Hallo,
Hier mal ein kleine Sammlung von Informationen und Erfahrungen für die Auslegung einer Hydraulikanlage für selbstgebaute Holzspalter.
Als erstes beschreibe ich euch mal meine Erfahrungen mit der Auslegung von Pumpen.
Also, ich habe eine 22ccm Pumpe hinter meinem 423(gehabt), das ist bei einem 100mm Zylinder etwas zu klein, dafür reicht aber auch ein 20 Ps Schlepper locker aus um das Ding anzuteiben.
Der Motor läuft im Betrieb bei etwa 1200 U/min. meiner Meinung nach etwas zu schnell. Allerdings habe ich auch ein Differentialventil verbaut. Momentan ist das Dbv. auf 130 Bar eingestellt, das reicht locker um einen 20cm Eichenast quer zu zerschneiden.
Für einen Schlepper mit 50 Ps kann man also locker eine 26 ccm Pumpe verbauen, wenn man eine 1000er Zapfwelle hat ist es natürlich noch besser. Größere Pumpen gibt es natürlich auch, aber nur in der nächst größeren Baugröße 3. Diese sind deutlich teurer.
Stellt sich nur die Frage ob man ein Getriebe mit Stummel oder Hülse kauft.
(Bei der Stummelausführung wird die Pumpe am Spalter befestigt, bei der Ausführung mit Hülse wird das Getriebe mit Pumpe einfach auch die Zapfwelle am Schlepper gesteckt.)
Letzteres hat den Vorteil dass man 1. das Drehmoment der Zapfwelle vom Spalter fernhält und 2. Spart man sich die Zapfwelle, somit Geld und ein Gefährdungspotential.
Der Nachteil ist natürlich, dass man 2 ziemlich dicke Schläuche verlegen muss, und die Pumpe am Schlepper angekettet werden sollte, damit sie sich nicht mitdreht.
Der Antrieb von Spaltern über das Hydrauliksystem de Traktors ist meiner Meinung als Masch. Bau Student nicht ratsam.
Der erste Grund ist der Teure Verschleiß der Schlepperpumpe. Man sollte lieber eine Pumpe die 100€ kostet verschleißen bzw. beanspruchen als die deutlich teurere am Schlepper.
Das gilt natürlich auch für die Steuergeräte.
2. sind die Hydraulikpumpen am Traktor nicht besonders groß, so dass man nicht gemütlich im etwas erhöhten Standgas Spalten kann, sondern viel Gas geben oder langsam arbeiten muss.
Ein weiteres Problem beim Betrieb über den Schlepper ist das Steuergerät zu steuern das Zylinders. Entweder muss das Steuergerät am Schlepper offen sein, um ein 2. am Spalter einzuschleifen, dann hat man aber sehr hohe Strömungsverluste.
Oder man muss den Hebel vom Schleppersteuergerät verlängern, das sieht [BAD]e aus und ist nicht sehr professionell.
Diese Variante hat allerdings den Vorteil, dass man keinen Externen Öltank braucht.
Weiterhin ist ein Spalter mit eigener Pumpe an allen Schleppern mit genügend Leistung einsetzbar, und nicht abhängig von einer Rücklaufleitung.
Sollte man sich einen Spalter selbst bauen wollen, dimensioniere man den Zylinder weise!
Am besten haben sich bei mir 100mm Zylinder mit möglichst großer Kolbenstange erwiesen, dann geht der Rücklauf schneller.
Je dicker der Zylinder desdo größer muss die Pumpe sein, denn es wird für gleiche Spaltgeschwindigkeit mehr Öl verbraucht.
Es gilt: Hat der Zylinder den Doppelte Durchmesser wie ein vergleichbarer und soll die Spaltgeschwindigkeit gleich bleiben, so benötigt man die vierfache Ölmenge!!
Die Spaltkraft ist das größte Thema beim Bau von Spaltern, mir persönlich reichen gemessene!! 12 Tonnen für alle Bäume locker aus.
Für die Spaltkraft gilt:
F: Kraft in Kg also nochmal durch 1000 teilen(eigentlich rechnet man in Newton, aber T bzw. Kg ist ja die gebräuchliche Einheit bei Holzspaltern)
P: Druck in Bar (man geht von 200Kg/cm² aus (BAR))
pi = 3,1415926 (ohne Einheit)
A: die Fläche des Zylinders ( A= pi * R² )
R= Radius der Kolbenoberfläche in cm!
Also:
F=P*A*0,8 (die 0,8 ist der Wirkungsgrad der Anlage und muss für ein realistisches Ergebnis einbezogen werden.)
Macht bei einem 80mm Zylinder genau 8T ( ohne Wirkungsgrad 10T, Hersteller verwenden meistens dieses Ergebnis)
Bei einem 100mm Zylinder sind das dann 16 bzw. 12T
Das Verhältnis von Durchmesser zu Kraft verhält sich also Quadratisch, soll heissen,
doppelter Duchmesser = vierfache Kraft.
Andersherum bedeutet das: Hat ein Zylinder den halben Durchmesser als ein anderer, so fährt er 4x schneller aus.
Um ein schnelleres Ausfahren zu ermöglichen verbaut man Differentialventile.
Hierbei handelt es sich nicht um die normalen 4/3 Wege doppelwirkenden sondern und 4/4 Steuergeräte. (4 Schaltstellungen / 4 Anschlüsse)
Die 1. Schaltstellung ist der Drucklose Umlauf.
Die 2. Schaltstellung ist Zurückfahren
Die 3. Schaltstellung ist Vorfahren
Die 4. Schaltstellung verbindet die beiden Zylinderkammern so miteinander, dass die Ölmenge der vorderen Kammer in die hintere einfließt. Dadurch wird die Ausfahrgeschwindigkeit stark erhöht. (je nach Kolbenstangendurchmesser)
Allerdings verringert sich die Spaltkraft.
Es gilt : F =F1-F2
=> F1= P*pi*R²-(R²*pi*P - r²*pi*P) ich hoffe dass ich die Formel richtig aufgestellt habe.
es sei R der Zylinderradius und r der Kolbenstangenradius,
F1 die Vor -Kraft F2 die Rück-Kraft.
Ist ist in Schaltstellung 4 der maximale Druck von z.B. 200 Bar erreicht
, öffnet das Druckbegrenzungsventil und man schaltet in Stellung 3 zurück.
Nun läuft das Öl aus der vorderen Kammer Drucklos in den Tank und man hat die volle Spaltkraft.
Dies funktioniert aber nur beim Ausfahren, nicht aber beim Einfahren.
Die Leitungen die Verbaut werden darf man natürlich nicht einfach so wählen, denn bei zu kleinen Durchmessern erhöht sich die Strömungsgeschwindigkeit des Öls, was zur Folge hat, dass sich das Öl erwärmt und die verfügbare Kraft zum Spalten sinkt.
Leitungen die Ständig unter Strömung sind, z.B, von der Pumpe zum Steuergerät und der Rücklauf sollten größer gewählt werden als solche, die zum Zylinder gehen.
Die Saugleitung von der Pumpe zum Tank sollte extra groß dimensioniert werden, da hier ein Unterdruck herrscht. Dafür muss man natürlich nicht unbedingt eine Leitung die auf 200 Bar ausgelegt ist verbauen.
Hier reicht ein schön dicker und fester “Gartenschlauch“ mit 3 – 4 cm Durchmesser.
Beim der Konstruktion eines Holzspalters sollte man sich auf jeden Fall man einen Zylinder mit Kopf-Flansch anschauen!
Das macht die Sache im Betrieb ziemlich einfach, denn man kann den Zylinder einfahren, und hat beim Abstellen oder der Anreise in den Wald nicht eine Höhe von 2,5 Metern, und bleibt ständig in Ästen hängen, bzw. das ganze Teil fällt nicht um.
Allerdings ist es etwas schwieriger den Zylinder zu befestigen.
Der Nachteil ist natürlich, dass man keine Rohre sondern Schläuche verbauen muss.
Meistens führt diese Ausführung dazu, dass man Laserteile benötigt.
Ich habe an der Konstruktion von meiner Aufnahme ( ich nenne es immer Kopf) 3-4 Tage Stramm am Rechner gesessen und gezeichnet.
Dafür hat, nach dem ich die 15mm Bleche von Lasermann abgeholt habe, alles perfekt gepasst.
Diese Präzision war schon erstaunlich, und bis jetzt hat es gehalten. (Dank FEM)
Ich hoffe ich konnte ein Paar Fragen beantworten und bedanke mich für die Aufmerksamkeit,
Gruß Christian
Hier mal ein kleine Sammlung von Informationen und Erfahrungen für die Auslegung einer Hydraulikanlage für selbstgebaute Holzspalter.
Als erstes beschreibe ich euch mal meine Erfahrungen mit der Auslegung von Pumpen.
Also, ich habe eine 22ccm Pumpe hinter meinem 423(gehabt), das ist bei einem 100mm Zylinder etwas zu klein, dafür reicht aber auch ein 20 Ps Schlepper locker aus um das Ding anzuteiben.
Der Motor läuft im Betrieb bei etwa 1200 U/min. meiner Meinung nach etwas zu schnell. Allerdings habe ich auch ein Differentialventil verbaut. Momentan ist das Dbv. auf 130 Bar eingestellt, das reicht locker um einen 20cm Eichenast quer zu zerschneiden.
Für einen Schlepper mit 50 Ps kann man also locker eine 26 ccm Pumpe verbauen, wenn man eine 1000er Zapfwelle hat ist es natürlich noch besser. Größere Pumpen gibt es natürlich auch, aber nur in der nächst größeren Baugröße 3. Diese sind deutlich teurer.
Stellt sich nur die Frage ob man ein Getriebe mit Stummel oder Hülse kauft.
(Bei der Stummelausführung wird die Pumpe am Spalter befestigt, bei der Ausführung mit Hülse wird das Getriebe mit Pumpe einfach auch die Zapfwelle am Schlepper gesteckt.)
Letzteres hat den Vorteil dass man 1. das Drehmoment der Zapfwelle vom Spalter fernhält und 2. Spart man sich die Zapfwelle, somit Geld und ein Gefährdungspotential.
Der Nachteil ist natürlich, dass man 2 ziemlich dicke Schläuche verlegen muss, und die Pumpe am Schlepper angekettet werden sollte, damit sie sich nicht mitdreht.
Der Antrieb von Spaltern über das Hydrauliksystem de Traktors ist meiner Meinung als Masch. Bau Student nicht ratsam.
Der erste Grund ist der Teure Verschleiß der Schlepperpumpe. Man sollte lieber eine Pumpe die 100€ kostet verschleißen bzw. beanspruchen als die deutlich teurere am Schlepper.
Das gilt natürlich auch für die Steuergeräte.
2. sind die Hydraulikpumpen am Traktor nicht besonders groß, so dass man nicht gemütlich im etwas erhöhten Standgas Spalten kann, sondern viel Gas geben oder langsam arbeiten muss.
Ein weiteres Problem beim Betrieb über den Schlepper ist das Steuergerät zu steuern das Zylinders. Entweder muss das Steuergerät am Schlepper offen sein, um ein 2. am Spalter einzuschleifen, dann hat man aber sehr hohe Strömungsverluste.
Oder man muss den Hebel vom Schleppersteuergerät verlängern, das sieht [BAD]e aus und ist nicht sehr professionell.
Diese Variante hat allerdings den Vorteil, dass man keinen Externen Öltank braucht.
Weiterhin ist ein Spalter mit eigener Pumpe an allen Schleppern mit genügend Leistung einsetzbar, und nicht abhängig von einer Rücklaufleitung.
Sollte man sich einen Spalter selbst bauen wollen, dimensioniere man den Zylinder weise!
Am besten haben sich bei mir 100mm Zylinder mit möglichst großer Kolbenstange erwiesen, dann geht der Rücklauf schneller.
Je dicker der Zylinder desdo größer muss die Pumpe sein, denn es wird für gleiche Spaltgeschwindigkeit mehr Öl verbraucht.
Es gilt: Hat der Zylinder den Doppelte Durchmesser wie ein vergleichbarer und soll die Spaltgeschwindigkeit gleich bleiben, so benötigt man die vierfache Ölmenge!!
Die Spaltkraft ist das größte Thema beim Bau von Spaltern, mir persönlich reichen gemessene!! 12 Tonnen für alle Bäume locker aus.
Für die Spaltkraft gilt:
F: Kraft in Kg also nochmal durch 1000 teilen(eigentlich rechnet man in Newton, aber T bzw. Kg ist ja die gebräuchliche Einheit bei Holzspaltern)
P: Druck in Bar (man geht von 200Kg/cm² aus (BAR))
pi = 3,1415926 (ohne Einheit)
A: die Fläche des Zylinders ( A= pi * R² )
R= Radius der Kolbenoberfläche in cm!
Also:
F=P*A*0,8 (die 0,8 ist der Wirkungsgrad der Anlage und muss für ein realistisches Ergebnis einbezogen werden.)
Macht bei einem 80mm Zylinder genau 8T ( ohne Wirkungsgrad 10T, Hersteller verwenden meistens dieses Ergebnis)
Bei einem 100mm Zylinder sind das dann 16 bzw. 12T
Das Verhältnis von Durchmesser zu Kraft verhält sich also Quadratisch, soll heissen,
doppelter Duchmesser = vierfache Kraft.
Andersherum bedeutet das: Hat ein Zylinder den halben Durchmesser als ein anderer, so fährt er 4x schneller aus.
Um ein schnelleres Ausfahren zu ermöglichen verbaut man Differentialventile.
Hierbei handelt es sich nicht um die normalen 4/3 Wege doppelwirkenden sondern und 4/4 Steuergeräte. (4 Schaltstellungen / 4 Anschlüsse)
Die 1. Schaltstellung ist der Drucklose Umlauf.
Die 2. Schaltstellung ist Zurückfahren
Die 3. Schaltstellung ist Vorfahren
Die 4. Schaltstellung verbindet die beiden Zylinderkammern so miteinander, dass die Ölmenge der vorderen Kammer in die hintere einfließt. Dadurch wird die Ausfahrgeschwindigkeit stark erhöht. (je nach Kolbenstangendurchmesser)
Allerdings verringert sich die Spaltkraft.
Es gilt : F =F1-F2
=> F1= P*pi*R²-(R²*pi*P - r²*pi*P) ich hoffe dass ich die Formel richtig aufgestellt habe.
es sei R der Zylinderradius und r der Kolbenstangenradius,
F1 die Vor -Kraft F2 die Rück-Kraft.
Ist ist in Schaltstellung 4 der maximale Druck von z.B. 200 Bar erreicht
, öffnet das Druckbegrenzungsventil und man schaltet in Stellung 3 zurück.
Nun läuft das Öl aus der vorderen Kammer Drucklos in den Tank und man hat die volle Spaltkraft.
Dies funktioniert aber nur beim Ausfahren, nicht aber beim Einfahren.
Die Leitungen die Verbaut werden darf man natürlich nicht einfach so wählen, denn bei zu kleinen Durchmessern erhöht sich die Strömungsgeschwindigkeit des Öls, was zur Folge hat, dass sich das Öl erwärmt und die verfügbare Kraft zum Spalten sinkt.
Leitungen die Ständig unter Strömung sind, z.B, von der Pumpe zum Steuergerät und der Rücklauf sollten größer gewählt werden als solche, die zum Zylinder gehen.
Die Saugleitung von der Pumpe zum Tank sollte extra groß dimensioniert werden, da hier ein Unterdruck herrscht. Dafür muss man natürlich nicht unbedingt eine Leitung die auf 200 Bar ausgelegt ist verbauen.
Hier reicht ein schön dicker und fester “Gartenschlauch“ mit 3 – 4 cm Durchmesser.
Beim der Konstruktion eines Holzspalters sollte man sich auf jeden Fall man einen Zylinder mit Kopf-Flansch anschauen!
Das macht die Sache im Betrieb ziemlich einfach, denn man kann den Zylinder einfahren, und hat beim Abstellen oder der Anreise in den Wald nicht eine Höhe von 2,5 Metern, und bleibt ständig in Ästen hängen, bzw. das ganze Teil fällt nicht um.
Allerdings ist es etwas schwieriger den Zylinder zu befestigen.
Der Nachteil ist natürlich, dass man keine Rohre sondern Schläuche verbauen muss.
Meistens führt diese Ausführung dazu, dass man Laserteile benötigt.
Ich habe an der Konstruktion von meiner Aufnahme ( ich nenne es immer Kopf) 3-4 Tage Stramm am Rechner gesessen und gezeichnet.
Dafür hat, nach dem ich die 15mm Bleche von Lasermann abgeholt habe, alles perfekt gepasst.
Diese Präzision war schon erstaunlich, und bis jetzt hat es gehalten. (Dank FEM)
Ich hoffe ich konnte ein Paar Fragen beantworten und bedanke mich für die Aufmerksamkeit,
Gruß Christian