كتاب Electro-hydraulics
Basic level
Part A: Course
1. Introduction 9
1.1 Advantages of electro-hydraulics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.2 Fields of application of electro-hydraulics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.3 Design of an electro-hydraulic system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2. Circuit and graphic symbols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.1 Pumps and motors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.2 Directional control valves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.3 Pressure valves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.4 Flow valves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.5 Non-return valves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.6 Cylinders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.7 Energy transfer and preparation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.8 Measuring instruments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.9 Equipment combinations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.10 Electrical circuit symbols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3. Electro-hydraulic control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.1 Hydraulic circuit diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3.2 Electrical circuit diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.3 Function diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.4 Procedure for the construction
of an electro-hydraulic system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
4. Actuation of a single-acting cylinder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
4.1 Exercise 1: Direct solenoid valve actuation
(example: pressure roller) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
4.2 Exercise 2: Indirect solenoid valve actuation
(example: pressure roller) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
4.3 Exercise 3: Boolean basic logic functions
(example: tank forming press) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
5. Actuation of a double-acting cylinder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
5.1 Exercise 4: Signal reversal
(example: tank forming press) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
6 Logic operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
6.1 Exercise 5: Conjunction (AND function) and negation (NOT function)
(example: plastic injection moulding machine) . . . . . . . . . 72
6.2 Exercise 6: Disjunction (OR function)
(example: boiler door) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
6.3 Exercise 7: Exclusive OR (EXOR function)
(example: assembly line) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 817. Signal storage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
7.1 Exercise 8: Signal storage in the hydraulic section
(example: clamping device with double solenoid valve) . . 86
7.2 Exercise 9: Signal storage in the electrical section
(example: clamping device with latching) . . . . . . . . . . . . . 90
7.3 Speed control
Exercise 10: Flow control
(example: reaming machine) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
8. Sequence control system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
8.1 Exercise 11: Pressure- and path-dependent sequence control
(example: pressing device) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
8.2 Exercise 12: Sequence control with automatic operation
(example: milling machine) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
Part B: Fundamentals
1. Electro-hydraulic system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
1.1 Power section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
1.2 Signal control section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
1.3 Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
2. Fundamentals of electrical engineering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
2.1 Direct current and alternating current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
2.2 DC circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
2.3 Electromagnetism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
2.4 Capacitance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
2.5 Measurements in a circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
3. Electrical components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
3.1 Power supply unit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
3.2 Electrical input elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
3.3 Sensors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
3.4 Relay and contactor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
3.5 Solenoids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
3.6 Control cabinet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
3.7 Voltage supply of an electro-hydraulic system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
4. Safety recommendations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
4.1 General safety recommendations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
4.2 Safety recommendations for electro-hydraulic systems . . . . . . . . . . . . 150
4.3 Safety recommendations for electrical systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
Table of contents Festo Didactic
4Part C: Solutions
Exercise 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
Exercise 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
Exercise 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
Exercise 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
Exercise 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
Exercise 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
Exercise 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
Exercise 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
Exercise 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
Exercise 10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
Exercise 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
Exercise 12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
Appendix
Standards for electro-hydraulic systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
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