Die Reaktionsgeschwindigkeit von Hydraulikaggregat wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst und die Gesamtleistung ist relativ komplex, sodass sie nicht als „schnell“ oder „langsam“ verallgemeinert werden kann. Konkret kann es unter folgenden Aspekten verstanden werden:
Es gibt eine inhärente Verzögerung (im Vergleich zur elektrischen):
Die physikalischen Eigenschaften von Öl: Hydrauliköl hat eine Viskosität (Fließwiderstand) und eine gewisse Kompressibilität (insbesondere unter hohem Druck). Nach dem Start der Pumpe dauert es einige Zeit, bis der Druck aufgebaut, die Reibung in der Rohrleitung überwunden, der Ölfluss gefördert und die Kammer des Aktuators (Zylinder/Motor) gefüllt ist, bevor mit dem Schieben der Last begonnen wird. Dieser Vorgang ist im Vergleich zur Übertragung elektrischer Signale und dem Starten von Motoren erheblich zeitverzögert.
Systemvolumeneffekt: Je größer das Innenvolumen des gesamten Systems (Rohre, Ventilblöcke, Zylinder-/Motorkammern), desto mehr Öl muss eingefüllt werden, desto länger dauert es, Druck aufzubauen und Aktion zu erzeugen, und desto langsamer ist die Reaktion.
Der Ventiltyp ist der wichtigste Einflussfaktor:
Schaltventil (Wegeventil): Dieser Ventiltyp hat nur zwei Zustände: „offen“ und „geschlossen“ (z. B. ein elektromagnetisches Wegeventil). Die Aktion ist relativ direkt und schnell. Sobald der Ventilkern eingesetzt ist, wird der Ölfluss ein- oder ausgeschaltet und die Last wird gestartet oder gestoppt. Die Geschwindigkeitsregelung ist jedoch nicht präzise und der Start-/Stopp-Einfluss ist erheblich.
Proportionalventil/Servoventil: Dieser Ventiltyp kann Durchfluss und Druck präzise und kontinuierlich regulieren. Obwohl die eigene Reaktionsgeschwindigkeit extrem hoch sein kann (insbesondere bei Servoventilen), hängt die Reaktionsgeschwindigkeit des gesamten Regelsystems immer noch von der Sensorrückmeldung, der Berechnungsgeschwindigkeit des Reglers und der Lastträgheit des Aktors ab. Beim Streben nach einer hochpräzisen dynamischen Steuerung sind Systemdesign und Debugging von entscheidender Bedeutung. Sie bieten ein großes Potenzial für die Reaktionsgeschwindigkeit, erfordern jedoch Kosten und Komplexität. Im Gegensatz dazu reagieren Proportionalventile typischerweise langsamer als Servoventile, aber schneller als normale Ein/Aus-Ventile.
Die Auswirkungen der Pumpensteuerung und Ventilsteuerung:
Ventilsteuerungssystem (am gebräuchlichsten): Die Pumpe fördert Öl mit einer grundsätzlich konstanten Geschwindigkeit/Durchflussrate, und Geschwindigkeit und Richtung der Last werden durch Anpassen der Ventilöffnung gesteuert. Die Schalt- bzw. Verstellgeschwindigkeit des Ventils bestimmt direkt die Geschwindigkeit, mit der die Aktion beginnt. Auch der Abstand vom Ventil zum Antrieb (Rohrleitungslänge) beeinflusst die Verzögerung.
Pumpensteuerungssystem: Ändern Sie direkt den Ausgangsstrom der Pumpe (z. B. mithilfe eines Motors mit variabler Frequenz oder einer Pumpe mit variabler Verdrängung), um die Last anzutreiben. Die Reduzierung von Drosselverlusten und potenziellen Verzögerungen im Ventilsteuerungsprozess ermöglicht theoretisch eine schnellere und effizientere Reaktion. Aber die Reaktionsgeschwindigkeit des variablen Mechanismus und die Komplexität der Regelung der Pumpe selbst sind begrenzende Faktoren.
Merkmale der ausführenden Komponenten:
Ölzylinder vs. Motor: Hydraulikmotoren reagieren normalerweise etwas schneller als Ölzylinder, da Ölzylinder größere Kolben und Stangen zur Hin- und Herbewegung antreiben müssen, was zu einer größeren Trägheit führt.
Komponentengröße: Zylinder/Motoren mit großem Hubraum erfordern eine größere Ölmenge zum Füllen und ihre Reaktionsgeschwindigkeit ist normalerweise langsamer als bei Komponenten mit kleinem Hubraum.
Lastträgheit und Reibung:
Je größer die Masse (oder das Trägheitsmoment) der Last selbst ist, desto größer ist die zum Beschleunigen oder Abbremsen erforderliche Kraft (oder das Drehmoment) und desto länger dauert es, was zu einer langsamen Reaktion führt (insbesondere beim An- und Abfahren).
Der hohe Reibungswiderstand der Last kann auch die Einleitung der ersten Bewegung verzögern.
Der Einfluss der Temperatur:
Die Viskosität von Hydrauliköl variiert erheblich mit der Temperatur. Beim Kaltstart (niedrige Öltemperatur, hohe Viskosität) ist der Ölströmungswiderstand hoch, der Druckaufbau und die Ölfüllung erfolgen langsam und die Ansprechgeschwindigkeit verschlechtert sich deutlich. Nachdem das System die normale Betriebstemperatur erreicht hat, stabilisiert sich die Reaktionsgeschwindigkeit tendenziell.
Systemdesign und -optimierung:
Durch eine sinnvolle Rohrleitungsführung (so kurz wie möglich, mit entsprechendem Rohrdurchmesser), die Reduzierung unnötiger Kammern, die Auswahl von Ventilen mit schneller Ansprechgeschwindigkeit (z. B. Hochfrequenz-Proportionalventile oder Servoventile) und die Optimierung von Regelalgorithmen (Regelung mit geschlossenem Regelkreis) kann die Ansprechgeschwindigkeit des Systems erheblich verbessert werden. Im Gegenteil, schlecht konzipierte Systeme reagieren langsamer.
