Druckluftkreislauf mit bewegtem Zylinder und drei Diagnosefällen: Abluftdrossel, zu wenig Druck und Leckage. Fehler begründen und Maßnahmen im selben Plan überprüfen.
Druck auf einer wirksamen Fläche erzeugt Kraft. Volumenstrom ermöglicht Bewegung; in der Endlage können Druck und Kraft bestehen bleiben, obwohl kein dauerhafter Strom mehr fließt. Druckluft ist komprimierbar, Hydrauliköl deutlich weniger.
Wähle Ausfahren oder Einfahren. Verfolge die Luft vom Netz durch das Ventil bis in den Zylinder – und auf der anderen Seite wieder hinaus. Bauteile lassen sich wie gewohnt erklären.
Vom Beobachten zur begründeten Diagnose
Was stimmt hier nicht?
Drei Fehlerfälle im selben Plan: erst beobachten, dann Messwerte vergleichen, eine Maßnahme begründen und ihre Wirkung nachprüfen. Vier Modellsekunden pro Prüflauf.
Ein Fallwechsel startet einen neuen Durchgang. Dein bester Abschluss bleibt erhalten. Die Regler sind im Fall vorgegeben; Zeitsteuerung, Zoom und Begriffshilfe bleiben verfügbar.
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„Zeit pausieren“ hält das Lernmodell an. Das 5/2-Ventil hat zwei Stellungen; es besitzt keine gesperrte Mitte.
Position0,0 / 120 mm
Kammer A / B · Überdruck0,00 / 0,00 bar
Druckkraft · nach rechts positiv0 N
Modellzeit0,0 s · Pause
Beide Kammern beginnen drucklos. Wähle einen Fahrbefehl, um das Modell zu starten.
Drei Dinge zum Entdecken
Jeder Versuch setzt den Zustand neu und startet die Bewegung. Beobachte zuerst; pausiere bei Bedarf.
Vergleiche die beiden Kammerdrücke. Weshalb zählt für die Bewegung ihre Kraftdifferenz?
Den Luftweg lesen
Die Druckluftversorgung speist über Druckluftfilter und Druckregler Anschluss 1. Das Manometer zeigt den eingestellten Versorgungsdruck. Beim Ausfahren verbindet 1V1 die Anschlüsse 1 → 2 und 4 → 5. Beim Einfahren gelten 1 → 4 und 2 → 3. In diesem Plan führt 2 zur Kolbenseite. In vielen Plänen – auch auf „Pneumatikplan lesen“ – führt 4 zur Kolbenseite, und 14 schaltet 1 → 4 zum Ausfahren. Entscheidend ist immer die gezeichnete Verschlauchung.
Ein doppeltwirkender Zylinder hat zwei beaufschlagbare Kammern. Der Kolben bewegt sich durch die Differenz ihrer Druckkräfte; die Kolbenstange verkleinert die wirksame Fläche auf Seite B. Die Abluft verlässt den Kreislauf über einen Schalldämpfer in die Umgebung.
Anders als Öl im hydraulischen Rücklauf wird diese Abluft nicht in einem Tank gesammelt. Nutze darunter das vorhandene Modell, um Luft und Öl zu vergleichen.
Warum die Abluft gedrosselt wird
Jedes Drosselrückschlagventil kombiniert zwei parallele Wege: zur Kammer durch das Rückschlagventil, aus der Kammer über die einstellbare Drossel. Im Plan ist jeweils der tatsächlich durchströmte Zweig hervorgehoben.
Beim Ausfahren bestimmt Drossel B den Ablauf der Luft aus der Stangenseite mit. Beim Einfahren ist Drossel A zuständig. Eine kleinere Öffnung kann den Gegendruck erhöhen und die Bewegung verlangsamen. Eine vollständig geschlossene Abluftdrossel schließt Luft ein; der Zylinder muss deshalb nicht sofort stehen bleiben.
Luft ist kompressibel. Nach dem Umschalten ändern sich zuerst die Kammerdrücke; gespeicherte Druckluft kann die bisherige Bewegung kurz fortsetzen. Eine Drossel ist kein zuverlässiges Halte- oder Sicherungsventil.
Vom Befund zur Nachkontrolle
Ein hoher Reglerdruck beweist noch keinen ausreichenden Druck im Zylinder. Miss möglichst am betroffenen Verbraucher und vergleiche Last, Kammerdrücke, Bewegung und Luftweg. Gegendruck auf der Stangenseite verringert beim Ausfahren die resultierende Druckkraft.
Im Leckagefall gibt es einen zusätzlichen, druckabhängigen Luftweg vom Anschluss A zur Umgebung. Nach der Modellreparatur ist dieser Weg geschlossen. Die Nachkontrolle beginnt wie die Beobachtung drucklos und eingefahren; Last, Ventilstellung und Vergleichszeit bleiben gleich. So lässt sich die Wirkung der einzelnen Maßnahme nachvollziehen.
Die orange Markierung erscheint nach dem Prüfpunkt „Anschluss A auf Luftverlust prüfen“. Die Verlustanzeige ist ein auf 20 °C und 1 bar Absolutdruck bezogener Volumenstrom – etwa der Bezugszustand der Pneumatik nach ISO 8778, nicht der physikalische Normzustand 0 °C / 1,013 bar. Die Strömungsrechnung enthält keinen zufälligen Ausfall und keine realen Herstellerkennlinien.
Stillstand ist keine Freigabe: Auch ein stehender Zylinder kann Restenergie enthalten oder unerwartet anlaufen. Die Pausentaste hält nur die Modellzeit an. Den sicheren Zustand vor Eingriffen verstehen →
Was die Anzeige berechnet – und was sie vereinfacht
Für das Lernmodell gilt: Ø 40 mm, Stange Ø 16 mm, Hub 120 mm. Die Druckkraft wird als F = pA × A − pB × Aᵣ berechnet. Die Anzeigen verwenden Überdruck gegenüber der Umgebung. 1 bar entspricht 0,1 N/mm².
Beide Kammern enthalten ideale Luft mit konstanter Temperatur von 20 °C. Ihre Masse ändert sich durch druckabhängige Öffnungsströmung; die Bewegung verändert gleichzeitig ihr Volumen. Die Umgebung hat 1 bar Absolutdruck. Beide Kammern beginnen beim Zurücksetzen mit Umgebungsdruck und der Kolben eingefahren.
Die Bewegung ist ein stark gedämpftes Modell ohne Massenträgheit: Die Gegenlast wirkt jeweils gegen die tatsächliche Bewegung, zusätzlich werden 20 N Reibung und 2500 N·s/m viskose Dämpfung angesetzt. Die Gegenlast ist keine vertikale Gewichtskraft. Die Endanschläge begrenzen den Hub; eine reale Endlagendämpfung wird nicht dargestellt.
Versorgung und Regler sind idealisiert. Abgesehen vom ausdrücklich dargestellten äußeren Luftverlust an Anschluss A im Leckagefall werden Leitungsverluste, weitere Leckagen, Wärmeaustausch, reale Kennlinien, Ventil-Schaltzeiten und die Wirkung der Schalldämpfer auf den Rückdruck nicht berechnet. Das Manometer zeigt den Reglerdruck, nicht den Kammerdruck. Die Öffnungsangaben verändern die Modellquerschnitte; sie entsprechen keiner Stellschraubenskala eines bestimmten Produkts. Der Funktionsplan ist keine Montageanleitung.
Lichtpunkte zeigen die Strömungsrichtung, ihre Geschwindigkeit ist kein Messwert. Bei reduzierter Bewegung bleiben die Punkte ruhig. Eingaben und Modellzustand werden nicht gespeichert. Nur der beste Abschluss je Fehlerfall kann entsprechend deiner Speicherwahl erhalten bleiben. Das bisherige Rechenmodell darunter arbeitet getrennt mit seinen dort erklärten Annahmen.
Vergleichen & nachrechnen
Kraft, Volumenstrom und Hydraulik
Wähle Luft oder Öl und verändere auch Durchmesser und Hub. Dieses eigenständige Rechenmodell ergänzt den lebendigen Pneumatik-Kreislauf oben.
Was wird hier eigentlich bewegt?
Pneumatik überträgt Energie mit Druckluft. Luft ist kompressibel: Sie lässt sich zusammendrücken und speichert dabei Energie. Hydraulik nutzt eine Flüssigkeit, meist Öl, die sich unter üblichen Bedingungen viel weniger zusammendrücken lässt.
Eine Versorgung stellt Druck und Volumenstrom bereit, ein Wegeventil verbindet Anschlüsse, und der Zylinder setzt die Druckwirkung in eine lineare Kraft um. Leitungen, Druckbegrenzung, Aufbereitung und passende Bauteile gehören zum realen System.
Doppeltwirkender Zylinder: Beide Kolbenseiten werden abwechselnd beaufschlagt. Auf der Stangenseite ist die wirksame Ringfläche kleiner. Bei gleichem Druck ist die Einfahrkraft deshalb geringer; bei gleichem zugeführten Volumenstrom ist die ideale Einfahrgeschwindigkeit höher.
Eine Drossel beeinflusst den Volumenstrom. Druck und Volumenstrom erfüllen unterschiedliche Aufgaben: Kraft aufbauen und Bewegung ermöglichen. Bei zu großer Gegenlast behebt mehr Volumenstrom allein das Kraftproblem nicht.
5/2 und 4/3 lesen
Die erste Zahl nennt die Anschlüsse, die zweite die Schaltstellungen. Die Wirkung einer Stellung ergibt sich aus den gezeichneten Verbindungen und Sperren.
Modell
Ausfahren
Einfahren
Mitte
5/2, Luft
1→2; 4→5
1→4; 2→3
nicht vorhanden
4/3, Öl
P→A; B→T
P→B; A→T
hier alle gesperrt
Im Luftmodell ist 1 die Versorgung, 2 und 4 führen zum Zylinder, 3 und 5 zur Abluft. Im Ölmodell bezeichnet P die Versorgung und T den Tank; A und B führen zum Zylinder. Andere 4/3-Ventile können eine andere Mittelstellung besitzen.
Prüfweg bei Stillstand: Ventilstellung → Druck → wirksame Fläche → Gegenlast → Volumenstrom. Die Reihenfolge verhindert, dass ein Kraftproblem mit einer Geschwindigkeitsänderung verwechselt wird.
Sechs Aufgaben in drei Stufen. Übungsantworten und Modellwerte bleiben nur auf dieser geöffneten Seite.