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O+P Fluidtechnik 10/2017

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ANTRIEBE

ANTRIEBE 10 v(t) und a(t) bei Variation der Spalthöhe 11 v(x) und p D (x) bei Variation der Spalthöhe Geschwind. v(t) in mm/s 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 E kin = 2000 J m = 16000 kg ϑ = 40°C Einfluss der Spalthöhe v (0.40 mm) v (0.45 mm) v (0.35 mm) a (0.40 mm) a (0.45 mm) a (0.35 mm) Verzögerung |a(t)| in g 0 0 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 Zeit in s 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Geschwind. v(x) in mm/s Einfluss der Spalthöhe Dämpf.-Druck p D in bar 1000 E kin = 2000 J v (0.40 mm) 100 900 m = 16000 kg v (0.45 mm) 90 ϑ = 40°C v (0.35 mm) 800 80 p D (0.40 mm) 700 600 p D (0.45 mm) p D (0.35 mm) 70 60 500 400 300 200 100 0 50 40 30 20 10 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Weg x in mm FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG werden, da System-Randbedingungen und vor allem das verwendete Medium und die Temperatur das Verhalten entsprechend beeinflussen (Bilder 08 und 09). Der Referenzdämpfungsfall wurde mit HLP 46 bei einer Temperatur von 40 °C berechnet. Bei 20 °C bzw. 60 °C ergeben sich extreme Veränderungen (fast Faktor 3) im Bremsweg. EINFLUSS VON TOLERANZEN Besonders bei kleinen Zylindern sind aufgrund der geometrischen Verhältnisse die verdrängten Volumenströme sehr klein. Somit bedarf es sehr kleiner Drosselquerschnitte, um überhaupt eine Dämpfungswirkung zu erhalten, die dann durch kleinste Toleranzabweichungen beeinflusst wird. Parallelgeschaltete einstellbare Drosselelemente verlieren ihre Wirkung bzw. beschränken sich auf ein komplettes Eliminieren des Dämpfungeffektes. Aber auch bei gängigen Abmessungen müssen die Drosseldurchmesser der Dämpfungsbauteile in hohen Genauigkeiten gefertigt werden, um die gewünschte Dämpfungswirkung zu erzielen. Der Dämpfungsspalt wird durch die Buchse und die Bohrung definiert. Beide Bauteile unterliegen Toleranzen. Durch den umlaufenden Spalt verändern bereits kleine Durchmesserabweichungen die Querschnittsfläche signifikant und damit auch die Dämpfungseigenschaften. Eine Abstellmaßnahme stellt das aufwändige Paaren der Bauteile dar, auf die aber in der Regel aus Kostengründen verzichtet werden soll. Auch der Spalt ist nur in der Theorie ein gleichmäßiger Ringspalt. In der Realität entsteht ein mehr oder weniger exzentrischer Spalt, der den Durchfluss auf das bis zu 2,5-fache bei gleichem Druck ansteigen lässt (Bilder 10 und 11). Beim Referenzdämpfungsfall lag ein Ringspalt von 0,4 mm vor. Dieser wurde um +/-0,05 mm variiert. Bremsweg und Dämpfungsdruck ändern sich um etwa +/-20 %. Die Drücke und Temperaturen können auch die teilweise hochpräzisen und filigranen Bauteile verformen, sodass sich die Dämpfungseigenschaften deutlich verändern. In Extremfällen führt das zu selbstverstärkenden Effekten, die Bauteile weiten sich, der Dämpfungsdruck steigt weiter an und der Spalt wird noch kleiner. Das kann dazu führen, dass der Zylinder in der Dämpfung klemmt und stecken bleibt, oder zumindest mechanischer Kontakt entsteht. Dies kann zu Verschmutzung und Schäden im Hydrauliksystem führen. FAZIT Durch nicht zylindrische Dämpfungsgeometrien können die Parameter auf einen spezifischen Fall optimiert werden. Die Einflüsse, wie in den Variationsbeispielen dargestellt, bleiben aber grundsätzlich in gleicher Größenordnung bestehen. Für den Betrieb ist zu beachten, dass beim Einfahren in die Dämpfung kein Ablaufdruck (Bild 02; p B ) in der Zylinderkammer anliegt. Dieser addiert sich zum Dämpfungsdruck p D und führt zu unzulässig hohen Drücken in der B-Kammer. Daneben kann allein über das Flächenverhältnis von Kolben zu Dämpfungsfläche (z. B. 1:10) durch Druckübersetzung und anliegendem Druck p A der Zylinder zerstört werden. Die in Standardzylindern von Bosch Rexroth verwendeten Dämpfungssysteme und Geometrien haben sich in der Praxis seit Jahrzehnten für eine Vielzahl von Anwendungsfällen bewährt und werden kontinuierlich weiterentwickelt. Allerdings können sie nur einen allgemeinen Einsatzfall abdecken. Existieren spezielle Anforderungen, muss die Dämpfung neu ausgelegt oder überprüft werden. Es empfiehlt sich, die Funktion der hydraulischen Dämpfung auf die Absicherung mechanischer Beschädigungen am Bauteil oder der Anlage zu beschränken. Abbrems- oder Beschleunigungsvorgänge lassen sich heute sehr günstig und flexibel mit einfacher und wesentlich genauerer elektro-hydraulischer Regelungstechnik realisieren. Deshalb sollte diese für wiederkehrende, im Prozessablauf verankerte Abbremsvorgänge favorisiert werden. Damit wird ein dauerhaft optimaler Betrieb sichergestellt. www.boschrexroth.com Autoren: Franz Wirzberger, Leiter Entwicklung und Produktmanagement Hydraulikzylinder; Markus Junker, Entwicklungsingenieur Hydraulikzylinder, Bosch Rexroth AG 56 O+P Fluidtechnik 10/2017

KATALOG IN DER WESTENTASCHE Die zehn einzelnen Produktkataloge der Stauff Unter nehmensgruppe bieten auf mehr als 1 700 Seiten sämtliche Informationen zu den in Summe etwa 40 000 angebotenen Standardartikeln, die für Konstrukteure von Maschinen und Anlagen von Leitungskomponenten und Hydraulikzubehör von Relevanz sind. Die detaillierten Produktkataloge in deutscher und englischer Sprache sind ab sofort auch in Form einer für den Nutzer kostenlosen Stauff-Katalog-App für mobile Endgeräte, d. h. Smartphones oder Tablets, erhältlich. Bereitgestellt wird die Anwendung auf den bekannten Wegen: für Android-Geräte über den Google „Play Store“ sowie für iOS-Geräte über den Apple „App Store“. KUNSTSTOFFEXPERTEN PRÄSENTIEREN NEUEN WEBSHOP www.protectors4connectors.com Der Kunststoffexperte Pöppelmann K-TECH hat einen neuen Webshop für sein Standardprogramm eingeführt: Auf Protectors4- Connectors.com können ab sofort Zubehörteile für Leitungssätze zum Schutz und zur Befestigung für Stecker, Wellrohre und Leitungen online bestellt werden. www.stauff.com DREI TIPPS ZUR DRUCKLUFT- EFFIZIENZ Teurer Schwachpunkt sind falsch geplante, technisch überforderte Druckluftnetze. Bei 100 kW Wirkleistung entstehen Mehrkosten für Strom in Höhe von 2,4 Millionen Euro pro Jahr. Welche Hilfsmittel und Vorgehensweisen bei Planung und Sanierung erlauben ohne Spezialwissen eine Optimierung? Eine Anleitung in drei Schritten hilft. http://metasoft.metapipe.de O+P Fluidtechnik 10/2017 57

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