Lernfeld 11 · Prüfung Teil 2

Fluidtechnik in Antriebssystemen

Pneumatik und Hydraulik im Antriebssystem: Ventile und Schaltzeichen, Kolbenkraft, Luftverbrauch, Aggregatleistung und sichere Inbetriebnahme.

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Darum geht es

In vielen Maschinen arbeiten elektrische Antriebe mit pneumatischen oder hydraulischen Baugruppen zusammen. Die Steuerung schaltet Magnetventile, Zylinderschalter melden die Endlagen zurück. Ein Wegeventil wird nach Anschlüssen und Schaltstellungen benannt, etwa 5/2-Wegeventil. Monostabile Ventile kehren über eine Feder in die Grundstellung zurück, bistabile behalten ihre Stellung. Welches Verhalten bei Energieausfall sicher ist, legt die Risikobeurteilung fest.

Für die Auslegung zählen wenige Formeln. Die Kolbenkraft ist Druck mal Kolbenfläche mal Wirkungsgrad, beim Einfahren zählt nur die Ringfläche. Der Luftverbrauch eines Zylinders ergibt sich aus Hubvolumen, Hubzahl und dem Verhältnis von absolutem Druck zu Atmosphärendruck. Bei der Hydraulik bestimmt das Produkt aus Druck und Volumenstrom die Leistung; geteilt durch den Wirkungsgrad der Pumpe ergibt es die Wellenleistung des Antriebsmotors.

Geschwindigkeiten stellt man mit Drosselrückschlagventilen ein, bei doppeltwirkenden Pneumatikzylindern in der Abluft, damit der Kolben nicht ruckelt. Lastunabhängige Geschwindigkeit liefert in der Hydraulik ein Stromregelventil oder ein Proportionalventil. Vor Arbeiten an der Anlage wird sie elektrisch freigeschaltet, Speicher werden entladen und hängende Lasten gesichert. Bei der Inbetriebnahme prüft man zuerst Ölstand und Drehrichtung, stellt den Druck von niedrig aus ein und entlüftet die Anlage.

Das solltest du dir merken

5/2-Wegeventil: 5 Anschlüsse, 2 Schaltstellungen.
Doppeltwirkende Pneumatikzylinder in der Abluft drosseln.
Grundstellung monostabiler Ventile muss dem sicheren Zustand entsprechen.
Hydrospeicher halten Druck auch bei abgeschalteter Pumpe.
Lecks nie mit der Hand suchen, Öl unter Druck dringt in die Haut.

Formeln

Kolbenkraft: $F = p \cdot A \cdot η$; $p$ Überdruck, $A$ Kolben- bzw. Ringfläche, $η$ Wirkungsgrad
Luftverbrauch eines doppeltwirkenden Zylinders: $Q = 2 \cdot A \cdot s \cdot n \cdot \frac{p _{e} + p _{amb}}{p _{amb}}$; $s$ Hub, $n$ Doppelhübe je Minute, $p_{e}$ Überdruck, $p_{amb}$ Atmosphärendruck
Antriebsleistung einer Hydraulikpumpe: $P = \frac{p \cdot Q}{600 \cdot η}$; $P$ in kW, $p$ in bar, $Q$ in l/min

Typische Fehler in der Prüfung

Bar nicht in N/cm² umgerechnet (1 bar entspricht 10 N/cm²).
Beim Luftverbrauch mit Überdruck statt mit absolutem Druck gerechnet.
Beim Einfahren mit der vollen Kolbenfläche gerechnet.
Die hydraulische Leistung mit dem Wirkungsgrad multipliziert statt geteilt.

Tipps aus der Werkstatt

Kolbenkraft geht am schnellsten in N/cm²: 6 bar sind 60 N/cm², mal Fläche in cm². Beim Luftverbrauch rechnest du mit dem absoluten Druck, also Überdruck plus 1 bar. Für den Pumpenmotor teilst du p mal Q durch 600 und durch den Wirkungsgrad. Vor dem Öffnen einer Leitung: Speicher entladen, Last sichern.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

13 Aufgaben zu „Fluidtechnik in Antriebssystemen“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

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Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Elektroniker/-in für Maschinen und Antriebstechnik, Lernfeld 11 (Komplexe Antriebssysteme herstellen); DIN ISO 1219-1, DIN EN ISO 4413, DIN EN ISO 4414. Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.