ArbeitsbuchTP 601
Mit CD-ROM
Festo Didactic
550143 DE
ElektrohydraulikGrundstufe
1A1
0V10Z1
1V1 A
TP
B
1M1
1A1
1Z2
1V2
A
B
1Z1
K1 1M1
24 V 1 2
0 V
S113
14
A1
A2
K114
11
12
12
22
32
42
.214
24
34
44
11
21
31
41
Bestell-Nr.: 550143
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, 73770 Denkendorf, 2013
Internet: www.festo-didactic.com
E-Mail: [email protected]
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.
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 550143 III
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
IV © Festo Didactic GmbH & Co. KG 550143
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 550143 V
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.
VI © Festo Didactic GmbH & Co. KG 550143
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.
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 550143 VII
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 E-Mail an: [email protected]
Die Autoren und Festo Didactic freuen sich auf Ihre Rückmeldung.
VIII © Festo Didactic GmbH & Co. KG 550143
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.
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 550143 IX
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.
X © Festo Didactic GmbH & Co. KG 550143
• 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.
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 550143 XI
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 Aufgaben-
und 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 Elektropneumatik und Elektrohydraulik, Grundstufe
Postersatz Hydraulik
Simulationsprogramm FluidSIM® Hydraulik
Digitale Lernprogramme 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.
XII © Festo Didactic GmbH & Co. KG 550143
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.
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 550143 XIII
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.
XIV © Festo Didactic GmbH & Co. KG 550143
Zuordnung von Lernzielen und Aufgaben
Aufgabe 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Lernziel
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.
•
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 550143 XV
Aufgabe 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
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. •
XVI © Festo Didactic GmbH & Co. KG 550143
Aufgabe 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
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.
•
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 550143 XVII
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. 573037
Benennung Bestellnummer Menge
2-Wege Stromregelventil 544338 1
4/2-Wege-Magnetventil, federrückgestellt 544346 1
4/2-Wege-Magnetimpulsventil, rastend 544352 1
4/3-Wege-Magnetventil, Mittelstellung gesperrt 544347 1
Absperrventil 152844 1
Anbausatz für Zylinder 544371 1
Doppeltwirkender Zylinder, 16/10/200, mit Abdeckhaube 572746 2
Drosselrückschlagventil 152843 1
Druckbegrenzungsventil 544335 1
Druckmessgerät 152841 2
Druckschalter, elektronisch 548612 1
Gewicht, 9 kg, für Zylinder 152972 1
Grenztaster, elektrisch, Betätigung von links 183322 1
Grenztaster, elektrisch, Betätigung von rechts 183345 1
Näherungsschalter, elektronisch 548589 2
Relais, 3-fach 162241 2
Rückschlagventil mit Schlauch, Öffnungsdruck 0,6 MPa (6 bar) 548618 1
Signaleingabe, elektrisch 162242 1
T-Verteiler 152847 2
Verteilerplatte, 4-fach, mit Druckmessgerät 159395 2
XVIII © Festo Didactic GmbH & Co. KG 550143
Grafische Symbole des Gerätesatzes
Komponente Grafisches Symbol
2-Wege-Stromregelventil B
A
4/2-Wege-Magnetventil,
federrückgestellt
M1
BA
TPM1
4/2-Wege-Magnetimpulsventil,
rastend
M1 M2
BA
TPM1 M2
4/3-Wege-Magnetventil,
Mittelstellung gesperrt
M1 M2
BA
TPM1 M2
Absperrventil
Doppeltwirkender Zylinder,
16/10/200, mit Abdeckhaube
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 550143 XIX
Komponente Grafisches Symbol
Drosselrückschlagventil A B
Druckbegrenzungsventil P
T
Druckmessgerät
Druckschalter, elektronisch EN 60617-7 ISO 1219-1
p
2
RD (1)BK1 (4),BK2 (5),WH (2)
BU (3)
p
U
SP1SP2
Gewicht, 9 kg, für Zylinder m
Grenztaster, elektrisch 42
1
Näherungsschalter, elektronisch RD(1)
BU(3)
BK(4)
XX © Festo Didactic GmbH & Co. KG 550143
Komponente Grafisches Symbol
Relais, 3-fach
1412 2422 3432
32
4442
11 21 31 41
A1
A2
1412 2422 34 4442
11 21 41
A1
A2 31
1412 2422 3432 4442
11 21 31 41
A1
A2
Rückschlagventil mit Schlauch,
Öffnungsdruck 0,6 MPa (6 bar)
Signaleingabe, elektrisch 13 21
14 22
13 21
14 22
13 21
14 22
13 21
14 22
T-Verteiler
Verteilerplatte, 4-fach,
mit Druckmessgerät
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 550143 XXI
Zuordnung von Komponenten und Aufgaben
Gerätesatz TP 601
Aufgabe 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Komponente
2-Wege-Stromregelventil 1 1 1 1 1
4/2-Wege-Magnetventil, federrückgestellt 1 1 1 1 1 1 1 1
4/2-Wege-Magnetimpulsventil, rastend 1 1 1 1 1
4/3-Wege-Magnetventil, gesperrt 1 1 1 1 1
Absperrventil 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Anbausatz für Zylinder 1 1 1 1
Doppeltwirkender Zylinder, mit Abdeckhaube 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2
Drosselrückschlagventil 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Druckbegrenzungsventil 1 1 1 1 1 1
Druckmessgerät 2 2 1 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2
Druckschalter, elektronisch 1 1
Gewicht, 9 kg, für Zylinder 1 1 1
Grenztaster, elektrisch 1 2 2 2
Näherungsschalter, elektronisch 1 2 2 2
Relais, 3-fach 1 1 1 1 1 1 2 1 2 2 2 2
Rückschlagventil, 0,6 MPa (6 bar) 1 1 1
Signaleingabe, elektrisch 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
T-Verteiler 2 1 2 2 2 2 2
Verteilerplatte, 4-fach, mit Druckmessgerät 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
Notwendiges Zubehör
Aufgabe 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Komponente
Abdeckhaube für Gewicht 1 1 1
Digital-Multimeter 1
Hydraulikaggregat 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Netzgerät, 24 V DC 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Schlauchleitung, 600 mm 3 3 3 2 3 3 4 2 6 4 6 6 7 7
Schlauchleitung, 1000 mm 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
Schlauchleitung, 1500 mm 2 2 4 2 2 2 2 2 4 4 4 4 4
XXII © Festo Didactic GmbH & Co. KG 550143
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 1219-1 Fluidtechnik, Graphische Symbole und Schaltpläne
EN 60617-2 bis EN 60617-8 Graphische Symbole für Schaltpläne
EN 81346-2 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.
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 550143 XXIII
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 1219-2. 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, …
XXIV © Festo Didactic GmbH & Co. KG 550143
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.
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 550143 1
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
Aufgabe 1 – Ausstatten eines Hydraulikarbeitsplatzes
2 © Festo Didactic GmbH & Co. KG 550143
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.
Aufgabe 1 – Ausstatten eines Hydraulikarbeitsplatzes
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 550143 3
a) Beschreiben Sie die Funktion der dargestellten Zahnradpumpe.
3
21
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.
Aufgabe 1 – Ausstatten eines Hydraulikarbeitsplatzes
4 © Festo Didactic GmbH & Co. KG 550143
b) Benennen Sie die hinterlegten Schaltzeichen und beschreiben Sie kurz die Funktion der Komponenten.
P T
M
1
4
2 3
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.
Aufgabe 1 – Ausstatten eines Hydraulikarbeitsplatzes
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 550143 5
c) Ordnen Sie den einzelnen Komponenten des Hydraulikaggregats die entsprechende Zahl in der
Zeichnung zu.
10
8
9
1
2
3
4
6
5
11
7
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
Aufgabe 1 – Ausstatten eines Hydraulikarbeitsplatzes
6 © Festo Didactic GmbH & Co. KG 550143
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 cm3 (pro Umdrehung)
Gesucht Förderstrom q in l/min
Rechnung
3 3-1 3
cm dm1450 min 2,8 cm = 4060 = 4,06 = 4,06 l/minmin min
q n V= ⋅ =
Aufgabe 1 – Ausstatten eines Hydraulikarbeitsplatzes
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 550143 7
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 Phyd ist abhängig vom Betriebsdruck p und
vom effektiven Förderstrom qeff. Die Nutzleistung errechnet sich nach
hyd effP p q= ⋅
Der volumetrische Wirkungsgrad ist das Verhältnis von effektivem Förderstrom und dem theoretisch
errechneten Förderstrom der Pumpe.
effvol
th
η =
th thq V n= ⋅
eff th volq V n= ⋅ ⋅η
– Berechnen Sie den Wirkungsgrad einer Hydropumpe.
Gegeben
Drehzahl n = 1450 min-1
Verdrängungsvolumen V = 6,5 cm3 (pro Umdrehung)
effektiver Förderstrom effl8,6
minq = bei 100 bar
Gesucht Wirkungsgrad ηvol
Rechnung
3 -1th
l6,5 cm 1450 min = 9,4min
q = ⋅
effvol
th
l8,6min = 0,92 = 92 %
l9,4min
η = =
Aufgabe 1 – Ausstatten eines Hydraulikarbeitsplatzes
8 © Festo Didactic GmbH & Co. KG 550143
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-230-50 HA-5L-110-60 HA-20L-400-50
Abmessungen
Länge
Breite
Höhe
580 mm
300 mm
180 mm
580 mm
300 mm
180 mm
580
300
180 mm
Gewicht
leer
mit Ölbefüllung
19 kg
24 kg
19 kg
24 kg
19 kg
29 kg
Elektrik HA-5L-230-50 HA-5L-110-60 HA-20L-400-50
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-1 1680 min-1 1390 min-1
Schutzart IP 20 IP 20 IP 20
Einschaltdauer 50 % 50 % 100 %
Aufgabe 1 – Ausstatten eines Hydraulikarbeitsplatzes
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 550143 9
Hydraulik HA-5L-230-50 HA-5L-110-60 HA-20L-400-50
Medium Mineralöl, empfohlen 22 cSt (mm2/s)
Pumpenbauart Außenzahnradpumpe
Geometrisches Fördervolumen 1,6 cm3 1,6 cm3 1,6 cm3
Fördermenge bei Nenndrehzahl 2,2 l/min 2,7 l/min 2,2 l/min
Betriebsdruck 0,5–6 MPa (5–60 bar)
Einstellung manuell
Druckmessgerät Anzeigebereich 0–10 MPa (0–100 bar)
Druckmessgerät Güteklasse 1,6
Ölvolumen des Tanks ca. 5 l ca. 5 l ca. 10 l
Rücklauffilter, Filterfeinheit 90 μm
Anschluss 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-230-50. 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
Aufgabe 1 – Ausstatten eines Hydraulikarbeitsplatzes
10 © Festo Didactic GmbH & Co. KG 550143
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 550143 I
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
II © Festo Didactic GmbH & Co. KG 550143
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 550143 1
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
Aufgabe 1 – Ausstatten eines Hydraulikarbeitsplatzes
2 Name: __________________________________ Datum: ____________ © Festo Didactic GmbH & Co. KG 550143
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.
Aufgabe 1 – Ausstatten eines Hydraulikarbeitsplatzes
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 550143 Name: __________________________________ Datum: ____________ 3
a) Beschreiben Sie die Funktion der dargestellten Zahnradpumpe.
3
21
Zahnradpumpe – Schnittbild; 1: Quetschflüssigkeit, 2: Druckraum, 3: Saugraum
Aufgabe 1 – Ausstatten eines Hydraulikarbeitsplatzes
4 Name: __________________________________ Datum: ____________ © Festo Didactic GmbH & Co. KG 550143
b) Benennen Sie die hinterlegten Schaltzeichen und beschreiben Sie kurz die Funktion der Komponenten.
P T
M
1
4
2 3
Hydraulikaggregat – Schaltzeichen
Aufgabe 1 – Ausstatten eines Hydraulikarbeitsplatzes
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 550143 Name: __________________________________ Datum: ____________ 5
c) Ordnen Sie den einzelnen Komponenten des Hydraulikaggregats die entsprechende Zahl in der
Zeichnung zu.
10
8
9
1
2
3
4
6
5
11
7
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
Aufgabe 1 – Ausstatten eines Hydraulikarbeitsplatzes
6 Name: __________________________________ Datum: ____________ © Festo Didactic GmbH & Co. KG 550143
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 cm3 (pro Umdrehung)
Gesucht Förderstrom q in l/min
Rechnung
Aufgabe 1 – Ausstatten eines Hydraulikarbeitsplatzes
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 550143 Name: __________________________________ Datum: ____________ 7
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 Phyd ist abhängig vom Betriebsdruck p und
vom effektiven Förderstrom qeff. Die Nutzleistung errechnet sich nach
hyd effP p q= ⋅
Der volumetrische Wirkungsgrad ist das Verhältnis von effektivem Förderstrom und dem theoretisch
errechneten Förderstrom der Pumpe.
effvol
th
η =
th thq V n= ⋅
eff th volq V n= ⋅ ⋅η
– Berechnen Sie den Wirkungsgrad einer Hydropumpe.
Gegeben
Drehzahl n = 1450 min-1
Verdrängungsvolumen V = 6,5 cm3 (pro Umdrehung)
effektiver Förderstrom effl8,6
minq = bei 100 bar
Gesucht Wirkungsgrad ηvol
Rechnung
Aufgabe 1 – Ausstatten eines Hydraulikarbeitsplatzes
8 Name: __________________________________ Datum: ____________ © Festo Didactic GmbH & Co. KG 550143
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-230-50 HA-5L-110-60 HA-20L-400-50
Abmessungen
Länge
Breite
Höhe
580 mm
300 mm
180 mm
580 mm
300 mm
180 mm
580
300
180 mm
Gewicht
leer
mit Ölbefüllung
19 kg
24 kg
19 kg
24 kg
19 kg
29 kg
Elektrik HA-5L-230-50 HA-5L-110-60 HA-20L-400-50
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-1 1680 min-1 1390 min-1
Schutzart IP 20 IP 20 IP 20
Einschaltdauer 50 % 50 % 100 %
Aufgabe 1 – Ausstatten eines Hydraulikarbeitsplatzes
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 550143 Name: __________________________________ Datum: ____________ 9
Hydraulik HA-5L-230-50 HA-5L-110-60 HA-20L-400-50
Medium Mineralöl, empfohlen 22 cSt (mm2/s)
Pumpenbauart Außenzahnradpumpe
Geometrisches Fördervolumen 1,6 cm3 1,6 cm3 1,6 cm3
Fördermenge bei Nenndrehzahl 2,2 l/min 2,7 l/min 2,2 l/min
Betriebsdruck 0,5–6 MPa (5–60 bar)
Einstellung manuell
Druckmessgerät Anzeigebereich 0 –10 MPa (0 –100 bar)
Druckmessgerät Güteklasse 1,6
Ölvolumen des Tanks ca. 5 l ca. 5 l ca. 10 l
Rücklauffilter, Filterfeinheit 90 μm
Anschluss 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.
Aufgabe 1 – Ausstatten eines Hydraulikarbeitsplatzes
10 Name: __________________________________ Datum: ____________ © Festo Didactic GmbH & Co. KG 550143
Recommended
