Elektrohydraulik Grundstufe

Transkript

1 Elektrohydraulik Grundstufe Arbeitsbuch TP 601 Mit CD-ROM 1A1 1Z2 1V2 B 1A1 1Z1 A 1V1 A B 1M1 P T 24 V 1 2 S K Z1 0V1 K1 A1 A2 1M1 0 V Festo Didactic DE

2 Bestell-Nr.: Stand: 05/2011 Autoren: Renate Aheimer, Eberhard Bauer, Frank Ebel, Christine Löffler, Dieter Merkle, Helmut Werner Grafik: Doris Schwarzenberger Layout: 05/2011, Beatrice Huber Festo Didactic GmbH & Co. KG, Denkendorf, 2013 Internet: Der Käufer erhält ein einfaches, nicht-ausschließliches, zeitlich unbeschränktes und geografisch nur auf die Nutzung innerhalb des Standortes/Sitz des Käufers beschränktes Nutzungsrecht wie folgt. Der Käufer ist berechtigt, die Inhalte des Werkes zur Fortbildung seiner Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, des Standortes zu nutzen und hierzu auch Teile der Inhalte zur Erstellung eigener Fortbildungsunterlagen zur Fortbildung seiner Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Standortes unter Angabe der Quelle zu verwenden und für die Fortbildung am Standort zu kopieren. Bei Schulen/Hochschulen und Ausbildungsstätten umfasst das Nutzungsrecht auch die Nutzung für deren Schüler, Lehrgangsteilnehmer und Studenten des Standortes für den Unterricht. Ausgeschlossen ist in jedem Fall das Recht zur Veröffentlichung sowie zur Einstellung und Nutzung in Intranet- und Internet- sowie LMS-Plattformen und Datenbanken wie z. B. Moodle, die den Zugriff einer Vielzahl von Nutzern auch außerhalb des Standortes des Käufers ermöglichen. Weitere Rechte zu Weitergabe, Vervielfältigungen, Kopien, Bearbeitungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen sowie die Übertragung, Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen, unabhängig ob ganz oder in Teilen, bedürfen der vorherigen Zustimmung der Festo Didactic GmbH & Co. KG. Hinweis Soweit in dieser Broschüre nur von Lehrer, Schüler etc. die Rede ist, sind selbstverständlich auch Lehrerinnen, Schülerinnen etc. gemeint. Die Verwendung nur einer Geschlechtsform soll keine geschlechtsspezifische Benachteiligung sein, sondern dient nur der besseren Lesbarkeit und dem besseren Verständnis der Formulierungen.

3 Inhalt Bestimmungsgemäße Verwendung V Vorwort VI Einleitung VIII Arbeits- und Sicherheitshinweise IX Trainingspaket Elektrohydraulik Grundstufe (TP 601) XI Lernziele Elektrohydraulik XII Zuordnung von Lernzielen und Aufgaben XIV Gerätesatz XVII Zuordnung von Komponenten und Aufgaben XXI Hinweise für den Lehrer/Ausbilder XXII Struktur der Aufgaben XXIII Bezeichnung der Komponenten XXIII Inhalte der CD-ROM XXIV Aufgaben und Lösungen Aufgabe 1: Ausstatten eines Hydraulikarbeitsplatzes 1 Aufgabe 2: In Betrieb nehmen einer hydraulischen Zweisäulenpresse 11 Aufgabe 3: Zuführen von Pressteilen 19 Aufgabe 4: Aussortieren von Kisten 35 Aufgabe 5: Ansteuern eines Hubtischs 51 Aufgabe 6: Spannen von Ventilblöcken 65 Aufgabe 7: Spannen von Motorblöcken 83 Aufgabe 8: Biegen von Metallrohren 95 Aufgabe 9: Einpressen eines Getriebelagers 107 Aufgabe 10: Anfasen von Werkstücken 123 Aufgabe 11: Öffnen und Schließen einer Härteofentür 135 Aufgabe 12: Tiefziehen von Blechteilen 151 Aufgabe 13: Öffnen und Schließen einer Härteofentür 163 Aufgabe 14: Transportieren von Containern 177 Aufgabe 15: Beheben einer Störung in einer Container-Handhabungseinrichtung 191 Festo Didactic GmbH & Co. KG III

4 Aufgaben und Arbeitsblätter Aufgabe 1: Ausstatten eines Hydraulikarbeitsplatzes 1 Aufgabe 2: In Betrieb nehmen einer hydraulischen Zweisäulenpresse 11 Aufgabe 3: Zuführen von Pressteilen 19 Aufgabe 4: Aussortieren von Kisten 35 Aufgabe 5: Ansteuern eines Hubtischs 51 Aufgabe 6: Spannen von Ventilblöcken 65 Aufgabe 7: Spannen von Motorblöcken 83 Aufgabe 8: Biegen von Metallrohren 95 Aufgabe 9: Einpressen eines Getriebelagers 107 Aufgabe 10: Anfasen von Werkstücken 123 Aufgabe 11: Öffnen und Schließen einer Härteofentür 135 Aufgabe 12: Tiefziehen von Karosserieteilen 151 Aufgabe 13: Öffnen und Schließen einer Härteofentür 163 Aufgabe 14: Transportieren von Containern 177 Aufgabe 15: Beheben einer Störung in einer Container-Handhabungseinrichtung 191 IV Festo Didactic GmbH & Co. KG

5 Bestimmungsgemäße Verwendung Das Trainingspaket Elektrohydraulik Grundstufe ist nur zu benutzen: für die bestimmungsgemäße Verwendung im Lehr- und Ausbildungsbetrieb in sicherheitstechnisch einwandfreiem Zustand Die Komponenten des Trainingspakets sind nach dem heutigen Stand der Technik und den anerkannten sicherheitstechnischen Regeln gebaut. Dennoch können bei unsachgemäßer Verwendung Gefahren für Leib und Leben des Benutzers oder Dritter und Beeinträchtigungen der Komponenten entstehen. Das Lernsystem von Festo Didactic ist ausschließlich für die Aus- und Weiterbildung im Bereich Automatisierung und Technik entwickelt und hergestellt. Das Ausbildungsunternehmen und/oder die Ausbildenden hat/haben dafür Sorge zu tragen, dass die Auszubildenden die Sicherheitsvorkehrungen, die in diesem Arbeitsbuch beschrieben sind, beachten. Festo Didactic schließt hiermit jegliche Haftung für Schäden des Auszubildenden, des Ausbildungsunternehmens und/oder sonstiger Dritter aus, die bei Gebrauch/Einsatz dieses Gerätesatzes außerhalb einer reinen Ausbildungssituation auftreten; es sei denn Festo Didactic hat solche Schäden vorsätzlich oder grob fahrlässig verursacht. Festo Didactic GmbH & Co. KG V

6 Vorwort Das Lernsystem Automatisierung und Technik von Festo Didactic orientiert sich an unterschiedlichen Bildungsvoraussetzungen und beruflichen Anforderungen. Abgeleitet hieraus ergibt sich die Gliederung des Lernsystems: Technologieorientierte Trainingspakete Mechatronik und Fabrikautomation Prozessautomation und Regelungstechnik Mobile Robotik Hybride Lernfabriken Parallel zu den Entwicklungen im Bildungsbereich und in der beruflichen Praxis wird das Lernsystem Automatisierung und Technik laufend aktualisiert und erweitert. Die technologieorientierten Trainingspakete befassen sich mit den Technologien Pneumatik, Elektropneumatik, Hydraulik, Elektrohydraulik, Proportionalhydraulik, Speicherprogrammierbare Steuerungen, Sensorik, Elektrotechnik, Elektronik und elektrischen Antrieben. Der modulare Aufbau des Lernsystems ermöglicht Anwendungen, die über die Grenzen der einzelnen Trainingspakete hinausgehen. Beispielsweise sind SPS-Ansteuerungen von pneumatischen, hydraulischen und elektrischen Antrieben möglich. VI Festo Didactic GmbH & Co. KG

7 Alle Trainingspakete setzen sich aus den folgenden Elementen zusammen: Hardware Medien Seminare Hardware Die Hardware der Trainingspakete besteht aus didaktisch aufbereiteten Industriekomponenten und Systemen. Die Komponentenauswahl und Ausführung in den Trainingspaketen ist speziell an die Projekte der begleitenden Medien angepasst. Medien Die Medien zu den einzelnen Themengebieten sind den Bereichen Teachware und Software zugeordnet. Die praxisorientierte Teachware umfasst: Fach- und Lehrbücher (Standardwerke zur Vermittlung fundamentaler Kenntnisse) Arbeitsbücher (praktische Aufgaben mit ergänzenden Hinweisen und Musterlösungen) Lexika, Handbücher, Fachbücher (bieten Fachinformationen zu vertiefenden Themenbereichen) Foliensammlungen und Videos (zur anschaulichen und lebendigen Unterrichtsgestaltung) Poster (für die übersichtliche Darstellung von Sachverhalten) Aus dem Bereich Software werden Programme für die folgenden Anwendungen bereitgestellt: Digitale Lernprogramme (didaktisch und medial aufbereitete Lerninhalte) Simulationssoftware Visualisierungssoftware Software zur Messdatenerfassung Projektierungs- und Konstruktionssoftware Programmiersoftware für Speicherprogrammierbare Steuerungen Die Lehr- und Lernmedien sind in mehreren Sprachen verfügbar. Sie sind für den Einsatz im Unterricht konzipiert, aber auch für ein Selbststudium geeignet. Seminare Ein umfassendes Seminarangebot zu den Inhalten der Trainingspakete rundet das Angebot in Aus- und Weiterbildung ab. Haben Sie Anregungen oder Kritikpunkte zu diesem Buch? Dann senden Sie eine an: Die Autoren und Festo Didactic freuen sich auf Ihre Rückmeldung. Festo Didactic GmbH & Co. KG VII

8 Einleitung Das vorliegende Arbeitsbuch ist ein Element aus dem Lernsystem Automatisierung und Technik der Firma Festo Didactic GmbH & Co. KG. Das System bildet eine solide Grundlage für eine praxisorientierte Aus- und Weiterbildung. Die Trainingspakete TP 601 und TP 602 enthalten ausschließlich elektrohydraulische Steuerungen. Die Grundstufe TP 601 eignet sich für die Grundausbildung in elektrohydraulischer Steuerungstechnik. Anhand praxisorientierter Problemstellungen vermittelt das Arbeitsbuch Kenntnisse zu den physikalischen Grundlagen der Elektrohydraulik, zu Funktion und Einsatz elektrohydraulischer Komponenten sowie zu den typischen elektrischen Grundschaltungen. Mit dem Gerätesatz können einfache elektrohydraulische Steuerungen aufgebaut werden. Grundkenntnisse in hydraulischer Gerätetechnik werden dabei vorausgesetzt. Die Aufbaustufe TP 602 ist auf die Weiterbildung in elektrohydraulischer Steuerungstechnik ausgerichtet. Mit dem Gerätesatz können weiterführende Schaltungen der Elektrohydraulik aufgebaut werden. Technische Voraussetzungen für den Aufbau der Steuerungen sind: Ein Learnline oder Learntop-S Arbeitsplatz ausgestattet mit einer Festo Didactic Profilplatte. Die Profilplatte hat 14 parallele T Nuten im Abstand von je 50 mm. Ein Hydraulikaggregat (Betriebsspannung 230 V, 50 Hz, Betriebsdruck 6 MPa (60 bar), Volumenstrom 2 l/min). Ein kurzschlusssicheres Netzgerät (Eingang: 230 V, 50 Hz, Ausgang: 24 V, max. 5 A). Sicherheits-Laborleitungen. Mit dem Gerätesatz TP 601 werden die kompletten Schaltungen der 15 Aufgabenstellungen aufgebaut. Die theoretischen Grundlagen für das Verständnis dieser Aufgaben enthalten die Lehrbücher Hydraulik Grundstufe und Elektrohydraulik Grundstufe. Des Weiteren stehen Datenblätter der einzelnen Komponenten (Zylinder, Ventile, Sensoren usw.) zur Verfügung. VIII Festo Didactic GmbH & Co. KG

9 Arbeits- und Sicherheitshinweise Allgemein Die Auszubildenden dürfen nur unter Aufsicht einer Ausbilderin/eines Ausbilders an den Schaltungen arbeiten. Beachten Sie die Angaben der Datenblätter zu den einzelnen Komponenten, insbesondere auch alle Hinweise zur Sicherheit! Störungen, die die Sicherheit beeinträchtigen können, dürfen beim Schulungsbetrieb nicht erzeugt werden und sind umgehend zu beseitigen. Mechanik Greifen Sie nur bei Stillstand in den Aufbau. Montieren Sie alle Komponenten fest auf die Profilplatte. Grenztaster dürfen nicht frontal betätigt werden. Verletzungsgefahr bei der Fehlersuche! Benutzen Sie zur Betätigung der Grenztaster ein Werkzeug, zum Beispiel einen Schraubendreher. Stellen Sie alle Komponenten so auf, dass das Betätigen von Schaltern und Trenneinrichtungen nicht erschwert wird. Beachten Sie Angaben zur Platzierung der Komponenten. Bauen Sie die Zylinder immer mit zugehöriger Abdeckhaube auf. Elektrik Verwenden Sie nur Kleinspannungen, maximal 24 V DC. Stellen Sie elektrische Anschlüsse nur in spannungslosem Zustand her. Bauen Sie elektrische Anschlüsse nur in spannungslosem Zustand ab. Verwenden Sie für die elektrischen Anschlüsse nur Verbindungsleitungen mit Sicherheitssteckern. Ziehen Sie beim Abbauen der Verbindungsleitungen nur an den Sicherheitssteckern, nicht an den Leitungen. Hydraulik Begrenzen Sie den Systemdruck auf 6 MPa (60 bar). Der maximal zulässige Höchstdruck beträgt für alle Geräte des Trainingspaketes 12 MPa (120 bar). Bei doppeltwirkenden Zylindern kann durch die Druckübersetzung ein entsprechend dem Flächenverhältnis erhöhter Druck entstehen. Bei einem Flächenverhältnis von 1:1,7 und einem Systemdruck von 6 MPa (60 bar) können es über 10 MPa (100 bar) sein. Sämtliche Ventile, Geräte, Schlauchleitungen haben selbstabdichtende Verschlusskupplungen. Festo Didactic GmbH & Co. KG IX

10 Verletzungsgefahr beim Einschalten des Hydraulikaggregats! Zylinder können selbsttätig aus- und einfahren. Kuppeln von Schlauchleitungen Nie bei laufendem Hydraulikaggregat oder unter Druck an- oder abkuppeln! Kupplungen müssen drucklos gekuppelt werden. Kupplungsdosen senkrecht auf Kupplungsnippel aufsetzen! Vermeiden Sie unbedingt ein Verkanten von Kupplungsdose und Kupplungsnippel. Hydraulischer Schaltungsaufbau Während des Aufbaus der Schaltung müssen das Hydraulikaggregat und das elektrische Netzteil ausgeschaltet sein. Kontrollieren Sie vor der Inbetriebnahme, ob Sie alle Tankleitungen angeschlossen und alle Kupplungen fest aufgesteckt haben. Stellen Sie sicher, dass am Zylinder angeschlossene Schlauchleitungen mit Hydrauliköl gespült werden, wenn das Ölvolumen, das der Zylinder fasst, kleiner ist als das Ölvolumen, das die Schlauchleitung aufnehmen kann. Inbetriebnahme Nehmen Sie einen Zylinder immer nur mit Abdeckhaube in Betrieb. Schalten Sie zuerst das elektrische Netzteil ein und danach das Hydraulikaggregat. Hydraulischer Schaltungsabbau Achten Sie vor dem Abbau der Schaltung auf Druckentlastung. Schalten Sie zuerst das Hydraulikaggregat aus und danach das elektrische Netzteil. Werden Verbindungen unter Druck gelöst, wird durch das Rückschlagventil in der Kupplung Druck in das Gerät eingesperrt. Mit der Druckentlastungseinheit kann dieser Druck abgebaut werden. Befestigungstechnik Die Trägerplatten der Geräte sind mit der Befestigungsvariante A, B oder C ausgestattet: Variante A, Rastsystem Leichte nicht belastbare Geräte (zum Beispiel Wegeventile, Sensoren). Geräte einfach in die Nut der Profilplatte einklipsen. Lösen der Geräte durch Betätigen des blauen Hebels. Variante B, Drehsystem Mittelschwere belastbare Geräte (zum Beispiel Hydraulikzylinder). Diese Geräte werden durch Hammerschrauben auf die Profilplatte gespannt. Das Spannen bzw. Lösen erfolgt über die blaue Griffmutter. Variante C, Schraubsystem Für schwer belastbare Geräte bzw. Geräte, die selten von der Profilplatte gelöst werden (zum Beispiel Hydraulikaggregat). Die Geräte werden mit Zylinderschrauben und Hammermutter befestigt. Notwendiges Zubehör Zur Untersuchung der Kontaktbelastbarkeit von Tastern wird ein Digital-Multimeter benötigt. Mit dem Digital-Multimeter werden Ströme gemessen. X Festo Didactic GmbH & Co. KG

11 Trainingspaket Elektrohydraulik Grundstufe (TP 601) Das Trainingspaket TP 601 besteht aus einer Vielzahl von einzelnen Ausbildungsmitteln. Gegenstand dieses Paketes sind elektrohydraulische Steuerungen. Einzelne Komponenten aus dem Trainingspaket TP 601 können auch Bestandteil anderer Pakete sein. Wichtige Komponenten des TP 601 Fester Arbeitsplatz mit Festo Didactic Profilplatte Gerätesätze oder Einzelkomponenten (zum Beispiel Zylinder, Ventile, Druckmessgeräte) Komplette Laboreinrichtungen Medien Die Teachware zum Trainingspaket TP 601 besteht aus einem Lehrbuch und einem Arbeitsbuch. Das Lehrbuch vermittelt anschaulich und übersichtlich die elektrischen und hydraulischen Grundlagen zu elektrohydraulischen Steuerungen. Das Arbeitsbuch enthält zu jeder der 15 Aufgaben die Aufgaben- und Arbeitsblätter, die Lösungen zu jedem Arbeitsblatt und eine CD-ROM. Ein Satz gebrauchsfertiger Aufgabenund Arbeitsblätter zu jeder Aufgabe wird mit jedem Arbeitsbuch geliefert. Datenblätter zu den Hardware-Komponenten werden mit dem Gerätesatz zur Verfügung gestellt. Medien Lehrbücher Hydraulik, Grundstufe Elektrohydraulik, Grundstufe Arbeitsbücher Elektrohydraulik, Grundstufe (TP 601) Elektrohydraulik, Aufbaustufe (TP 602) DVD Postersatz Simulationsprogramm Digitale Lernprogramme Elektropneumatik und Elektrohydraulik, Grundstufe Hydraulik FluidSIM Hydraulik WBT Hydraulik Grundlagen der Hydraulik WBT Elektrohydraulik Grundlagen der Elektrohydraulik WBT Elektrik 1 Grundlagen der Elektrotechnik WBT GRAFCET Einführung in GRAFCET Übersicht der Medien zu den Trainingspaketen TP 601 und TP 602 Als Software zum Trainingspaket TP 601 stehen die digitalen Lernprogramme Hydraulik, Elektrohydraulik und Elektrik 1 zur Verfügung. Diese Lernprogramme beschäftigen sich ausführlich mit den Grundlagen der Hydraulik, Elektrohydraulik und Elektrik. Das Lernprogramm GRAFCET liefert eine anschauliche Einführung in die neue Norm zu GRAFCET. Die Lerninhalte sind sowohl fachsystematisch als auch anwendungsbezogen an praxisnahen Fallbeispielen dargestellt. Die Medien werden in mehreren Sprachen angeboten. Weitere Ausbildungsmittel ersehen Sie aus unseren Katalogen und im Internet. Festo Didactic GmbH & Co. KG XI

12 Lernziele Schaltungen Sie können hydraulische Steuerungen sicher in Betrieb nehmen. Sie können eine direkte Ansteuerung erklären und aufbauen. Sie können lastabhängige Geschwindigkeitssteuerungen entwerfen und aufbauen. Sie können eine indirekte Ansteuerung einsetzen. Sie können hydraulische und elektrische Komponenten nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten auswählen und einsetzen. Sie kennen zwei Möglichkeiten der Signalspeicherung: mit Magnetimpulsventil, durch elektrische Selbsthaltung. Sie können eine Signalspeicherung im hydraulischen Leistungsteil erklären und aufbauen. Sie können Magnetventile den steuerungstechnischen Anforderungen entsprechend auswählen. Sie können den Bewegungsablauf einer Steuerung als Funktionsdiagramm darstellen. Sie können Grenztaster zur Endlagenkontrolle einsetzen. Sie kennen logische Grundfunktionen, können diese anwenden und aufbauen. Sie können eine Ablauftabelle erstellen und anwenden. Sie können lastunabhängige Geschwindigkeitssteuerungen entwerfen und aufbauen. Sie können eine elektrische Selbsthalteschaltung mit dominierendem Ausschaltsignal erklären und aufbauen. Sie kennen Selbsthalteschaltungen mit unterschiedlichem Verhalten. Sie können druckabhängige Steuerungen entwerfen und aufbauen. Sie können Umströmschaltungen entwerfen und aufbauen. Sie können die Signale einer Relaissteuerung elektrisch und mechanisch verriegeln. Sie können Schaltungen für ziehende Lasten entwerfen und aufbauen. Sie können eine Druckstufensteuerung für zwei Stufen entwerfen und aufbauen. Sie kennen verschiedene Arten der Endlagenkontrolle eines Zylinders und können die geeignete auswählen. Sie können den Energieverbrauch einer Anlage durch drucklosen Pumpenumlauf reduzieren. Sie kennen einfache Betriebsarten und können diese in der Steuerung berücksichtigen. Sie können bestehende Steuerungen erweitern und die Dokumentation entsprechend anpassen. Sie können eine Ablaufsteuerung mit zwei Zylindern realisieren. Sie können einen einfachen Ablauf in GRAFCET darstellen. Sie können Fehler in einfachen elektrohydraulischen Steuerungen erkennen und beheben. XII Festo Didactic GmbH & Co. KG

13 Komponenten Sie kennen den Aufbau und die Funktion einer Hydraulikpumpe. Sie kennen die wichtigsten Kenngrößen einer Hydraulikpumpe. Sie können ein Hydraulikaggregat nach Vorgaben auswählen. Sie kennen Bauarten und Einsatzmöglichkeiten von Druckbegrenzungsventilen. Sie kennen den Aufbau und die Funktion eines doppeltwirkenden Zylinders. Sie kennen den Aufbau und die Funktion eines 4/2-Wege-Magnetventils. Sie kennen den Aufbau und die Funktion von elektrischen Tastern und Schaltern. Sie kennen den Aufbau und die Funktion eines Relais. Sie kennen Aufbau und Funktion von 2/2- und 3/2- Wege-Magnetventilen. Sie kennen den Aufbau und die Funktion eines 4/2-Wege-Magnetimpulsventils. Sie kennen den Aufbau und die Funktion eines Grenztasters. Sie kennen den Aufbau und die Funktion eines elektronischen Druckschalters. Sie kennen den Aufbau und die Funktion eines 4/2-Wege-Magnetimpulsventils. Messungen und Berechnungen Sie können den elektrischen Strom in einer elektrohydraulischen Anlage messen und berechnen. Sie kennen die Kontaktbelastbarkeit von elektrischen Signalgebern und können diese in der elektrischen Schaltung berücksichtigen. Festo Didactic GmbH & Co. KG XIII

14 Zuordnung von Lernzielen und Aufgaben Lernziel Aufgabe Sie kennen den Aufbau und die Funktion einer Hydraulikpumpe. Sie kennen die wichtigsten Kenngrößen einer Hydraulikpumpe. Sie können ein Hydraulikaggregat nach Vorgaben auswählen. Sie kennen Bauarten und Einsatzmöglichkeiten von Druckbegrenzungsventilen. Sie können hydraulische Steuerungen sicher in Betrieb nehmen. Sie kennen den Aufbau und die Funktion eines doppeltwirkenden Zylinders. Sie kennen den Aufbau und die Funktion eines 4/2-Wege-Magnetventils. Sie kennen den Aufbau und die Funktion von elektrischen Tastern und Schaltern. Sie können eine direkte Ansteuerung erklären und aufbauen. Sie können lastabhängige Geschwindigkeitssteuerungen entwerfen und aufbauen. Sie kennen den Aufbau und die Funktion eines Relais. Sie können eine indirekte Ansteuerung einsetzen. Sie können den elektrischen Strom in einer elektrohydraulischen Anlage messen und berechnen. Sie kennen die Kontaktbelastbarkeit von elektrischen Signalgebern und können diese in der elektrischen Schaltung berücksichtigen. Sie kennen Aufbau und Funktion von 2/2- und 3/2- Wege-Magnetventilen. Sie können hydraulische und elektrische Komponenten nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten auswählen und einsetzen. XIV Festo Didactic GmbH & Co. KG

15 Aufgabe Lernziel Sie kennen den Aufbau und die Funktion eines 4/2-Wege-Magnetimpulsventils. Sie kennen zwei Möglichkeiten der Signalspeicherung: mit Magnetimpulsventil, durch elektrische Selbsthaltung. Sie können eine Signalspeicherung im hydraulischen Leistungsteil erklären und aufbauen. Sie können Magnetventile den steuerungstechnischen Anforderungen entsprechend auswählen. Sie können den Bewegungsablauf einer Steuerung als Funktionsdiagramm darstellen. Sie kennen den Aufbau und die Funktion eines Grenztasters. Sie können Grenztaster zur Endlagenkontrolle einsetzen. Sie kennen logische Grundfunktionen, können diese anwenden und aufbauen. Sie können eine Ablauftabelle erstellen und anwenden. Sie können lastunabhängige Geschwindigkeitssteuerungen entwerfen und aufbauen. Sie können eine elektrische Selbsthalteschaltung mit dominierendem Ausschaltsignal erklären und aufbauen. Sie kennen Selbsthalteschaltungen mit unterschiedlichem Verhalten. Sie kennen den Aufbau und die Funktion eines elektronischen Druckschalters. Sie können druckabhängige Steuerungen entwerfen und aufbauen. Sie können Umströmschaltungen entwerfen und aufbauen. Festo Didactic GmbH & Co. KG XV

16 Aufgabe Lernziel Sie kennen Aufbau und Funktion verschiedener 4/3- Wege-Magnetventile. Sie können Signale einer Relaissteuerung elektrisch und mechanisch verriegeln. Sie können Schaltungen für ziehende Lasten entwerfen und aufbauen. Sie können eine Druckstufensteuerung für zwei Stufen entwerfen und aufbauen. Sie kennen verschiedene Arten der Endlagenkontrolle eines Zylinders und können die geeignete auswählen. Sie können den Energieverbrauch einer Anlage durch drucklosen Pumpenumlauf reduzieren. Sie kennen einfache Betriebsarten und können diese in der Steuerung berücksichtigen. Sie können bestehende Steuerungen erweitern und die Dokumentation entsprechend anpassen. Sie können eine Ablaufsteuerung mit zwei Zylindern realisieren. Sie können einen einfachen Ablauf in GRAFCET darstellen. Sie können Fehler in einfachen elektrohydraulischen Steuerungen erkennen und beheben. XVI Festo Didactic GmbH & Co. KG

17 Gerätesatz Dieser Gerätesatz ist für die Grundausbildung in elektrohydraulischer Steuerungstechnik zusammengestellt. Er enthält alle Komponenten, die für die Erarbeitung der vorgegebenen Lernziele erforderlich sind und kann mit anderen Gerätesätzen beliebig erweitert werden. Gerätesatz Elektrohydraulik, Grundstufe (TP 601), Bestell-Nr Benennung Bestellnummer Menge 2-Wege Stromregelventil /2-Wege-Magnetventil, federrückgestellt /2-Wege-Magnetimpulsventil, rastend /3-Wege-Magnetventil, Mittelstellung gesperrt Absperrventil Anbausatz für Zylinder Doppeltwirkender Zylinder, 16/10/200, mit Abdeckhaube Drosselrückschlagventil Druckbegrenzungsventil Druckmessgerät Druckschalter, elektronisch Gewicht, 9 kg, für Zylinder Grenztaster, elektrisch, Betätigung von links Grenztaster, elektrisch, Betätigung von rechts Näherungsschalter, elektronisch Relais, 3-fach Rückschlagventil mit Schlauch, Öffnungsdruck 0,6 MPa (6 bar) Signaleingabe, elektrisch T-Verteiler Verteilerplatte, 4-fach, mit Druckmessgerät Festo Didactic GmbH & Co. KG XVII

18 Grafische Symbole des Gerätesatzes Komponente Grafisches Symbol 2-Wege-Stromregelventil B A 4/2-Wege-Magnetventil, federrückgestellt A B M1 P T M1 4/2-Wege-Magnetimpulsventil, rastend A B M1 P T M2 M1 M2 4/3-Wege-Magnetventil, Mittelstellung gesperrt A B M1 P T M2 M1 M2 Absperrventil Doppeltwirkender Zylinder, 16/10/200, mit Abdeckhaube XVIII Festo Didactic GmbH & Co. KG

19 Komponente Grafisches Symbol Drosselrückschlagventil A B Druckbegrenzungsventil P T Druckmessgerät Druckschalter, elektronisch EN ISO p 2 RD (1) BK1 (4), SP1 p BK2 (5), SP2 WH (2) U BU (3) Gewicht, 9 kg, für Zylinder m Grenztaster, elektrisch Näherungsschalter, elektronisch RD(1) BK(4) BU(3) Festo Didactic GmbH & Co. KG XIX

20 Komponente Grafisches Symbol Relais, 3-fach A A2 A A A A Rückschlagventil mit Schlauch, Öffnungsdruck 0,6 MPa (6 bar) Signaleingabe, elektrisch T-Verteiler Verteilerplatte, 4-fach, mit Druckmessgerät XX Festo Didactic GmbH & Co. KG

21 Zuordnung von Komponenten und Aufgaben Gerätesatz TP 601 Aufgabe Komponente 2-Wege-Stromregelventil /2-Wege-Magnetventil, federrückgestellt /2-Wege-Magnetimpulsventil, rastend /3-Wege-Magnetventil, gesperrt Absperrventil Anbausatz für Zylinder Doppeltwirkender Zylinder, mit Abdeckhaube Drosselrückschlagventil Druckbegrenzungsventil Druckmessgerät Druckschalter, elektronisch 1 1 Gewicht, 9 kg, für Zylinder Grenztaster, elektrisch Näherungsschalter, elektronisch Relais, 3-fach Rückschlagventil, 0,6 MPa (6 bar) Signaleingabe, elektrisch T-Verteiler Verteilerplatte, 4-fach, mit Druckmessgerät Notwendiges Zubehör Aufgabe Komponente Abdeckhaube für Gewicht Digital-Multimeter 1 Hydraulikaggregat Netzgerät, 24 V DC Schlauchleitung, 600 mm Schlauchleitung, 1000 mm Schlauchleitung, 1500 mm Festo Didactic GmbH & Co. KG XXI

22 Hinweise für den Lehrer/Ausbilder Lernziele Das Groblernziel des vorliegenden Arbeitsbuchs ist das Verstehen, Entwerfen, Aufbauen und sichere Inbetriebnehmen von Grundschaltungen der Elektrohydraulik. Die Erkenntnisse werden durch theoretische Fragestellungen und durch den praktischen Aufbau der Schaltungen auf der Profilplatte gewonnen. Durch diese direkte Wechselwirkung von Theorie und Praxis ist ein schneller und nachhaltiger Lernfortschritt gewährleistet. Die Feinlernziele sind in der Matrix dokumentiert. Konkrete Einzellernziele sind jeder Aufgabenstellung zugeordnet. Richtzeit Die benötigte Zeit für das Durcharbeiten der Aufgabenstellungen hängt vom Vorwissen der Lernenden ab. Pro Aufgabe kann angesetzt werden: ca. 1 bis 1,5 Stunden. Komponenten des Gerätesatzes Lehrbuch, Arbeitsbuch, Aufgabensammlung und Gerätesatz sind aufeinander abgestimmt. Für alle 15 Aufgaben benötigen Sie Komponenten eines Gerätesatzes TP 601. Jede Aufgabe kann auf einer Profilplatte mit 1100 mm Breite aufgebaut werden. Normen Im vorliegenden Arbeitsbuch werden die folgenden Normen angewendet: DIN ISO Fluidtechnik, Graphische Symbole und Schaltpläne EN bis EN Graphische Symbole für Schaltpläne EN Industrielle Systeme, Anlagen und Ausrüstungen und Industrieprodukte; Strukturierungsprinzipien und Referenzkennzeichnung Kennzeichnungen im Arbeitsbuch Lösungstexte und Ergänzungen in Grafiken oder Diagrammen sind rot dargestellt. Kennzeichnungen in der Aufgabensammlung Zu ergänzende Texte sind durch Raster oder graue Tabellenzellen gekennzeichnet. Zu ergänzende Grafiken sind durch Raster hinterlegt. Hinweise für den Unterricht Hier werden zusätzliche Informationen zur didaktisch-methodischen Vorgehensweise, zu den einzelnen Komponenten und den aufgebauten Steuerungen gegeben. Diese Hinweise sind in der Aufgabensammlung nicht enthalten. XXII Festo Didactic GmbH & Co. KG

23 Lösungen Die in diesem Arbeitsbuch angegebenen Lösungen sind Ergebnisse von Testmessungen. Die Resultate Ihrer Messungen können von diesen Daten abweichen. Lernfelder Im Folgenden ist eine Zuordnung der Lernfelder der Berufsschule auf das Ausbildungsthema Grundschaltungen der Elektrohydraulik für ausgewählte Ausbildungsberufe dargestellt. Ausbildungsberuf Lernfeld Thema Mechatroniker/in 4 Untersuchen der Energie- und Informationsflüsse in elektrischen, pneumatischen und hydraulischen Baugruppen 7 Realisieren mechatronischer Teilsysteme Industriemechaniker/in 6 Installieren und Inbetriebnehmen steuerungstechnischer Systeme Elektroniker/in für Automatisierungstechnik 3 Steuerungen analysieren und anpassen 6 Anlagen realisieren und deren Sicherheit prüfen Struktur der Aufgaben Alle 15 Aufgaben haben den gleichen methodischen Aufbau. Die Aufgaben sind gegliedert in: Titel Lernziele Problemstellung Lageplan Arbeitsaufträge Arbeitshilfen Arbeitsblätter Das Arbeitsbuch enthält die Lösungen zu jedem Arbeitsblatt aller 15 Aufgaben. Bezeichnung der Komponenten Die Bezeichnung der Bauteile erfolgt in den Schaltplänen nach Norm DIN ISO Alle Komponenten eines Schaltkreises besitzen dieselbe Hauptkennziffer. In Abhängigkeit des Bauteils werden Buchstaben vergeben. Mehrere Bauteile innerhalb eines Schaltkreises werden durchnummeriert. Zylinder: 1A1, 2A1, 2A2,... Ventile: 1V1, 1V2, 1V3, 2V1, 2V2, 3V1, Sensoren: 1B1, 1B2,... Signaleingabe: S1, S2, Zubehör: 0Z1, 0Z2, 1Z1, Festo Didactic GmbH & Co. KG XXIII

24 Inhalte der CD-ROM Das Arbeitsbuch ist auf der mitgelieferten CD-ROM als pdf-datei gespeichert. Zusätzlich stellt die CD-ROM Ihnen ergänzende Medien zur Verfügung. Die CD-ROM enthält folgende Ordner: Bedienungsanleitungen Bilder Datenblätter FluidSIM Schaltpläne Präsentationen Bedienungsanleitungen Bedienungsanleitungen für verschiedene Komponenten des Trainingspakets stehen zur Verfügung. Diese Anleitungen helfen bei Einsatz und Inbetriebnahme der Komponenten. Bilder Fotos und Grafiken von Komponenten und industriellen Anwendungen werden bereitgestellt. Hiermit können eigene Aufgabenstellungen illustriert werden. Auch Projektpräsentationen können durch den Einsatz dieser Abbildungen ergänzt werden. Datenblätter Die Datenblätter der Komponenten des Trainingspaketes werden zusammen mit dem Gerätesatz geliefert und stehen zusätzlich als pdf-dateien zur Verfügung. FluidSIM Schaltpläne Für alle 15 Aufgaben des Trainingspaketes sind die FluidSIM Schaltpläne in diesem Verzeichnis hinterlegt. Präsentationen Kurzpräsentationen für Komponenten des Trainingspaketes sind in diesem Verzeichnis gespeichert. Diese Präsentationen können zum Beispiel bei der Erstellung von Projektpräsentationen verwendet werden. XXIV Festo Didactic GmbH & Co. KG

25 Aufgabe 1 Ausstatten eines Hydraulikarbeitsplatzes Lernziele Wenn Sie diese Aufgabe bearbeitet haben, kennen Sie den Aufbau und die Funktion einer Hydropumpe. kennen Sie die wichtigsten Kenngrößen einer Hydropumpe. können Sie ein Hydraulikaggregat nach Vorgaben auswählen. Problemstellung In der Ausbildung soll ein neuer Hydraulikarbeitsplatz aufgebaut werden. Eingesetzt werden Komponenten der Baugröße NG 4. Der maximale Betriebsdruck ist auf 6 MPa (60 bar) begrenzt. Ein 230 V Wechselspannungsanschluss ist vorhanden. Ein geeignetes Hydraulikaggregat ist auszuwählen. Lageplan Hydraulikarbeitsplatz Festo Didactic GmbH & Co. KG

26 Aufgabe 1 Ausstatten eines Hydraulikarbeitsplatzes Arbeitsaufträge 1. Beschreiben Sie Aufbau und Funktionsweise von Hydropumpen. 2. Berechnen Sie den Volumenstrom einer Hydropumpe. 3. Berechnen Sie den Wirkungsgrad einer Hydropumpe. 4. Wählen Sie ein Hydraulikaggregat nach Vorgaben aus. Arbeitshilfen Datenblätter Lehrbuch Hydraulik 1. Beschreiben von Aufbau und Funktion von Hydropumpen Information Hydropumpen sind Verdrängerpumpen und funktionieren nach dem Prinzip Saugen und Verdrängen. Anhand des Verdrängungsvolumens lassen sich drei Grundtypen von Hydropumpen unterscheiden: Konstantpumpen konstantes Verdrängungsvolumen Verstellpumpen verstellbares Verdrängungsvolumen Regelpumpen Verdrängungsvolumen wird nach Druck, Volumenstrom bzw. Leistung geregelt Die Hydropumpe erzeugt einen Volumenstrom (aber keinen Druck). Die Fördermenge/Umdrehung und die Antriebsdrehzahl bestimmen den Pumpenförderstrom, angegeben in l/min. Druck entsteht nur durch Widerstand gegen den Pumpenförderstrom z. B. Strömungswiderstand, Lastwiderstand, Druckbegrenzungsventil-Einstellung. Der Druck wird in MPa oder bar angegeben. 2 Festo Didactic GmbH & Co. KG

27 Aufgabe 1 Ausstatten eines Hydraulikarbeitsplatzes a) Beschreiben Sie die Funktion der dargestellten Zahnradpumpe Zahnradpumpe Schnittbild; 1: Quetschflüssigkeit, 2: Druckraum, 3: Saugraum Bei Zahnradpumpen handelt es sich um Konstantpumpen, da das verdrängte Volumen, das durch die Zahnlücke bestimmt wird, nicht veränderbar ist. Die Zahnradpumpe arbeitet nach folgendem Prinzip: Ein Zahnrad ist mit dem Antrieb verbunden, das andere wird über die Verzahnung mit gedreht. Durch die Volumenvergrößerung, die sich ergibt, wenn ein Zahn aus einer Zahnlücke heraustritt, entsteht ein Unterdruck im Saugraum. Die Druckflüssigkeit füllt die Zahnkammern und wird außen am Gehäuse entlang in den Druckraum gefördert. Dort wird die Druckflüssigkeit durch Ineinandertauchen der Zähne und Zahnlücken aus den Zahnkammern herausgedrückt und in die Leitungen verdrängt. Hinweise für den Unterricht In den Zahnzwischenräumen zwischen Saug- und Druckraum tritt Quetschflüssigkeit auf. Diese wird über eine Nut dem Druckraum zugeführt, da durch Komprimierung des eingeschlossenen Öls Druckspitzen auftreten würden, die Geräusche und eine Zerstörung der Pumpe zur Folge hätten. Das Lecköl der Pumpe wird durch die Größe der Spalte (zwischen Gehäuse, Zahnköpfen und Zahnseitenflächen), die Überdeckung der Zahnräder, die Viskosität und die Drehzahl bestimmt. Festo Didactic GmbH & Co. KG

28 Aufgabe 1 Ausstatten eines Hydraulikarbeitsplatzes b) Benennen Sie die hinterlegten Schaltzeichen und beschreiben Sie kurz die Funktion der Komponenten P T M 4 Hydraulikaggregat Schaltzeichen 1. Elektromotor mit einer Drehrichtung Antrieb für Hydropumpen. 2. Hydraulikpumpe Pumpe mit konstantem Fördervolumen. Der Volumenstrom ist bestimmt durch Motordrehzahl und Verdrängungsvolumen pro Umdrehung. 3. Druckmessgerät Zeigt die Höhe des Druckes mit einer bestimmten Toleranz an. 4. Druckbegrenzungsventil Einstellbares Druckbegrenzungsventil ohne Leckölanschluss. Bei einem einstellbaren Druck beginnt das Ventil zu öffnen. 4 Festo Didactic GmbH & Co. KG

29 Aufgabe 1 Ausstatten eines Hydraulikarbeitsplatzes c) Ordnen Sie den einzelnen Komponenten des Hydraulikaggregats die entsprechende Zahl in der Zeichnung zu Hydraulikaggregat Schematische Darstellung Komponenten-Nr. Komponente (Bezeichnung) 6 Ablassschraube 3 Ansaugkammer 2 Ansaugrohr 10 Belüftung mit Luftfilter 4 Beruhigungsblech 8 Einfüllfilter 9 Füllstandsanzeige, maximaler Füllstand 7 Füllstandsanzeige, minimaler Füllstand 1 Motor und Pumpe 11 Rücklauf 5 Rücklaufkammer Festo Didactic GmbH & Co. KG

30 Aufgabe 1 Ausstatten eines Hydraulikarbeitsplatzes 2. Berechnen des Volumenstroms einer Hydropumpe Information Das Verdrängungsvolumen V (auch Fördervolumen oder Hubvolumen genannt) ist ein Maß für die Größe der Pumpe. Es bezeichnet das Flüssigkeitsvolumen, das von der Pumpe pro Umdrehung (bzw. pro Hub) gefördert wird. Das geförderte Flüssigkeitsvolumen pro Minute wird als Volumenstrom q (Förderstrom) bezeichnet. Dieser ergibt sich aus dem Verdrängungsvolumen V und der Drehzahl n: q = n V Berechnen Sie den Förderstrom einer Zahnradpumpe. Gegeben Drehzahl n = 1450 min -1 Verdrängungsvolumen V = 2,8 cm 3 (pro Umdrehung) Gesucht Förderstrom q in l/min Rechnung cm dm q = n V = 1450 min 2,8 cm = 4060 = 4,06 = 4,06 l/min min min 6 Festo Didactic GmbH & Co. KG

31 Aufgabe 1 Ausstatten eines Hydraulikarbeitsplatzes 3. Berechnen des Wirkungsgrads einer Hydropumpe Information Mechanische Leistung wird durch Pumpen in hydraulische umgewandelt, dabei entstehen Leistungsverluste, die mit dem Wirkungsgrad ausgedrückt werden. Die von der Pumpe abgegebene hydraulische Nutzleistung P hyd ist abhängig vom Betriebsdruck p und vom effektiven Förderstrom q eff. Die Nutzleistung errechnet sich nach P hyd = p q eff Der volumetrische Wirkungsgrad ist das Verhältnis von effektivem Förderstrom und dem theoretisch errechneten Förderstrom der Pumpe. q η vol = q eff th q = V n th th qeff = Vth n η vol Berechnen Sie den Wirkungsgrad einer Hydropumpe. Gegeben Drehzahl n = 1450 min -1 Verdrängungsvolumen V = 6,5 cm 3 (pro Umdrehung) effektiver Förderstrom l q eff = 8,6 bei 100 bar min Gesucht Wirkungsgrad η vol Rechnung 3-1 l q th = 6,5 cm 1450 min = 9,4 min l q 8,6 eff η min vol = = = 0,92 = 92 % q l th 9,4 min Festo Didactic GmbH & Co. KG

32 Aufgabe 1 Ausstatten eines Hydraulikarbeitsplatzes 4. Auswahl eines Hydraulikaggregats Information Im Folgenden finden Sie Auszüge aus drei Datenblättern von Hydraulikaggregaten. Wählen Sie das Aggregat aus, welches die folgenden Bedingungen erfüllt: Antriebsmotor mit 230 V Nennspannung Frequenz 50 Hz Fördermenge bei Nenndrehzahl 2,2 l/min Gewicht ohne Ölbefüllung max. 20 kg Allgemein HA-5L HA-5L HA-20L Abmessungen Länge Breite Höhe 580 mm 300 mm 180 mm 580 mm 300 mm 180 mm mm Gewicht leer mit Ölbefüllung 19 kg 24 kg 19 kg 24 kg 19 kg 29 kg Elektrik HA-5L HA-5L HA-20L Motor Wechselstrom, einphasig Wechselstrom, einphasig Wechselstrom, dreiphasig Nennleistung 650 W 550 W 550 W Nennspannung 230 V 110 V 400 V Frequenz 50 Hz 60 Hz 50 Hz Nenndrehzahl 1320 min min min -1 Schutzart IP 20 IP 20 IP 20 Einschaltdauer 50 % 50 % 100 % 8 Festo Didactic GmbH & Co. KG

33 Aufgabe 1 Ausstatten eines Hydraulikarbeitsplatzes Hydraulik HA-5L HA-5L HA-20L Medium Pumpenbauart Mineralöl, empfohlen 22 cst (mm 2 /s) Außenzahnradpumpe Geometrisches Fördervolumen 1,6 cm 3 1,6 cm 3 1,6 cm 3 Fördermenge bei Nenndrehzahl 2,2 l/min 2,7 l/min 2,2 l/min Betriebsdruck Einstellung Druckmessgerät Anzeigebereich 0,5 6 MPa (5 60 bar) manuell 0 10 MPa (0 100 bar) Druckmessgerät Güteklasse 1,6 Ölvolumen des Tanks ca. 5 l ca. 5 l ca. 10 l Rücklauffilter, Filterfeinheit Anschluss 90 μm je eine Kupplungsdose für P und T, eine Kupplung für Tankleitung des Speichers, ein Anschluss für Abflussmessbehälter Welches Hydraulikaggregat haben Sie ausgewählt? Begründen Sie Ihre Auswahl. Ausgewählt wurde das Hydraulikaggregat mit der Bezeichnung HA-5L Es erfüllt die geforderten Bedingungen: Antriebsmotor mit 230 V Nennspannung Frequenz 50 Hz Fördermenge bei Nenndrehzahl 2,2 l/min Gewicht ohne Ölbefüllung max. 20 kg Festo Didactic GmbH & Co. KG

34 Aufgabe 1 Ausstatten eines Hydraulikarbeitsplatzes 10 Festo Didactic GmbH & Co. KG

35 Inhalt Aufgaben und Arbeitsblätter Aufgabe 1: Ausstatten eines Hydraulikarbeitsplatzes 1 Aufgabe 2: In Betrieb nehmen einer hydraulischen Zweisäulenpresse 11 Aufgabe 3: Zuführen von Pressteilen 19 Aufgabe 4: Aussortieren von Kisten 35 Aufgabe 5: Ansteuern eines Hubtischs 51 Aufgabe 6: Spannen von Ventilblöcken 65 Aufgabe 7: Spannen von Motorblöcken 83 Aufgabe 8: Biegen von Metallrohren 95 Aufgabe 9: Einpressen eines Getriebelagers 107 Aufgabe 10: Anfasen von Werkstücken 123 Aufgabe 11: Öffnen und Schließen einer Härteofentür 135 Aufgabe 12: Tiefziehen von Karosserieteilen 151 Aufgabe 13: Öffnen und Schließen einer Härteofentür 163 Aufgabe 14: Transportieren von Containern 177 Aufgabe 15: Beheben einer Störung in einer Container-Handhabungseinrichtung 191 Festo Didactic GmbH & Co. KG I

36 II Festo Didactic GmbH & Co. KG

37 Aufgabe 1 Ausstatten eines Hydraulikarbeitsplatzes Lernziele Wenn Sie diese Aufgabe bearbeitet haben, kennen Sie den Aufbau und die Funktion einer Hydropumpe. kennen Sie die wichtigsten Kenngrößen einer Hydropumpe. können Sie ein Hydraulikaggregat nach Vorgaben auswählen. Problemstellung In der Ausbildung soll ein neuer Hydraulikarbeitsplatz aufgebaut werden. Eingesetzt werden Komponenten der Baugröße NG 4. Der maximale Betriebsdruck ist auf 6 MPa (60 bar) begrenzt. Ein 230 V Wechselspannungsanschluss ist vorhanden. Ein geeignetes Hydraulikaggregat ist auszuwählen. Lageplan Hydraulikarbeitsplatz Festo Didactic GmbH & Co. KG

38 Aufgabe 1 Ausstatten eines Hydraulikarbeitsplatzes Arbeitsaufträge 1. Beschreiben Sie Aufbau und Funktionsweise von Hydropumpen. 2. Berechnen Sie den Volumenstrom einer Hydropumpe. 3. Berechnen Sie den Wirkungsgrad einer Hydropumpe. 4. Wählen Sie ein Hydraulikaggregat nach Vorgaben aus. Arbeitshilfen Datenblätter Lehrbuch Hydraulik 1. Aufbau und Funktion von Hydropumpen Information Hydropumpen sind Verdrängerpumpen und funktionieren nach dem Prinzip Saugen und Verdrängen. Anhand des Verdrängungsvolumens lassen sich drei Grundtypen von Hydropumpen unterscheiden: Konstantpumpen konstantes Verdrängungsvolumen Verstellpumpen verstellbares Verdrängungsvolumen Regelpumpen Verdrängungsvolumen wird nach Druck, Volumenstrom bzw. Leistung geregelt Die Hydropumpe erzeugt einen Volumenstrom (aber keinen Druck). Die Fördermenge/Umdrehung und die Antriebsdrehzahl bestimmen den Pumpenförderstrom, angegeben in l/min. Druck entsteht nur durch Widerstand gegen den Pumpenförderstrom z. B. Strömungswiderstand, Lastwiderstand, Druckbegrenzungsventil-Einstellung. Der Druck wird in MPa oder bar angegeben. 2 Name: Datum: Festo Didactic GmbH & Co. KG

39 Aufgabe 1 Ausstatten eines Hydraulikarbeitsplatzes a) Beschreiben Sie die Funktion der dargestellten Zahnradpumpe Zahnradpumpe Schnittbild; 1: Quetschflüssigkeit, 2: Druckraum, 3: Saugraum Festo Didactic GmbH & Co. KG Name: Datum: 3

40 Aufgabe 1 Ausstatten eines Hydraulikarbeitsplatzes b) Benennen Sie die hinterlegten Schaltzeichen und beschreiben Sie kurz die Funktion der Komponenten P T M 4 Hydraulikaggregat Schaltzeichen 4 Name: Datum: Festo Didactic GmbH & Co. KG

41 Aufgabe 1 Ausstatten eines Hydraulikarbeitsplatzes c) Ordnen Sie den einzelnen Komponenten des Hydraulikaggregats die entsprechende Zahl in der Zeichnung zu Hydraulikaggregat Schematische Darstellung Komponenten-Nr. Komponente (Bezeichnung) Ablassschraube Ansaugkammer Ansaugrohr Belüftung mit Luftfilter Beruhigungsblech Einfüllfilter Füllstandsanzeige, maximaler Füllstand Füllstandsanzeige, minimaler Füllstand Motor und Pumpe Rücklauf Rücklaufkammer Festo Didactic GmbH & Co. KG Name: Datum: 5

42 Aufgabe 1 Ausstatten eines Hydraulikarbeitsplatzes 2. Berechnen des Volumenstroms einer Hydropumpe Information Das Verdrängungsvolumen V (auch Fördervolumen oder Hubvolumen genannt) ist ein Maß für die Größe der Pumpe. Es bezeichnet das Flüssigkeitsvolumen, das von der Pumpe pro Umdrehung (bzw. pro Hub) gefördert wird. Das geförderte Flüssigkeitsvolumen pro Minute wird als Volumenstrom q (Förderstrom) bezeichnet. Dieser ergibt sich aus dem Verdrängungsvolumen V und der Drehzahl n: q = n V Berechnen Sie den Förderstrom einer Zahnradpumpe. Gegeben Drehzahl n = 1450 min -1 Verdrängungsvolumen V = 2,8 cm 3 (pro Umdrehung) Gesucht Förderstrom q in l/min Rechnung 6 Name: Datum: Festo Didactic GmbH & Co. KG

43 Aufgabe 1 Ausstatten eines Hydraulikarbeitsplatzes 3. Berechnen des Wirkungsgrads einer Hydropumpe Information Mechanische Leistung wird durch Pumpen in hydraulische umgewandelt, dabei entstehen Leistungsverluste, die mit dem Wirkungsgrad ausgedrückt werden. Die von der Pumpe abgegebene hydraulische Nutzleistung P hyd ist abhängig vom Betriebsdruck p und vom effektiven Förderstrom q eff. Die Nutzleistung errechnet sich nach P hyd = p q eff Der volumetrische Wirkungsgrad ist das Verhältnis von effektivem Förderstrom und dem theoretisch errechneten Förderstrom der Pumpe. q η vol = q eff th q = V n th th qeff = Vth n η vol Berechnen Sie den Wirkungsgrad einer Hydropumpe. Gegeben Drehzahl n = 1450 min -1 Verdrängungsvolumen V = 6,5 cm 3 (pro Umdrehung) effektiver Förderstrom l q eff = 8,6 bei 100 bar min Gesucht Wirkungsgrad η vol Rechnung Festo Didactic GmbH & Co. KG Name: Datum: 7

44 Aufgabe 1 Ausstatten eines Hydraulikarbeitsplatzes 4. Auswahl eines Hydraulikaggregats Information Im Folgenden finden Sie Auszüge aus drei Datenblättern von Hydraulikaggregaten. Wählen Sie das Aggregat aus, welches die folgenden Bedingungen erfüllt: Antriebsmotor mit 230 V Nennspannung Frequenz 50 Hz Fördermenge bei Nenndrehzahl 2,2 l/min Gewicht ohne Ölbefüllung max. 20 kg Allgemein HA-5L HA-5L HA-20L Abmessungen Länge Breite Höhe 580 mm 300 mm 180 mm 580 mm 300 mm 180 mm mm Gewicht leer mit Ölbefüllung 19 kg 24 kg 19 kg 24 kg 19 kg 29 kg Elektrik HA-5L HA-5L HA-20L Motor Wechselstrom, einphasig Wechselstrom, einphasig Wechselstrom, dreiphasig Nennleistung 650 W 550 W 550 W Nennspannung 230 V 110 V 400 V Frequenz 50 Hz 60 Hz 50 Hz Nenndrehzahl 1320 min min min -1 Schutzart IP 20 IP 20 IP 20 Einschaltdauer 50 % 50 % 100 % 8 Name: Datum: Festo Didactic GmbH & Co. KG

45 Aufgabe 1 Ausstatten eines Hydraulikarbeitsplatzes Hydraulik HA-5L HA-5L HA-20L Medium Pumpenbauart Mineralöl, empfohlen 22 cst (mm 2 /s) Außenzahnradpumpe Geometrisches Fördervolumen 1,6 cm 3 1,6 cm 3 1,6 cm 3 Fördermenge bei Nenndrehzahl 2,2 l/min 2,7 l/min 2,2 l/min Betriebsdruck Einstellung Druckmessgerät Anzeigebereich 0,5 6 MPa (5 60 bar) manuell 0 10 MPa (0 100 bar) Druckmessgerät Güteklasse 1,6 Ölvolumen des Tanks ca. 5 l ca. 5 l ca. 10 l Rücklauffilter, Filterfeinheit Anschluss 90 μm je eine Kupplungsdose für P und T, eine Kupplung für Tankleitung des Speichers, ein Anschluss für Abflussmessbehälter Welches Hydraulikaggregat haben Sie ausgewählt? Begründen Sie Ihre Auswahl. Festo Didactic GmbH & Co. KG Name: Datum: 9

46 Aufgabe 1 Ausstatten eines Hydraulikarbeitsplatzes 10 Name: Datum: Festo Didactic GmbH & Co. KG