Hydraulische aandrijving

Wat houdt hydraulisch in?

Een hydraulische aandrijving gebruikt vloeistof onder druk om beweging te creëren via een hydraulische cilinders of hydromotoren. Het wordt veel gebruikt vanwege zijn hoge krachtdichtheid, betrouwbaarheid en precisie in diverse industrieën.

Verschillende mogelijkheden om je hydraulieksysteem, in te delen:

• Simpele systemen; worden bijvoorbeeld bij laadkleppen gebruikt
• Mobiele systemen; worden bijvoorbeeld op graafmachines gebruikt
• Industriële systemen; hebben een hoog rendement en vragen een lange levensduur
• Speciale systemen

Eenvoudige systemen maken gebruik van kleine onderdelen zoals tandwielpompen en schottenmotoren.

Een hydraulisch systeem bestaat uit:

• Generatorisch deel; de pomp, aangedreven door elektromotor of verbrandingsmotor
• Besturing met leidingwerk
• Motorisch deel; hydraulische cilinder(s) en-of motor (en)
• Vloeistof; meestal olie

In het generatorische deel wordt het aandrijfvermogen, bestaande uit toerental en koppel, omgezet in hydraulisch vermogen, gemeten in debiet en druk. Dit hydraulisch vermogen wordt vervolgens in het motorische deel van de aandrijving omgezet in kracht en snelheid. Zoals bij een hydraulische cilinder, of in toerental en koppel, zoals bij een hydromotor.

Hydraulische aandrijving

Hydraulische systemen zorgen voor de beweging van losse componenten door middel van vloeistofdruk, vaak met behulp van hydrauliekolie. Om een voertuig of onderdeel ervan in beweging te brengen en te behouden is energie nodig, die niet alleen moet worden toegevoerd. Vaak moet het worden omgezet in een ander soort energie. Zo zet bijvoorbeeld een elektromotor elektrische energie om in mechanische energie, die vervolgens wordt overgedragen aan een hydraulische pomp.

Voordelen van hydraulische aandrijving zijn onder andere:

• Het overbrengen van grote krachten of koppels is mogelijk in relatief kleine ruimten dankzij hydraulische systemen. In deze systemen kan de druk aanzienlijk hoog zijn, zoals bij laadkleppen, waar de druk varieert tussen 180 en 240 bar. Deze hoge druk maakt het mogelijk om met hydraulische vloeistof grote krachten te genereren.
• Bescherming tegen overbelasting is mogelijk doordat de druk in een hydraulisch systeem eenvoudig kan worden geregeld en begrensd met behulp van een overdrukventiel.
• Hydraulische systemen bieden de mogelijkheid om snelheden traploos te regelen, wat met name gunstig is bij het heffen en zakken van het platform.

Hydraulische onderdelen

Haco Tail Lift Parts biedt onder het eigen HACO-label hydraulische onderdelen aan die volledig compatibel zijn met de hydraulische onderdelen van alle merken laadkleppen. Enkele voorbeelden hiervan zijn:

Pompen

De hydrauliekpomp en de elektromotor werken samen om hydraulische energie op te wekken door bijvoorbeeld mechanische of elektrische energie om te zetten. Bij laadklep hydraulica worden voornamelijk tandwielpompen of tandradpompen gebruikt. Het debiet van deze pompen, dat wil zeggen de hoeveelheid vloeistof per tijdseenheid (uitgedrukt in m3/sec), is over het algemeen min of meer constant, onafhankelijk van de druk. Sommige duurdere pomptypes kunnen echter zo worden ingesteld dat het slagvolume aanpasbaar is.

Motoren

Er wordt onderscheid gemaakt tussen:

• Elektromotoren
• Hydromotoren

Een elektromotor transformeert elektrische energie naar mechanische energie, die vervolgens een werktuig aandrijft. Deze motoren zijn onderverdeeld in gelijkstroom- en wisselstroommotoren. Naast de traditionele motoren die roterende bewegingen leveren, zijn er ook lineaire motoren. De elektromotor vinden hun toepassing in machines waar beweging nodig is, vaak met een roterende aard.

Hydromotoren dienen voor roterende aandrijving. De meeste hydromotoren hebben een vast slagvolume en behoren tot het verdringertype, wat betekent dat het toerental gekoppeld is aan het slagvolume en de aangevoerde vloeistofstroom. Het koppel is direct gerelateerd aan het drukverschil over de motor en het slagvolume. Bij ondergeschoven laadkleppen worden hydromotoren of schuifcilinders gebruikt voor de beweging.

Er zijn drie verschillende typen hydromotoren:

• Tandremmotoren (bestemd voor laadkleppen)
• Schottenmotoren (bestemd voor bouwmachines)
• Verstelbare axiale motoren (bestemd voor bouwmachines)

Cilinders

Hydraulische cilinders zijn in twee soorten:

• Enkelwerkende cilinder (cilinder krijgt druk van één kant)
• Dubbelwerkende cilinder (cilinder krijgt druk van twee kanten)

Een dubbelwerkende cilinder schuift zowel in als uit onder druk van olie. Bij enkelwerkende cilinders wordt de cilinder alleen uitgeschoven door de druk van de olie; het intrekken gebeurt door het gewicht van de laadklep.

Bij het bewegen van de laadklep maken we gebruik van de volgende types:

• Een plunjercilinder, waarbij de zuiger geen afdichtingen heeft maar openingen, of waar de zuiger volledig ontbreekt, kenmerkt zich doorgaans door een dikke stang. Deze stang fungeert als het oppervlak waarmee de cilinder kan drukken. Plunjercilinders zijn typisch enkelwerkend, waarbij ze druk uitoefenen.
• Zuigercilinder (ook wel piston genoemd) heeft de zuiger en de stang als één geheel. De stang is dunner dan bij een plunjercilinder, omdat de zuiger deze functie vervult. Door de toe- en afvoer van olie wordt de zuigerstang verplaatst.

Dichtingssets voor de cilinder

Dichtingen zorgen ervoor dat de cilinder beschermd is tegen externe invloeden.
We hebben twee soorten dichtingssets:

• Enkelwerkende dichtingssets
• Dubbelwerkende dichtingssets

Hydraulische leidingen

Hydraulische componenten worden verbonden door hydraulische leidingen of slangen, die dienen om olie te transporteren tussen de verschillende onderdelen. Ze zijn flexibel van aard en hebben doorgaans een zwarte kleur.

Ventielen

Ventielen worden ingezet om de stroomrichting van de olie te reguleren.
We hebben vier soorten ventielen:

• Slangbreukventiel
• Sturingsventiel
• Smoorventiel
• Handventiel

Wat voor functies hebben de ventielen?

Slangbreukventiel

• Enkelwerkende cilinders zijn te herkennen aan één steunring naast de O-ring, laten oliedruk onbediend door en houden de olie tegen.
• Dubbelwerkende cilinders zijn te herkennen aan twee steunringen aan weerszijden van de O-ring, deze blokkeren de oliestroom in beide richtingen.

Slangbreukventielen waarborgen veiligheid door de olietoevoer af te sluiten wanneer een slang breekt nadat de bediening is losgelaten. Bij noodgevallen kan de olietoevoer handmatig worden geregeld door een pen in te drukken (2/2 ventielen). Het slangbreukventiel onderbreekt de olietoevoer zodra een hydrauliekslang en de bediening stop breekt. Het wordt aanbevolen om de laadklep niet te gebruiken totdat het probleem is verholpen.

Sturingsventiel

Dit soort ventielen reguleert de oliestroom naar de gewenste onderdelen. De laadklepindustrie maakt gebruik van slangbreukventielen (2/2 ventielen) of 4/2, 4/3, 3/2 ventielen. Een 4/2 ventiel heeft bijvoorbeeld 4 poorten en 2 standen.

Smoorventiel

Een smoorventiel regelt de snelheid, waarmee de laadklep beweegt door de oliestroom af te remmen. Bij laadkleppen wordt dit bijvoorbeeld gedaan door het daalremventiel. Dit ventiel is vaak geïntegreerd in een cilinder of in het ventielenblok.

Handventiel

De handventielen worden handmatig aangestuurd en zorgen voor dat de gewenste onderdelen de oliestroom ontvangen.

Oliedrukschakelaar

De oliedrukschakelaar geeft een elektrisch signaal wanneer de vooraf ingestelde druk wordt bereikt. Geplaatst bijvoorbeeld op de hefcilinder, activeert de oliedrukschakelaar de scheefstelling zodat deze de ingestelde druk bereikt heeft.

Hydraulische olie

De olie in een hydraulisch systeem heeft de volgende functies:

• Het transport energie
• De smering van de bewegende delen
• Het beschermen van de met de vloeistof in aanraking komende metaaloppervlakten
• Het afvoeren van olie door interne lekkage en wrijving ontstane warmte
• Het afvoeren van verontreinigingen

Veel hydraulische oliën zijn op basis van minerale oliën. Bij lekkage kan dit de bodem vervuilen, daarom zijn er bio-hydraulische oliën ontwikkeld, gemaakt van plantaardige oliën en vetten. Ook worden oliën gebruikt op basis van synthetische esters, die een minerale oorsprong hebben maar wel biologisch afbreekbaar zijn.

De hydraulische olie die wordt gebruikt bij laadkleppen heeft een hoge viscositeitindex, wat betekent dat het minder gevoelig is voor temperatuurswisselingen. Hydraulische systemen zijn uitgerust met oliefilters om ervoor te zorgen dat de olie schoon blijft.

Er worden oliën gebruikt met twee verschillende viscositeitsniveaus: de Duitse laadklepmerken zoals Bär Cargolift, Dautel en Sörensen maken gebruik van olie met een viscositeit van ISO VG10. Ama, Anteo, Dhollandia en Zepro gebruiken ISO VG22 of VG15.

Onderhoud van hydraulische onderdelen

• Voorkom vuil aan de (snel)koppelingen, maak ze schoon als ze smerig zijn voor het aansluiten.
• Let er op dat slangen en koppelingen in goede staat zijn. In het hydraulische systeem wordt gewerkt met hoge druk die kan oplopen tot 240 bar en het is gevaarlijk als slangen knappen.
• Er moet genoeg hydraulische olie in het reservoir zitten. Buiten lekkages gaat bij het aansluiten van de snelkoppelingen ook wel eens olie verloren. Daarom moet het oliepeil regelmatig gecontroleerd worden.
• Regelmatig de regel- of besturingselementen controleren. Tussen de pompen en de motoren (lineair en roterend) worden stuur- en regelelementen gebruikt om het hydraulisch systeem te regelen. Deze elementen noemt men in het algemeen kleppen (ventielblokken), dat zijn onderdelen die in hun oorspronkelijke vorm een klep op een zitting hebben (terugslagkleppen, veiligheidskleppen, reduceerkleppen, balanceerkleppen etc).
• Richting schuiven en -ventielen noemt men de onderdelen die zorgen voor het sturen en regelen van vloeistofstromen. De laatste onderdelen zijn vaak elektrisch bediend (cartridges), soms aan/uit, soms regelbaar. “Stroomregelkleppen” zijn wat dat betreft eigenlijk geen kleppen, maar smoorventielen.