EMLI-16-0014_TT_Hydraulischer-Wirkungsgrad_RZ04_low[1]

Technical Topic Hydraulischer Wirkungsgrad Im heute global ausgerichteten Markt werden Maschinen rund um die Uhr auf höchstem Leistungsniveau betrieben. Stillstandszeiten gilt es zu vermeiden. Schon kleinste Störungen der Maschinenauslastung entscheiden über Gewinn und Verlust. Unsere Umwelt hingegen fordert Nachhaltigkeit, Energieeffizienz sowie Schadstoffreduzierung. Deshalb sind Hydrauliksysteme bei gleich bleibend hoher oder sogar gesteigerter Effizienz kleiner und leichter geworden. Darüber hinaus müssen moderne Hydraulikflüssigkeiten deshalb den gestiegenen Anforderungen der Systeme, aber auch den Forderungen nach Energieeffizienz sowie Ökologie gerecht werden. Theorie In einem Hydrauliksystem wird Energie übertragen, um Arbeit zu leisten. Hierzu dienen Flüssigkeitsströme, die bei unterschiedlichem Drücken, unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten aufweisen. riger Viskosität am höchsten. Im Diagramm ist der optimale Wirkungsgrad dargestellt. Da sich die Viskosität in Abhängigkeit von der Temperatur ändert, ist es nicht einfach die optimalen Bedingungen für jeden Betriebspunkt einzustellen. Volumetrischer Wirkungsgrad: Alle Pumpen haben innere Leckagen. In unserem Beispiel tritt das Öl durch den Zwischenraum zwischen Zylinder und Kolben einer Axialkolbenpumpe aus. PORTS ZYLINDER KOLBEN ROTIERENDE WELLE KIPPSEGMENT Mechanischer Wirkungsgrad: Energie wird für die Rotation der Pumpe und zur Überwindung von Reibungsverlusten der Flüssigkeit benötigt. Mechanischer und volumetrischer Wirkungsgrad Man unterscheidet deshalb hydrodynamische (niedriger Druck, hohe Strömungsgeschwindigkeit) und hydrostatische (hoher Druck und niedrige Strömungsgeschwindigkeit) Hydrauliksysteme. Herzstück eines jeden Systems ist die Hydraulikpumpe, die den Druck und Durchsatz der Hydraulikflüssigkeit bestimmt. Der Wirkungsgrad einer Standard-Hydraulikpumpe beträgt lediglich 80 bis 90 %. Energieverluste treten dabei auf als: • Mechanische Verluste: Energieverlust durch Flüssigkeitsreibung • Volumetrische Verluste: Energieverluste durch Flüssigkeitsleckagen. Die Höhe des mechanischen und des volumetrischen Verlustes einer Pumpe hängt im Wesentlichen von der Viskosität und dem Schmiervermögen der Flüssigkeit ab. Der mechanische Verlust ist von der Viskosität abhängig und steigt mit Zunahme der Betriebsviskosität an. Der volumetrische Verlust hingegen ist bei nied- Wirkungsgrad •• Geringer volumetrischer Wirkungsgrad •• Gute Kaltstarteigenschaften •• Geringe Filmdicke Optimaler Betriebsbereich Viskosität Volumetrischer Wirkungsgrad Mechanischer Wirkungsgrad Optimaler Gesamtwirkungsgrad •• Hohe Reibungsverluste •• Schlechte Kaltstarteigenschaften •• Gute Filmdicke Optimaler Viskositätsbereich für den Betrieb Speziell entwickelte Hydraulikflüssigkeiten können das Ausmaß dieser Verluste vermindern. Ziel ist es, die Viskosität so zu steuern, dass die Hydraulik bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen stets im optimalen Betriebsbereich arbeitet. Neben der Viskosität hat jedoch auch der Systemdruck einen erheblichen Einfluss auf den Wirkungsgrad von Hydraulikpumpen. Im Allgemeinen führen höhere Drücke sowohl zu höheren mechanischen als auch zu höheren volumetrischen Verlusten. η η VE η