Grundlagen und Anwendungen von Pneumatik und Hydraulik

Pneumatische und hydraulische Schaltungen

Pneumatische und hydraulische Schaltungen bestehen aus allen notwendigen Komponenten, um die Bewegung oder Rotation eines Antriebs auszuführen. Je nach verwendetem Medium werden sie als Pneumatik, Hydraulik oder gemischte Systeme benannt. Die wichtigsten Unterschiede zwischen pneumatischen und hydraulischen Systemen sind die Druckquelle und die Rückführung des Öls in die Tanks; die übrigen Komponenten und Symbole sind ähnlich.

Bewegungsdiagramme

Ein Bewegungsdiagramm zeigt die Position und Geschwindigkeit eines Kolbens über die Zeit. Die horizontale Achse stellt die Zeit in Sekunden dar. Die Position wird wie folgt definiert: 0 = eingefahren, 1 = ausgefahren.

Kraftentwicklung in einem Zylinder

Druckzylinder wandeln Druck in Kraft um, die zur Bewegung einer Last genutzt wird. Die Beziehung zwischen Druck, Fläche und Kraft wird durch die folgende Formel beschrieben:

P = Druck (in bar)
S = Fläche (in cm²)
F = Kraft (in Newton)

$$ F = P \cdot S $$

Arten von Schaltungen

Die gebräuchlichsten Zylindertypen sind einfachwirkende (EW) und doppeltwirkende (DW) Zylinder.

Schaltungen mit einfachwirkenden Zylindern (EW)

Diese Schaltungen werden verwendet, wenn in der Rücklaufphase keine Kraft benötigt wird, da der Rückhub durch eine Feder oder das Eigengewicht unterstützt wird.

Schaltungen mit doppeltwirkenden Zylylindern (DW)

Doppeltwirkende Zylinder sind am häufigsten im Einsatz, da sie sowohl im Ausfahr- als auch im Einfahrhub Kraft entwickeln können.

Endlagenschaltungen

Endlagenschaltungen finden Anwendung in pneumatischen und hydraulischen Systemen. Ihre Aufgabe ist es, die Ansteuerung der Regelventile zu automatisieren und somit die Funktion der Schaltung zu steuern. Die am häufigsten verwendeten Komponenten sind 3/2-Wege-Rollenhebelventile (mechanisch) und magnetische Näherungsschalter (elektrisch).

Fahrzeugschaltungen

Pneumatische und hydraulische Schaltungen in Fahrzeugen können elektronisch gesteuert und elektrisch angetrieben werden.

Pneumatische Motorbremse

Bei Nutzfahrzeugen wird die Motorbremse durch das Schließen einer Drosselklappe im Abgaskrümmer aktiviert.

Hydraulische Lenkung

Ohne elektronische Steuerung erfolgt die Bedienung und Regelung rein hydraulisch und mechanisch.

Elektronisch gesteuerte Pneumatikschaltung

Pumpen werden durch Sensoren gesteuert, die die elektronische Steuereinheit (ECU) aktivieren.

Elektronisch gesteuerte Hydraulikschaltung

Der Betrieb dieser Schaltung basiert auf der Drehrichtungsumkehr der Hydraulikpumpe. Dies ermöglicht die Versorgung beider Kreisläufe ohne zusätzliche Steuerventile, bietet einen zeitlich begrenzten Überdruckschutz und ermöglicht die Rückführung des Mediums in den Tank.

Hydraulikkreis mit aktivem Stabilisator

Dieser Kreis besteht aus einer Reihe von Sensoren, die den Grad der Seitenneigung berechnen und entscheiden, welche Dämpfung der Stabilisator in diesem Moment bereitstellen sollte. Auf der Straße sorgt er für eine straffe Karosserie und stabilen Halt. Im Gelände, insbesondere bei der Wahl des Fahrprogramms für steiniges Terrain, wird der Stabilisator entkoppelt, sodass die Räder stets engen Kontakt zum Boden behalten, was zu einem besseren Federweg und verbesserter Traktion führt.