wirkungsgrad mit 1 angenommen wird (Grundgedanke: Pulsation) !

46. Welcher hydraulische Parameter wird mit Pumpenstelleinrichtungen grundsätzlich aktiv beeinflusst und nennen Sie vier Pumpenstelleinrichtungen!

- Volumenstrom mit Schwenkwinkel f Stelleinrichtungen:

- Volumenstromregler -->Drehzahl und Geschwindigkeit - Druckregler--> Kraft und Moment - Leistungsregler--> Leistung konst. - Nullhubregler --> Wirkungsgrad wird verbessert - L-S Regler ( Druck - Vokumenstromregler)

47.Durch welches chsrakteristische mechanische Bauteil sind Hochdruckmaschinen gekennzeichnet? - Kolben die in einer Buchse laufen

48. Warum kann in der Hydraulik von Maschinen gesprochen werden und muss nicht unbedingt auf Pumpe und Motor verwiesen werden? können durch Schwenken über Null als Pumpe bzw. als Motor eingesetzt werden hydraulische Maschinen sind abhängig von Energiefluss prinzipiell baugleich 49. Wo werden in der mobilen undvstationären Technik z.B. Zahnradpumpen eingesetzt und bis zu welchem Druckniveau geht ca. ihr Nenndruck? - Abkantpressen - Lüfterantriebe - kleine Bagger --> Erdbeerpflücker - Müllfahrzeuge

50. Was ist ölhydraulisch betrachtet der wesentliche Unterschied zwischen einer Hydropumpe und einem Hydromotor? Pumpe: - Leistung wird zugeführt Motor: - Leistung wird abgegeben

- Druck wird abgegeben - Druck wird zugeführt

51. Wie werden hydraulische Linearmotoren handelsüblich noch bezeichnet? -

Zylinder

52. Welche drei prinzipiellen technischen Möglichkeiten kennen Sie, um hydraulische Linearmotoren mechanisch nur weich in ihre Endlage einfahren zu lassen?

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-

Endlagenbremsung im Zylinder Externe Industriestoßdämpfer Externe stetig einstellbare Ventile (elektrische Steuerung)

52.1 Geschieht das Bremsen ventiltechnisch, welches grundsätzliche Ventil kommt zum Einsatz? -

Stromventile (Volumenstrom beeinflussbar)

52.2 In hauptsächlich welche Energieform wird die kinetische Energie des zu bremsenden Systems gewandelt, wenn definiert gebremst wird? -

W PBrems  kin t Brems

- wird umgesetzt in Wärme

52.3 Welche drei negativen Einflüsse auf das System (die Maschine) sehen Sie, wenn kein definierter Energieabbau am Hubende eines Hydrozylinders erfolgt? -

Schwingung (Kraftsprung, Drucksprung) Extreme Überbeanspruchung d. mechanischen Struktur Akustikprobleme (Druckschallpegel)

53. Hydromotore mit sehr hohem Drehmoment und geringer Drehzahl treiben direkt ohne mechanisches Getriebe z.B. Steinbrecher an (enorme Schlagbelastung des Antriebes), wo sehen Sie den technischen Vorteil gegenüber dem Einsatz eines mechanischen Getriebes und dessen Wandlungsmöglichkeit von Drehzahl und Moment? -

ohne mech. Getriebe --> Öl dämpft den Schlag

54. Wie können Sie die Wärme aus z.B. einem Hydromotor technisch und betriebswirtschaftlich sinnvoll abführen? -

mit Spülventilen

55. Wo werden in der Mobiltechnik Hydromotoren mit begrenztem Drehwinkel eingesetzt und kann der Drehwinkel auch größer 360° sein?

  360 möglich

- Betonpumpen

- Ladekrane - Rohrbiegemaschinen - Nockenwellensteller - ja >360° möglich, aber ohne Getriebe - Prinzip: - Schwenkflügelprinzip, Drehflügelmotor - Zahnstangenprinzip, Kolbenschwenkmotor (abhängig von Zahnstangenlänge) - Steilgewindeprinzip

56. Werden Pumpen mit Drehzahlen betrieben, die außerhalb ihrer atmosphärischen Selbstsaugdrehzahl liegen (zu hohe oder zu niedrige Drehzahlen), welches Problem ist jeweils zu erwarten und wie kann diesen Problemen allgemein begegnet werden? - zu niedrige Drehzalen:

Saugprobleme

- zu hohe Drehzalen:

Füllungsverluste infolge Kavitation

- Lösung

Saugstrang vorspannen

4. Ventile Aufgabe: -

Steuer- oder Regeleinrichtungen um den Druck u./od. Strom zwischen Pumpe und Motor definiert zu beeinflussen damit Hydraulikmotor entsprechend arbeitet  Steuerungen werden mit Ventilen aufgebaut

65. Welche fünf prinzipiellen Ventilgruppen sind Ihnen bekannt? - Wegeventile - Sperrventile - Stromventile - Stetigstellbare Ventile(stufenlos)

- Druckventile

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66. Was ist unter dem Begriff Ventilverkettung zu verstehen und welche Verkettungsarten kennen Sie? Verbindung der Ventile untereinander um Steuerung aufzubauen

Arten:

- Rohrleitungsverkettung - Höhen- oder Längsverkettung - Blockverkettung und Monoblockverkettung - Sandwichverkettung

67. Welchen funktionsbedingten Nachteil weisen Kolbenlängsschieberelemente in Wegeventilen gegenüber Sitzelementen in Wegeventilen auf? ölhydraulisch nicht dicht (nicht Lecköl frei)  kein Einsatz in der Sicherheitstechnik) Sitzelemente sind dicht

-

70. Was ist unter Wegeventilbezeichnung 4/3-Wegeventil zu verstehen und zeichnen Sie das dazugehörige Symbol! - 4…Zahl der Anschlüsse( Pumpe, Tank, Arbeitsanschlüsse)

A

B

P

T

- 3…Zahl der Schaltstellungen

71. Welchen Parameter kann der Anwender in einem hydraulischen Antrieb mit einem schaltenden Wegeventil stellen? -

Wegeventil = schaltendes Ventil (schwarz-weiß) Einstellung der Bewegungsrichtung des Motors

72. Was ist in der Ventiltechnik unter dem Begriff Überdeckung zu verstehen? wirksame Dichtlänge eines Leckspaltes, der zwischen zwei Druckräumen durch das Spiel zwischen Kolben und Bohrung gebildet wird (Dichtlänge zwischen den Steuerkanten) - in wieweit der Kolbenlängsschieber die Buchse Überdeckt - praktisch gibts positive und negative Überdeckung

73. Von welchen vier wesentlichen Parametern ist die innere Leckage von Schieberwegeventilen abhängig? - Spaltmaß s (=Spiel) - Überdeckung ü - Durchmesser Schieber - Viskosität - Druckdifferenz p

 großer Spalt  große Leckage  große Überdeckung  kleine Leckage  je größer   große Leckage  große Visko  geringe Leckage  je größer  größere Leckage

74. Nennen Sie vier Wegeventilbetätigungsarten? -

Handbetätigung (mechanisch Handhebel) hydraulische Betätigung pneumatische Betätigung elektrische Betätigung

75. Was ist unter einem direkt betätigten Wegeventil zu verstehen? -

Längskraft wirkt direkt auf den Längsschieber (Energie wird direkt von Magnet auf Längsschieber übertragen)

FStell, Magnet  FSchieber

76. Was ist das wesentliche Kriterium, um Wegeventile vorzusteu...