Hydraulisches Getriebe: Pro, Kontra und Anwendungen

I. Vorteile und Nachteile der hydraulischen Übertragung

1. Wichtigste Vorteile

Im Vergleich zur mechanischen, elektrischen und pneumatischen Kraftübertragung hat die hydraulische Kraftübertragung die folgenden Vorteile:

• Das hydraulische Getriebe ermöglicht eine stufenlose Geschwindigkeitsregulierung während des Betriebs, eine bequeme Geschwindigkeitseinstellung und einen relativ großen Geschwindigkeitsbereich von 100:1 bis 2000:1.
• Unter den gleichen Leistungsbedingungen sind hydraulische Übertragungsvorrichtungen klein, leicht, haben eine geringe Trägheit und eine kompakte Struktur (zum Beispiel beträgt das Gewicht eines Hydraulikmotors nur 10% bis 20% des Gewichts eines Elektromotors mit der gleichen Leistung) und können große Kräfte oder Drehmomente übertragen.
• Die hydraulische Übertragung arbeitet relativ reibungslos, reagiert schnell, hat geringe Auswirkungen und kann bei hohen Geschwindigkeiten starten, bremsen und umkehren. Die Umkehrhäufigkeit von hydraulischen Übertragungsvorrichtungen kann 500 Mal pro Minute für Drehbewegungen und 400 bis 1000 Mal für lineare Hin- und Herbewegungen erreichen.
• Die Steuerung und Einstellung der hydraulischen Übertragungsvorrichtungen sind relativ einfach, die Bedienung ist bequem und arbeitssparend, und es ist einfach, eine Automatisierung und Koordinierung mit der elektrischen Steuerung zu erreichen, wodurch komplexe sequentielle Aktionen und Fernsteuerung realisiert werden können.
• Hydraulische Übertragungseinrichtungen sind leicht gegen Überlastung zu schützen. Wenn das System überlastet wird, fließt das Öl durch das Überlaufventil in den Tank zurück. Da Öl als Arbeitsmedium verwendet wird, kann es sich selbst schmieren und hat somit eine lange Lebensdauer.
• Hydraulische Antriebe sind leicht zu standardisieren, zu verallgemeinern und in Serie zu fertigen, was ihre Entwicklung, Herstellung und Vermarktung erleichtert.
• Mit der hydraulischen Übertragung lassen sich sowohl Dreh- als auch Linearbewegungen leicht realisieren, und die Anordnung und das Layout der Komponenten sind flexibel.
• Bei der hydraulischen Kraftübertragung kann die durch den Leistungsabfall entstehende Wärme durch das fließende Öl abgeführt werden, wodurch ein übermäßiger Temperaturanstieg in bestimmten lokalen Bereichen des Systems vermieden wird.

2. Hauptnachteile

• Das Arbeitsmedium ist flüssig, was zu Leckagen führen kann, und das Öl kann komprimiert werden, so dass es nicht in Situationen verwendet werden kann, in denen ein genaues Übersetzungsverhältnis erforderlich ist.
• Die hydraulische Übertragung hat mechanische Verluste, Druckverluste und Leckageverluste, was zu einem geringeren Wirkungsgrad führt, so dass sie sich nicht für die Übertragung über lange Strecken eignet.
• Die hydraulische Kraftübertragung reagiert empfindlich auf Temperatur- und Belastungsschwankungen des Öls, was sie für den Einsatz bei niedrigen oder hohen Temperaturen ungeeignet macht, und sie ist außerdem anfällig für Verschmutzung.
• Die hydraulische Übertragung erfordert eine separate Stromquelle (z. B. eine hydraulische Pumpstation), und hydraulische Energie kann nicht wie elektrische Energie über eine Entfernung übertragen werden.
• Hydraulische Komponenten erfordern eine hohe Fertigungspräzision und sind teuer, so dass eine spezialisierte Produktion organisiert werden muss.
• Wenn ein Fehler in einer hydraulischen Übertragungseinrichtung auftritt, ist es nicht einfach, die Ursache zu finden und schnell zu beheben.

Insgesamt hat die hydraulische Kraftübertragung viele Vorteile, und ihre Nachteile werden mit der Entwicklung der Produktionstechnologie allmählich überwunden. Daher hat das hydraulische Getriebe weitreichende Entwicklungsperspektiven in der modernen Produktion.

II. Anwendungen der hydraulischen Übertragung

Aufgrund der vielen Vorteile der hydraulischen Kraftübertragung ist diese in verschiedenen Sektoren der Volkswirtschaft weit verbreitet. Die Gründe für den Einsatz der hydraulischen Kraftübertragung sind jedoch in den verschiedenen Sektoren unterschiedlich. So wird sie zum Beispiel im Maschinenbau und in Druckmaschinen wegen ihrer einfachen Struktur und großen Ausgangskraft eingesetzt, während sie in der Luftfahrtindustrie wegen ihres geringen Gewichts und ihrer geringen Größe verwendet wird.

In Werkzeugmaschinen wird hauptsächlich die hydraulische Kraftübertragung verwendet, da sie eine stufenlose Geschwindigkeitsänderung ermöglicht, leicht zu automatisieren ist und häufige Umkehrbewegungen ausführen kann. Daher wird die hydraulische Übertragung häufig in den folgenden Geräten von Werkzeugmaschinen verwendet.

1. Vorrichtung zur Übertragung der Vorschubbewegung

Diese Anwendung ist in Werkzeugmaschinen am weitesten verbreitet: Der Schleifspindelstock von Schleifmaschinen, die Werkzeugsäule oder der Revolver von Horizontaldrehmaschinen, Revolverdrehbänken und Drehautomaten, der Arbeitstisch oder Spindelstock von Schleifmaschinen, Bohrmaschinen, Fräsmaschinen und Hobelmaschinen, der Antriebskopf und der Schlitten von Kombinationsmaschinen usw. können alle hydraulisch angetrieben werden. Einige dieser Komponenten erfordern eine schnelle Bewegung, andere eine langsame Bewegung (2 mm/min), und wieder andere sowohl eine schnelle als auch eine langsame Bewegung.

Die meisten dieser Komponenten erfordern einen großen Geschwindigkeitsregelbereich und eine stufenlose Geschwindigkeitsregelung während des Betriebs; einige erfordern einen kontinuierlichen Vorschub, andere einen intermittierenden Vorschub; einige erfordern eine konstante Geschwindigkeit bei wechselnden Lasten, und einige erfordern ein gutes Reversierverhalten. Für alle diese Anforderungen ist die hydraulische Übertragung am besten geeignet.

2. Hubkolben-Hauptbewegungsübertragungsvorrichtung

Der Arbeitstisch einer Portalhobelmaschine und der Stößel einer Stoßmaschine oder Nutenfräse können mit Hilfe einer hydraulischen Kraftübertragung die erforderliche Hochgeschwindigkeits-Hubbewegung ausführen. Erstere können eine Geschwindigkeit von 60 bis 90 m/min erreichen, während die beiden letzteren 30 bis 50 m/min erreichen können. In diesen Fällen ist die Verwendung einer hydraulischen Kraftübertragung vorteilhaft, da sie den Umkehrstoß reduziert, den Energieverbrauch senkt und die Umkehrzeit verkürzt.

3. Rotierende Hauptbewegungsübertragungsvorrichtung

Die Spindel einer Drehmaschine kann mit Hilfe einer hydraulischen Übertragung eine stufenlose Geschwindigkeitsänderung für die Hauptdrehbewegung erreichen, aber diese Anwendung ist noch nicht üblich.

4. Profiliergerät

Die Profilbearbeitung von Drehmaschinen, Fräsmaschinen und Hobelmaschinen kann mit einem hydraulischen Servosystem mit einer Genauigkeit von 0,01 bis 0,02 mm erfolgen. Darüber hinaus können auch die Formscheiben-Korrektureinrichtung und die Standard-Korrektureinrichtung für Leitspindeln an Schleifmaschinen dieses System nutzen.

5. Hilfsgeräte

Spannvorrichtungen, Vorrichtungen zur Steuerung von Geschwindigkeitsänderungen, Vorrichtungen zur Beseitigung des Spindelmutterspiels, Auswuchtvorrichtungen für vertikal bewegte Teile, Indexierungsvorrichtungen sowie Vorrichtungen zum Be- und Entladen, Fördern und Lagern von Werkstücken und Werkzeugen an Werkzeugmaschinen können alle mit hydraulischer Kraftübertragung realisiert werden. Dieser Ansatz trägt zur Vereinfachung der Werkzeugmaschinenstruktur und zur Verbesserung des Automatisierungsgrads der Werkzeugmaschine bei.

6. Schrittweise Übertragungseinrichtung

Die lineare oder rotierende Schrittbewegung des Arbeitstisches auf CNC-Maschine Werkzeuge können mit einem elektrohydraulischen Servosystem, das auf elektrischen Signalen basiert, schnell und genau positioniert werden. Systeme mit offenem Regelkreis haben eine geringere Positioniergenauigkeit (<0,01 mm), sind aber kostengünstig; Systeme mit geschlossenem Regelkreis haben eine höhere Positioniergenauigkeit und höhere Kosten.

7. Hydrostatisches Lager

Lager, Führungsschienen und Spindelmuttermechanismen von Schwerlast-, Hochgeschwindigkeits- und Präzisionswerkzeugmaschinen können eine hohe Betriebsstabilität und Bewegungsgenauigkeit erreichen, wenn ein Hydrauliksystem für die hydrostatische Lagerung verwendet wird.

Die Anwendung der hydraulischen Kraftübertragung in verschiedenen Branchen ist in Tabelle 1 dargestellt.

Tabelle 1 Anwendung von hydraulischen Getrieben in verschiedenen Branchen