Vorteile Hydraulik: Kraftübertragung durch Flüssigkeiten
Die Hydraulik ist die Übertragung von Kräften und Drücken durch Flüssigkeiten. Dieses Konzept ist technisch aufwendig, bietet aber zahlreiche Vorteile. Bei manchen Aufgabenstellungen ist die Hydraulik die einzige praktikable Lösung. Aufgrund vieler Typen von Bauteilen und Komponenten können hydraulische Anlagen heute sehr umfangreich und leistungsstark gestaltet werden.Primäre Vorteile hydraulischer Kraftübertragung
Die Hydraulik bietet zwei wesentliche Vorteile:
- Beliebige Positionierung aller Aktoren
- Entwicklung von sehr hohen Kräften
Die Übertragung von Kräften durch flüssigkeitsgefüllte Leitungen hat den Vorteil, dass diese beliebig geformt sein können. Gleichgültig, ob die Leitung gewinkelt oder sogar als flexibler Schlauch ausgelegt ist, die Wirkung bleibt dieselbe. Einmal mit Druck beaufschlagt, wird die Kraft an jeden Punkt im hydraulischen System gleichmäßig verteilt. Die Hydraulikpumpe und die Aktoren können damit beliebig zueinander positioniert sein. Das ist mit mechanischen Systemen, beispielsweise durch Kettentriebe oder Hebel nicht möglich. Das macht hydraulische Systeme sehr kompakt und an praktisch jedem Einbauort anpassbar.
Wichtigster Vorteil der Hydraulik ist die Eigenschaft, extrem starke Kräfte entstehen zu lassen
Ausgehend von der klassischen Konfiguration aus Geber- und Nehmerzylinder, wächst die Kraft an Letzterem proportional zur Flächendifferenz zum Geberzylinder. Hat der Nehmerzylinder den doppelten Durchmesser zum Geberzylinder, vervierfacht sich die wirksame Druckfläche und die Kraft, mit welcher der Geberzylinder ausfährt. Zwar reduziert sich damit in gleichem Maß auch die Ausfahrlänge. Dies kann jedoch leicht durch ein Rückschlagventil und dem wiederholendem Ein- und Ausfahren des Geberzylinders kompensiert werden. Beim Verhältnis 1:3 beträgt der Kraftzuwachs bereits das Neunfache. In der Pneumatik ist zwar eine Kraftverstärkung nach ähnlichem Prinzip möglich. Bei der Übertragung von Kräften durch Gase muss aber stets mit großen Kompressionsverlusten gerechnet werden. Das macht sie für die Entwicklung von hohen Druckkräften ineffizient. Die Pneumatik hat dafür andere Stärken. Sie ist beispielsweise wesentlich schneller als die Hydraulik.
Sekundäre Vorteile hydraulische Systeme
Hydraulische Systeme können aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften weitere Vorteile anbieten. Diese sind:
- Stufenlose Regelung übertragener Geschwindigkeiten und Kräfte
- Hoher Wirkungsgrad
Hydraulische Systeme nutzen die physikalische Eigenschaft von Flüssigkeiten, dass sie inkompressibel sind. Das macht sie stets sehr präzise steuerbar. Gleichgültig, ob die einwirkende Kraft durch einen handbetriebenen Zylinder oder durch eine elektrische Hydraulikpumpe bereitgestellt wird, die Bewegung der Aktoren lässt sich stets millimetergenau steuern.
Da bei der hydraulischen Arbeit keine Energie durch Kompressionen verloren geht, haben diese Systeme einen hohen Wirkungsgrad. Lediglich Wärmeverluste durch den angeschlossenen Pumpenmotor oder die innere Reibung im System muss in Kauf genommen werden. Darüber hinaus arbeiten Hydrauliksysteme stets sehr effizient.