Inleiding hydrauliek

Onderwerpen:

  • Inleiding hydrauliek
  • Hydraulische schema’s

Inleiding:
Onder hydraulica verstaan we het overbrengen van energie (krachten en bewegingen) door middel van een vloeistof. Het woord “hydrauliek” komt uit het grieks (hydro = water, aulos = pijp). Hydrauliek is een aandrijf-, besturings- en regeltechniek die we in motorvoertuigentechniek, werktuigbouwkunde, aandrijf- en besturingstechniek, vliegtuig en landbouw tegenkomen. Hydraulica kunnen we onderscheiden in hydrokinetische en hydrostatische aandrijving:

  • Hydrokinetisch: grote vloeistofsnelheden en relatief lage drukken, zoals de koppelomvormer in de automatische transmissie;
  • Hydrostatisch: lage vloeistofsnelheden en hoge drukken, zoals we in de stuurbekrachtiging tegenkomen.

In de praktijk vinden we naast hydrauliek, ook pneumatiek, elektronica en mechanische aandrijftechniek. Iedere techniek heeft een eigen voor- en nadeel voor de toepassing waar deze voor wordt gebruikt. De voor- en nadelen van hydrauliek ten opzichte van de andere technieken zijn:

Voordelen:

  • Grote vermogensdichtheid; er kunnen grote krachten en koppels worden overgebracht bij kleine componentafmetingen;
  • Traploos regelbare snelheid, kracht en koppel;
  • Hydraulische energie kan worden opgeslagen en hergebruikt;
  • Hoge nauwkeurigheid en constante positionering is mogelijk.

Nadelen:

  • Relatief dure techniek;
  • Gevoelig voor vuil;
  • Mogelijkheid van lekkage (zowel inwendig als uitwendig).

In een hydraulisch systeem vindt een verplaatsing van vloeistof plaats. De vloeistofstroming kan door middel van een pomp of een zuiger in beweging worden gebracht. Alle hydraulische systemen berusten op de wet van Pascal:
“druk op een in rust zijnde vloeistof uitgeoefend, plant zich in een gesloten vat in alle richtingen gelijkmatig voort”.
Dit principe zien we in de volgende afbeelding, waar met een zuiger een kracht (F1) op het zuigeroppervlak wordt uitgeoefend. De kracht veroorzaakt een druk in het met vloeistof gevulde (gesloten) systeem, waarmee de zuiger met de kracht F2 omhoog wordt gedrukt.

De druk is afhankelijk van de kracht en het oppervlak van de zuiger. Op de pagina “druk in het hydraulische systeem” wordt dit door middel van animaties en berekeningen duidelijk gemaakt.

Hydraulische schema’s:
De uit symbolen opgestelde hydraulische schema’s worden door de fabrikant samengesteld om bij onderhouds- en / of reparatiewerkzaamheden af te kunnen lezen hoe componenten zijn aangesloten. Het stroomschema vertelt tevens welke soorten componenten zich in het systeem bevinden. Een overzicht met de symbolen is te vinden op de pagina met de hydraulische symbolenlijst.

In de volgende afbeelding zien we de meest gebruikte componenten in een hydraulisch systeem. De componenten zijn met een kleur en nummer weergeven.

Een elektromotor zorgt voor de aandrijving van de hydropomp (1), welke de hydrauliekolie naar de stuurschuif (4) verplaatst.

De overdrukklep (2) beveiligt het systeem tegen te hoge drukken. Men kan de systeemdruk aflezen van de manometer (3).

De handmatig bedienbare stuurschuif heeft vier aansluitingen: P (pomp), T (tank), en de aansluitingen A en B voor de cilinder. De stuurschuif kan in drie posities worden gezet:

  • in rust (huidige stand);
  • naar rechts;
  • naar links.

Afhankelijk van de positie van de stuurschuif, wordt de cilinder van hydrauliekolie voorzien en zal de zuiger bewegen.

De volgende afbeeldingen schetsen de verschillende standen van de stuurschuif waarmee men de cilinder kan laten verplaatsen.

1.  Stuurschuif in neutrale positie:
De hydropomp in het volgende schema wordt ook weer aangedreven door een elektromotor. De pomp zuigt de hydrauliekolie uit het reservoir en voert de olie onder verhoogde druk naar het overdrukventiel, de manometer en de stuurschuif.

De stuurschuif staat in de middelste positie, waardoor de aansluitingen P en T met elkaar zijn doorverbonden en de hydrauliekolie via P de stuurschuif binnenkomt en via T verlaat.

Vanuit aansluiting T stroomt de hydrauliekolie via het retourfilter naar het reservoir. In de behuizing van het retourfilter bevindt zich een drukbeveiliging, welke tegen de veerkracht opent bij een oplopende vloeistofdruk.
De drukverhoging kan ontstaan wanneer het filter verstopt raakt door vuildeeltjes.

Omdat de hydrauliekolie in deze positie van de stuurschuif circuleert, vindt er nauwelijks drukopbouw plaats. Er is slechts in bepaalde mate sprake van weerstand die de olie ondervindt in de stuurschuif, de leidingen en het retourfilter. Deze weerstand is echter zo laag, dat de olie drukloos wordt rondgepompt.

2. Stuurschuif in linker positie:
De stuurschuif wordt in de linker positie gezet. De aansluitingen P en A, alsmede T en B zijn in deze positie met elkaar in verbinding. De hydrauliekolie verplaatst zich via de leidingen naar de linkerzijde van de cilinder. De drukopbouw aan de linkerkant van de zuiger begint en wordt nu uitgestuurd.

Omdat de retour (B) van de cilinder nu is verbonden met de T-aansluiting van de stuurschuif, kan de olie aan de rechterkant in de cilinder – via het retourfilter – naar het reservoir stromen.

De cilinder maakt een uitgaande beweging tot dat de eindaanslag is bereikt. Dit zien we in de volgende situatie.

3. Zuiger in uiterste positie:
De zuiger is in deze situatie maximaal uitgeschoven, dus de eindaanslag is bereikt. De overdrukbeveiliging voorkomt dat de druk te hoog oploopt. Zonder deze beveiliging zou de druk ongecontroleerd oplopen met defecten tot gevolg. 

De drukregelklep (in de afbeelding staat deze links van de hydropomp afgebeeld) opent bij het bereiken van de vooraf ingestelde druk. De overdrukklep verbindt de toevoerleiding vanaf de hydropomp met de retour. Er vindt nu een constante circulatie plaats via deze overdrukklep, tot dat de druk afneemt.

4. Stuurschuif in de rechter positie:
De stuurschuif is nu in de rechter positie (tegenovergesteld) bediend. Ten opzichte van situatie 2 zijn de leidingen kruislinks met elkaar verbonden: de P is nu met B verbonden, waardoor de drukopbouw aan de rechterzijde van de zuiger plaatsvindt. Aansluiting A is met T (retour) verbonden. De zuiger beweegt in deze positie van de stuurschuif naar links.

De drukopbouw zal bij het bereiken van de eindaanslag van de zuiger weer oplopen tot de druk waarmee de overdrukklep opent. De stuurschuif dient dan weer in de middenpositie te worden gezet.

Gerelateerde pagina: