Inhaltsverzeichnis
- 01. Wo finden hydraulische Systeme ihre Anwendung?
- 02. Was versteht man unter „Hydraulik“?
- 03. Was sind die Vor- und Nachteile von Hydraulikanlagen?
- 04. Wie erfolgt die Energieumwandlung in hydraulischen und pneumatischen Anlagen?
- 05. Wie arbeiten Hydraulikanlagen?
- 06. Welche Anforderungen werden an die Druckflüssigkeit (Hydrauliköl) gestellt?
- 07. Welche Betriebsflüssigkeiten werden in Hydraulikanlagen verwendet?
- 08. Welche Aufgaben haben Hydraulikölflüssigkeiten zu erfüllen?
- 09. Welche Funktionsstörungen und Ausfälle treten häufig an Hydraulikanlagen auf?
- 10. Welche Verunreinigungen können in Hydrauliksystemen auftreten?
01. Wo finden hydraulische Systeme ihre Anwendung?
Hydraulische Anlagen sollten nach DIN EN ISO 4413 ausgeführt sein. Sie sind in der Technik weit verbreitet und finden z. B. Anwendung im
Werkzeugmaschinenbau (Pressen, Hobel-/Flachschleifmaschinen)
für Vorschubantriebe von Aufbaueinheiten und Automaten
für Hilfs- und Spannbewegungen in Vorrichtungen.
Anlagenbau
Fahrzeugbau:
Lenkung
Bremsen
Spezialausrüstungen.
Flugzeugbau:
Steuerungssysteme
Schiffbau.
02. Was versteht man unter „Hydraulik“?
Hydraulik ist die Übertragung und Steuerung von Bewegungen und Kräften mithilfe von Flüssigkeiten.
Hydraulikanlagen arbeiten nach folgendem Prinzip:
Beispiel Hydraulikpresse: Für das Verhältnis der Kräfte, Flächen und Wege gilt:
$$\frac{F_{1}}{A_{1}} = \frac{F_{2}}{A_{2}\; }$$
$$\frac{F_{1}}{F_{2}} = \frac{A_{1}}{A_{2}} = \frac{s_{2}\; }{s_{1}}$$
F1, F2 = Kraft an den Kolben in N
A1, A2 = Fläche der Kolben in cm2
s1, s2 = Weg der Kolben in mm
Wir betrachten nun das Funktionsprinzip einer Hydraulikpresse:
03. Was sind die Vor- und Nachteile von Hydraulikanlagen?
Hydraulikanlagen | |
Vorteile | Nachteile |
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04. Wie erfolgt die Energieumwandlung in hydraulischen und pneumatischen Anlagen?
Die Umwandlung kann auf folgende Art erfolgen:
Die Energie wird mithilfe eines strömenden Fluids (Flüssigkeit oder Gas) übertragen.
05. Wie arbeiten Hydraulikanlagen?
Der Energiefluss verläuft in folgenden Abschnitten:
Eine einfache Hydraulikanlage besteht somit aus folgenden Bauteilen:
Das Antriebsaggregat (Hydropumpe) erzeugt einen Volumenstrom (z. B. Zahnradpumpe).
Das Druckbegrenzungsventil regelt den Druck und damit die Kraft z. B. von Arbeitszylindern oder Hydromotoren.
Hydraulikbehälter (Tank) und Filter.
Das Wegeventil steuert die Richtung des Volumenstromes.
Das Sperrventil gibt den Volumenstrom frei bzw. sperrt ihn.
Das Stromventil verändert den Volumenstrom und damit die Geschwindigkeit z. B. von Arbeitszylindern oder verändert die Drehzahl von Hydromotoren.
Hydraulische Arbeitszylinder sowie Hydromotoren wandeln die hydraulische Energie wieder in mechanische Energie um.
06. Welche Anforderungen werden an die Druckflüssigkeit (Hydrauliköl) gestellt?
Die Druckflüssigkeit muss den Anforderungen der VDMA 24317 und VDMA 24318 entsprechen.
Die Lebensdauer der Hydraulikanlage hängt entscheidend vom Verschmutzungsgrad der Hydraulikflüssigkeit ab. Verunreinigungen, metallischer und nichtmetallischer Abrieb, Luftfeuchtigkeit und Staub sowie Ölalterung führen zu erhöhtem Verschleiß und ggf. zum Ausfall der Hydraulikanlage.
Durch den Einsatz von effizienten Filtersystemen werden Schmutzteilchen zurückgehalten und der Verschleiß gemindert.
07. Welche Betriebsflüssigkeiten werden in Hydraulikanlagen verwendet?
Die Wahl des Flüssigkeitstyps hängt von den Anforderungen für den jeweiligen Anwendungsfall ab. Es kommen folgende Flüssigkeiten zum Einsatz:
Mineralöle mit Additiven:
HLP-Öle, DIN 51524-1;
mit Wirkstoffen zur Erhöhung des Korrosionsschutzes und der Alterungsbeständigkeit;
HL-Öle, DIN 51524-2;
mit zusätzlichen Wirkstoffen, die den Verschleiß im Mischreibungsbereich mindern; bei Hydropumpen und Hydromotoren mit mehr als 200 bar.
Biologisch schnell abbaubare Öle:
pflanzliche Öle, Raps, synthetische Ester, Polyglykole (entsprechend VDMA 24568).
Synthetische Flüssigkeiten.
Wasser und Wasser-/Öl-Emulsionen.
08. Welche Aufgaben haben Hydraulikölflüssigkeiten zu erfüllen?
Hydraulikölflüssigkeiten haben die Aufgaben,
die Kraftübertragung in hydrostatischen und hydrodynamischen Systemen zu ermöglichen
die aufeinander gleitenden Teile zu schmieren
die Hydraulikbauteile vor Korrosion, Verschleiß und Ablagerungen/Verklebungen zu schützen
durch eine hohe Alterungsstabilität für lange Ölverweilzeiten zu sorgen
dichtungsverträglich zu sein
das optimale Viskositäts-Temperatur-Verhalten für eine einwandfreie Funktion in kaltem und heißem Zustand zu gewährleisten
schädliche Schaumbildungen zu verhindern
eine optimale Wärmeabführung zu ermöglichen.
Merke
Die Einhaltung der vorgeschriebenen Ölwechselfristen laut Betriebsanleitung ist deshalb eine wesentliche Voraussetzung zur Verhinderung von Verschleiß und plötzlichem Funktionsausfall von Hydraulikanlagen.
09. Welche Funktionsstörungen und Ausfälle treten häufig an Hydraulikanlagen auf?
Die größten Störfaktoren im Hydrauliksystem sind verschmutztes Öl und innere und äußere Leckagen sowie Funktionsausfälle durch Verschleiß von Dichtungen und Bauteilen mit hoher Oberflächengüte.
Mögliche Betriebsstörungen der Hydraulikanlage können sein:
Betriebsstörungen an Pumpen:
Verschmutztes Öl ist der größte Störfaktor und führt zu erhöhtem Verschleiß, zu inneren und äußeren Ölverlusten und somit zur Verringerung des Pumpenwirkungsgrades.
Betriebsstörung durch Kavitation; der Pumpe wird nicht genügend Öl zugeführt; Luftbläschen füllen die Hohlräume in Saugleitung und Pumpe und führen in der Folge zu schweren Pumpenschäden.
Betriebsstörungen an Ventilen:
Ventile regeln den Druck (Druckventile), steuern die Fließrichtung (Wegeventile) und regeln die Fördermenge (Stromventile) in Hydrauliksystemen. Sie sind Präzisionserzeugnisse und müssen bei der Steuerung des Hydrauliksystems sehr genau arbeiten.
Funktionsstörungen treten zum Beispiel durch mechanischen Verschleiß, Federbruch, Korrosion, Ablagerungen an den Dichtflächen und beschädigte Dichtelemente auf.
Betriebsstörungen an Arbeitszylindern (Linearmotoren):
Defekte Dichtungen von Kolbenstange und Kolben können zu äußeren und inneren Leckagen führen. Die Folgen können Ölaustritt oder bei innerer Leckage eine Minderleistung und Verlangsamung der Kolbenbewegung sein.
Als Ursachen kommen vor allem mechanischer Verschleiß, verschmutztes Öl, beschädigte Kolbenstangen und Dichtungen sowie Korrosion infrage.
Weitere mögliche Ursachen für Funktionsausfälle von Hydraulikanlagen sind:
Schmutzeintrag während des Instandhaltungsprozesses
Luft in der Hydraulikanlage
Überschreitung der Ölwechselfristen
falsche oder schlechte Ölqualität
Verstopfungen der Filter
erhöhte Öltemperatur
ungeeignete Ersatzteile
Ölaustritt an sich lösenden Verschraubungen und Schlauchverbindungen
beschädigte Schläuche
Störungen in der Reihenfolge oder Richtung der Arbeitsbewegungen (meist fehlerhafte Steuerelemente wie Steuerschieber, Steuermagnete, Druckschalter)
Störungen der Geschwindigkeit und Stetigkeit der Arbeitsbewegungen (fehlerhafter Pumpenstrom oder Stromregler).
Durch Hydraulikpläne und Stücklisten werden ölhydraulische Anlagen beschrieben. In der DIN ISO 1219 sind die verwendeten Symbole erläutert.
10. Welche Verunreinigungen können in Hydrauliksystemen auftreten?
Verunreinigungen können von innerhalb und von außerhalb des Hydrauliksystems kommen. Filter sollen Verunreinigungen zurückhalten. Ihre volle Funktion muss immer gewährleistet sein.
Luft ist die Hauptursache für Verunreinigungen. Sie enthält Feuchtigkeit und Staub; sie kann über den Ausgleichsbehälter und bei Instandhaltungsarbeiten in die Anlage eindringen.
Schmutzeintrag bei Reparaturen und Wartungsarbeiten, z. B. unsaubere Behälter, Trichter oder schmutzige, fusslige Wischtücher.
Metallabrieb, Dichtungsteilchen, Farbteilchen können die Hydraulikanlage verunreinigen.
Aufgrund chemischer Reaktionen mit Wasser/Luft, unter dem Einfluss von Wärme und Druck, bilden sich Ölschlamm und Säuren, die in der Folge zu Verstopfungen, Korrosionsschäden und Störungen führen.