Kategorie: Hydraulik

Instandhaltungsorganisation

Der Instandhaltungsleiter hat heute und in der Zukunft riesige Themenfelder zu bewältigen. Veränderungen finden in einem rasanten Tempo statt und es gilt immer neuen Herausforderungen gerecht zu werden. Die vielen Prognosen der sogenannten Experten lagen durchweg daneben. So ist die interne Instandhaltung noch immer der wichtigste Faktor zur Sicherstellung einer Produktion und zur Sicherung der Maschinennutzungszeiten.

Für die Zukunft gilt es diese 7 wichtigsten Themen zu lösen:

Die Sicherung der Maschinennutzung zu gewährleisten und das Anlagevermögen des Unternehmens zu sichern.
Instandhaltungskosten müssen transparent dargestellt werden um die Kosten unter Kontrolle zu behalten. Instandhaltung und Ersatzteilmanagement kosten nun einmal Geld, das beim richtigen Einsatz sehr rentabel angelegt ist.
Etablieren von vorbeugender Instandhaltung und condition Monitoring im Zuge von Industrie 4.0. Verschiebung von korrektiver Instandhaltung hin zur präventiver Instandhaltung.
Digitalisierung der Produktion, der Maschinen und der Instandhaltung umsetzen. Infrastrukturen, Sensorik und andere Hardware müssen eingebaut und angeschlossen werden.
Fundamentierung von Wissen im Unternehmen. Eine Wissensdatenbank schaffen um die Erfahrung der älteren Kollegen zu sichern. Wissen und Informationen sind von großer Bedeutung für eine Technikabteilung.
Generationswechsel und Fachkräftemangel in der Instandhaltung durch Ausbildung entgegenwirken.
Die Zusammenarbeit der internen Technikabteilungen und der externen Serviceanbieter geschickt zu kombinieren.

Aufgabenstellung einer Instandhaltungsleitung z.B.

Festlegen der Instandhaltungsstrategie mit dem Management – Kurzfristig, Reaktion bei Störungen und Produktionsausfällen. Mittelfristig, vorbeugende Instandhaltung und Wartung. Langfristig, Revisionen, Retrofit, Projekte und Jahresplan I&R.
Planung der Instandhaltungskosten und Investitionen zusammen mit dem Management und Controlling auf Grundlage der I&R Strategie und des Jahresplans.
Planung der vorbeugenden Instandhaltungsmaßnahmen auf Basis der Jahresplanung, Budget und der I&R Strategie.
Planung der eigenen Kapazitäten, Ressourcen und Fremddienstleister für Projekte und I&R Maßnahmen. Ausfallrisiko der Anlagen und die Reaktionszeit der Instandhaltung berücksichtigen.
Planungen und Maßnahmen mit der AV und allen angeschlossenen Abteilungen abstimmen unter Berücksichtigung der Produktionszeiten und der Kosten. Interdisziplinäre Kommunikation über das Instandhaltungsgeschehen.
Ersatzteilmanagement und Lieferantenmanagement zusammen mit dem Einkauf planen und abstimmen.
Terminplanung für Instandhaltungsmaßnahmen erstellen. Terminverfolgung und Kontrolle des Arbeitsfortschritts von I&R Maßnahmen.
Aufträge vergeben, Kosten kontrollieren und Abrechnungen prüfen.
Dokumentieren der Instandhaltungsaktivitäten – Wissensdatenbank schaffen.
Auswertungen der Dokumentationen zur Schwachstellenanalyse.
Erstellen von Arbeitsanweisungen und Plänen auf Basis der Dokumentationen und Auswertungen. Investitionspläne, Eskalationspläne bei Störung und Produktionsausfall-Notfallpläne-Checklisten-Wartungspläne-Inspektionspläne Arbeitsanweisungen-Fehlerkataloge-Entstöranweisungen-Ersatzteilauswahl-Lasten und Pflichtenheft-Konformitätserklärungen-Statistiken etc.
Standardisierung von Maschinen und Ersatzteilen voran treiben.
Neue Technik integrieren wie den 3D Druck für Ersatzteile etc.
Umweltschutzmaßnahen und Arbeitssicherheit, Einhaltung der gesetzlichen Vorgaben und Bestimmungen
Audit, Umwelt; und Energiemanagement, Risiko und Gefährdungsbeurteilungen
Regelmäßige Prüfungen gmäß TRBS, ArbSchGes, BGV A3, BG Vorschriften etc.

Und es sind sicher noch einige Aufgaben die ich hier nicht erwähnt habe, die allerdings ebenso wichtig sind wie all die anderen. Sie müssen die neueste innovative Technik ins Unternehmen einbringen und sind immer auf der Suche nach der modernsten Technik und Methoden zur Anlagenverbesserung.

Mithilfe der Auswertungen der Instandhaltungsdokumentationen sind sie in der Lage Schwachstellen zu identifizieren und diese dauerhaft zu beseitigen. Die Instandhaltung beseitigt die Ursachen für Maschinenausfälle und ermittelt störungs- und kostenintensive Bauteile und Baudruppen. Es werden technische und organisatorische Verbesserungspotenziale aufgezeigt und Umsetzungspläne erarbeitet. Mithilfe von condition Monitoringsystemen werden Verschleiß und Anlagenausfälle frühzeitig erkannt und entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet. Das Ziel muss es sein, das die Anzahl der korrektiven Instandhaltungsmaßnahmen unter denen der präventiven Instandhaltung liegen. Die Anlagenzuverlässigkeit soll gesteigert und stabilisiert werden.

Die Instandhaltung etabliert ein funktionierendes Ersatzteilmanagement mit zentraler und dezentraler Lagerhaltung. Lieferantenmanagement in Absprache mit dem technischen Einkauf . Standardisierung von Maschinen und Bauteilen schafft Platz im Lager und erleichtert der Instandhaltung die Fehelersuche und Entstörung. Mithilfe von Leisten und Pflichtenheften werden den Lieferanten und Servicepartner die Forderungen klar mitgeteilt.

Wartung von Werkzeugmaschinen

Wartung der Maschinenbediener

Abschmieren – Lager, Ketten, Führungen
Auffüllen – Kühlschmiermittel, Öl, Fett
Austausch – Öl, Leuchtmittel
Einstellen – Messmittel, Anschlag, Uhren
Reinigen – Kontakte, Aufnahmen, Fenster
Kontrolle – Parameter, Sollwerte, Füllstände

Der Maschinenbediener ist immer vor Ort und kennt seine Anlage wohl von allen Beteiligten am besten.

Der Bediener macht zu jedem Schichtbeginn oder Schichtwechsel einen Kontrollgang und inspiziert kurz „seine“ Anlage. So kann er Unregelmäßigkeiten direkt erkennen.

Sichtkontrolle auf: Risse, Verformungen, Beulen, Vibrationen, Wackeln oder Ruckeln, Flüssigkeitsleckagen, Rauch etc.
Geräuschkontrolle: Lagergeräusche, Pumpengeräusche, Maschinengeräusche, hörbare Vibrationen, zischen von Druckluft.
Geruchskontrolle: Verbrannte Kabel, heißes Öl, Gasaustritt, heiß laufende Lager.
Messungen: Temperaturen, Drücke, Durchfluss, Vibrationen.

Der erfahrene Maschinenbediener verschafft sich so in einem Rundgang den Überblick und kann mit seiner Arbeit beginnen.

Während die Anlage ihre eigentliche Aufgabe erledigt kann der Maschinenbediener Aufgaben der autonomen Instandhaltung durchführen.

1.Führungen, Abstreifer und Faltenabdeckungen sind regelmäßig zu reinigen.

Führungen sind frei von Schmutz zu halten und es ist auf eine ausreichende Schmierung zu achten. Sichtkontrolle auf Risse, Abrieb, Korrosion und Verformungen. Wir unterscheiden hier die Gleitlagerführung und die Wälzlagerführung

Abstreifer sollen Dreck und Schmutz von empfindlichen Stellen und Lagern fernhalten. Sie müssen regelmäßig gereinigt und kontrolliert werden. Sind z.B. Risse oder Verformung erkennbar.

Bewegliche Faltenabdeckungen sollen z.B. Führungen vor Verschmutzungen schützen. Achten sie auf die einwandfreie Funktion, Risse, Befestigung und reinigen sie die Abdeckungen regelmäßig.

An einer modernen Werkzeugmaschine befinden sich die verschiedenen Teilsysteme und Baugruppen.

Mechanische Baugruppen, da sind das Maschinengestell, die Kraftübertragung, die Führungen etc.
Hydraulische Baugruppen, da ist das Hydraulikaggregat, Manometer, Leitungen, Ventile und Zylinder.
Pneumatische Baugruppen, da ist der Verdichter (Kompressor), Manometer, Leitungen und Zylinder etc.
Elektrische Baugruppen, da ist der Antriebsmotor, Leitungen, Sensoren.
Elektronische Baugruppen, Steuerung, Sensoren und Aktoren.

Gesamtanlage
Werkzeugmaschine
Automation
Roboter
Förderbänder
Versorgung
Bestückung
Abtransport

Für alle Baugruppen und Teilsysteme haben die verschiedenen Hersteller Wartungsangaben im Maschinenordner verfasst. Beim durchlesen werden sie feststellen, dass es an den Teilsystemen immer gleichartige und terminlich passende Arbeiten zum Thema Wartung gibt. Mittels der Instandhaltungsplanung obliegt es nun ihnen einen „Gesamtwartungsplan“ für die Anlage zu erstellen.

Dokumentieren sie alle Arbeiten in einem Maschinenlogbuch!

Mechanische Baugruppen werden besonders beansprucht. Sie dienen der Kraftübertragung und müssen große Drehmomente umsetzen. Führungen und Lager müssen geschmiert werden um den Verschleiß zu minimieren, Ölbehälter müssen kontrolliert und befüllt werden. Bei Wellen und Kupplungen ist die Ausrichtung und Geräusche zu kontrollieren. Getriebe, Ketten und Riemen sind regelmäßig zu prüfen.

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Are you trapped in reactive maintenance?

Your company maintenance work is purely reactive and does not pursue any strategy if:

1. Required spare parts are not in stock and nobody knows
2. You will be interviewed every morning at the production meeting after the last shift and the last unplanned machine outages
3.Reduces the useful life of the machines and increases downtime
4.Employees performing maintenance are poorly trained and maintenance is poorly prepared, with high turnover in the maintenance department
5.The maintenance eliminates disturbances but avoids disturbances permanently
6.The daily, weekly, monthly and all other maintenance and inspections are not carried out regularly
7. The production makes their problems to problems of maintenance
8.The cost of maintenance increases and there is no maintenance plan
9. The overtime of the maintenance staff is well above the average of the other employees in the company
10.The company does not maintain a knowledge database for its machines and equipment and maintenance can not substantiate its knowledge because there is no basis for it
11.The purchasing department does not carry out the maintenance orders and buys „cheap“ spare parts
12. The share of unplanned maintenance measures account for more than 30% of the work of maintenance
13.No clear specifications and KPIs on the part of the management to the maintenance missing maintenance strategy and organization

The management is responsible for the planning and the maintenance strategy and specifies the direction and the resources. The management lays the foundation and provides the infrastructure. Along with maintenance, a short-term strategy, a medium-term strategy and, of course, a long-term strategy are defined. This organization enables maintenance to proceed in a planned manner and to stabilize and increase the efficiency of machines and plants. Part of the maintenance is an efficient spare parts management as well as a training plan for the employees.

Hydraulik Basics

The word hydraulics comes from the Greek and can be derived from the composition of the two words hýdor „the water“ and aulós „the pipe“.

The theory of hydraulics is the theory of the flow behavior of liquids. In engineering and mechanical engineering, hydraulics involves the transmission of forces, energy and signals as well as lubrication.

It’s about pressure and it’s about volume, speed and friction, kinetics and static, and potential and kinetic energy. Hydraulics is versatile and versatile to use.

As one of the „fathers of hydraulics is considered in ancient times Archimedes. The story of examining a golden crown and his brainwave in the bathtub is a story much told to this day. The buoyancy of a body in a liquid should be the birth of the hydraulics, Eureka I called it!

Buoyancy and displacement of objects in the water is also a topic of hydraulics.
In this hydraulic trainer you can get to know the basics of hydraulics and fluid technology.

Where do you first meet a hopefully functioning hydraulic system today?

First there is the heating system of your apartment. It works hydraulically. The heated water is by means of a „circulation pump“ to the „consumers“, the radiators and the shower, promoted and stored in a storage store. Then it goes on the morning walk to the toilet on, hopefully their hydraulic system works, they will notice it when they actuate the „valve“ of the toilet flushing. Thankfully, the water washes the things away. The cistern is automatically filled with water and switches off the „filling valve“ when the set fill level is reached.

Brushing and washing teeth, they turn on the „mixing valve“ of the faucet and it comes water in the desired amount and temperature. All thanks to the functioning hydraulic water system in her house.

For this to work, the hydraulic system must generate a volume flow. This „volume flow“ meets various „resistance“ such as friction in the pipe and pitch of the pipes, etc.

From the resistance, the applied forces, then arises the „pressure“ in hydraulic systems.

Forces transmitted in a hydraulic system are generated by the volume flow generated by the pump. Movement through a volume flow encounters resistance in the hydraulic system (e.g., the force a cylinder needs to do its job). From the factors volumetric flow and resistance or force required results in the resulting pressure.
The required volume flow is generated in the hydraulic usually by a pump which is driven by an electric motor. The hydraulic fluid always stays in circulation with a hydraulic system, in a closed system (water hydraulics can do without it). This means there is a flow and return for the hydraulic fluid. For example, the hydraulic fluid can be conveyed by a pump to a consumer such as a hydraulic cylinder and is returned from there via a return line to the storage tank.

Fundamentals and formulas of hydraulics

Pascal’s Law

The action of a force (F) on a fluid at rest produces in it a pressure (p) which propagates uniformly in all directions and always acts perpendicular to the boundary surfaces of the fluid.

The direction of movement in hydraulics and hydrostatics are two topics. That is, when using multiple cylinders, each individual cylinder will expand according to the force required to lift the load at that location. The cylinders lifting the lightest load first pull out, and the cylinders lifting the heaviest load travel last. Prerequisite is, the cylinders have the same pressure force. This means in practice, pressure always takes the path of least resistance.

For the synchronization of 2 and more cylinders, there are different systems such as e.g. the Graetz rectifier plate. Or cylinders with position measuring system are used.

According to Pascal’s Law, a force acting on a fluid at rest spreads in all directions. Therefore, the shape of a container or tank is not important.

We find the application of hydrostatic pressure in the area of water supply with high tanks or large water reservoirs on roofs of houses. The Tower Bridge in London has been moving hydraulically for decades. Initially, the bridge was powered up by steam engines and water pressure, meanwhile thanks to high-performance hydraulics.

The force that a hydraulic cylinder can produce is equal to the hydraulic pressure multiplied by the „effective piston area“ of the cylinder. F = p × A

The power of the hydraulic pump is composed of the variables P = p x qv. P = power in watts. p = pressure in bar and qv = volumetric flow: second.

The volume flow is composed of the sizes of the cross-sectional area of the tubes (A) and the velocity of the liquids (v). Q = A x v

Printing spreads in all systems in closed systems the same. Liquids are freely malleable and take on the shape of the container.

The size of the effective piston area determined by the pressure of the force of a cylinder.

Properties of liquids that are important in hydraulics.

The viscosity is the fluidity of a liquid. The viscosity describes the effect of the internal friction of a fluid, which means the greater the internal friction, the higher the viscosity.

Viscosity is a measure of the internal friction due to the resistance that occurs with mutual displacement of adjacent layers in a liquid.

High viscosity media overcome resistance in hydraulic systems heavier. The flow resistance is higher than at low viscosity.

Another important feature of hydraulic oil is its lubricity. The external friction is a resistance that must be overcome by the hydraulic oil.

The speed with which a liquid flows through a hydraulic system is in turn dependent on the viscosity and lubricity.

The next point to consider is the compressibility of the fluids used. While pressurized air can significantly reduce its volume, oil and water remain under pressure almost without significant volume loss. However, in practice there are always air pockets in the fluid and this must be taken into account.

With the speed and the compressibility of liquids further influencing factors are added.

The flow of hydraulic oil has a decisive influence on e.g. the energy loss of a hydraulic system.

Exzenterpressen – der Kurbeltrieb

Diese Lektüre richtet sich an die Betreiber, Bediener und Personen die mit Exzenterpressen arbeiten. Es wurde als kleiner Einstieg in den Umgang mit Pressen und als technische Grundlage für die Neulinge und Auszubildende an Pressen geschrieben.

Sicherheit geht vor und hat an Pressen oberstes Gebot.

Pressen sind heute weit verbreitet und die verschiedensten Werkstoffe und Legierungen lassen sich zu den vielfältigsten Produkten formen.

In der Umformung von Metall stellen Pressen Produkte mit anspruchsvollen technischen Eigenschaften her.

Die Automobilbranche, Luft und Schifffahrt, Bau und Landmaschinen, ja eigentlich überall sind die Teile im Einsatz. Heute werden Knetlegierungen und Sintermetalle in Form gebracht, es werden Schrauben, Muttern und Bolzen gepresst, gestanzt, gezogen und geschmiedet.

Der Kurbeltrieb bildet das meist angewandte Antriebssystem bei Pressen.

Immer wenn rotierende Bewegung und Energie des Triebwerks in eine geradlinige Bewegung umgewandelt werden muss, oder umgekehrt, spricht man vom Kurbeltrieb.

Eine um einen festen Punkt rotierende, exzentrische Welle ist mit der Druckstange (Pleuel) verbunden und wird am anderen Ende geradlinig geführt (Stößel).

Der rotierende Teil ist die Kurbel und das Pleuel ist die Druck/Schubstange die den Stößel auf und ab bewegen.

Der Pleuel sitzt formschlüssig in der Bronzelagerung auf der Exzenterwelle und wird beweglich, Kugelkopf in Kugelpfanne, mit dem Stößel verbunden.

Kurbeltriebe arbeiten nach dem sogenannten Prinzip des Gelenkvierecks.

Die einfache Form des Kurbeltriebes, auch Schubkurbel genannt, finden sie an der Werkbank, der Schraubstock. Mit einer Handkurbel und Muskelkraft wird der Hebel im Kreis um die Spindel bzw. Kurbel bewegt. An einem Kettenzug findet sich der Kurbeltrieb mit Hebel und Kurbel.

Bei Pressen wird der sogenannte Schleppkurbeltrieb verwendet, in Abwandlung auch als Kniehebeltrieb.

Mechanische Pressen gehören zu den Maschinen, die meist spanlose Formgebung des Werkstücks findet zwischen einem auf dem Pressentisch fest verbundenen Werkzeugunterteil und dem am Stößel befindlichen Werkzeugoberteil durch eine geradlinige Bewegung statt.

Das Werkstück wird in der Abwärtsbewegung zwischen Werkzeugunter,- und Werkzeugoberteil geformt.

Jeder Maschinenhersteller liefert in seiner Maschinendokumentation die passenden Unterlagen und Angaben zu allen relevanten Parametern. Beim Kauf einer Maschine sollten sie sich über die Kenngrößen der Maschinen und den Verfahrenskenngrößen ihrer Fertigung im Klaren sein.

Die Auswahl einer Presse richtet sich also in erster Linie nach der Einbauhöhe und Einbauweite des Werkzeugraums, nach der Anzahl der Hübe/min, nach der möglichen Hubhöhe des Stößels, der Nennpresskraft, der Belastbarkeit des Maschinengestells und natürlich nach wirtschaftlichen Fakten wie Stromverbrauch und Anschaffungskosten.

Als Betreiber wissen sie um die verwendeten Werkzeuge und deren Maße.

Wie tief muss das Oberwerkzeug in das Unterteil eintauchen.

Und welche Peripherie muss an und um den Pressenraum gebaut werden.

Arbeiten sie im Tiefziehbereich dann benötigen ein Ziehkissen.

Pressen sind gefährliche Maschinen und müssen „sicher“ vom Anlagenbetreiber zu bedienen sein.

Die Prüfung durch eine befähigte Person, in regelmäßigen zeitlichen Abständen, wird durch die Betriebssicherheitsverordnung und andere Verordnungen zwingend vorgeschrieben.

Die Prüfungen müssen im Prüfbericht dokumentiert werden.

Pressen und Kraftmaschinen dürfen nur betrieben werden, wenn die Betriebsanleitung und Sicherheitsunterweisungen vorliegen und den Bedienern zugänglich sind.

Hydraulik – Grundlagen

Das Wort Hydraulik stammt aus dem Griechischen und kann hergeleitet werden aus der Zusammensetzung der beiden Wörter hýdor „das Wasser“ und aulós „das Rohr“.

Die Lehre der Hydraulik ist die Lehre vom Strömungsverhalten der Flüssigkeiten. In der Technik und im Maschinenbau geht es bei der Hydraulik um die Übertragung von Kräften, Energie und Signalen sowie zur Schmierung.

Es geht um Druck und es geht um Volumen, um Geschwindigkeit und Reibung, um Kinetik und Statik, und um potentielle und kinetische Energie. Hydraulik ist vielseitig und vielfältig einzusetzen.

Als einer der „Väter der Hydraulik gilt in der Antike Archimedes. Die Geschichte der Prüfung einer goldenen Krone und seinem Geistesblitz in der Badewanne ist eine bis heute viel erzählte Geschichte. Der Auftrieb eines Körpers in einer Flüssigkeit soll die Geburtsstunde der Hydraulik sein, Heureka ich habe es hat er gerufen!

Auftrieb und Verdrängung von Gegenständen im Wasser ist auch Thema der Hydraulik.
In diesem Hydraulik-Trainer kann man die Grundlagen der Hydraulik und Fluidtechnik kennenlernen.

Wo treffen sie heute als erstes auf eine hoffentlich funktionierende Hydraulik?

Zuerst wäre da die Heizungsanlage ihrer Wohnung. Sie funktioniert hydraulisch. Das erhitzte Wasser wird mittels einer „Umwälzpumpe“ bis zu den „Verbrauchern“, den Heizkörpern und der Dusche, gefördert und in einem Vorratsspeicher aufbewahrt. Dann geht es beim morgendlichen Gang aufs WC weiter, hoffentlich funktioniert ihre Hydraulikanlage, sie werden es merken, wenn sie das „Ventil“ der WC Spülung betätigen. Gott sei Dank, das Wasser spült die Sachen weg. Und der Spülkasten wird automatisch mit Wasser befüllt und schaltet bei Erreichen des eingestellten Füllstands das „Füllventil“ ab.

Zähne putzen und waschen, sie drehen das „Mischventil“ des Wasserhahns auf und es kommt Wasser in der gewünschten Menge und Temperatur. Alles dank der funktionierenden hydraulischen Wasseranlage in ihrem Haus.

Damit das alles funktioniert muss die hydraulische Anlage einen Volumenstrom erzeugen. Dieser „Volumenstrom“ trifft auf verschiedene „Wiederstände“ wie Reibung im Rohr und Steigung der Rohre etc.

Aus dem Widerstand, den aufzubringenden Kräften, entsteht dann der „Druck“ in hydraulischen Anlagen.

Kräfte, die in einem hydraulischen System übertragen werden, entstehen durch den von der Pumpe erzeugten Volumenstrom. Bewegung durch einen Volumenstrom stößt in hydraulischen System auf Widerstand (z.B. die Kraft die ein Zylinder benötigt um seine Arbeit zu verrichten). Aus den Faktoren Volumenstrom und Widerstand bzw. benötigte Kraft ergibt sich der entstehende Druck.
Der erforderliche Volumenstrom wird in der Hydraulik in der Regel durch eine Pumpe erzeugt, die mittels eines elektrischen Motors angetrieben wird. Die Hydraulikflüssigkeit bleibt bei einem hydraulischen System immer im Kreislauf, in einem geschlossenen System (bei der Wasserhydraulik kann drauf verzichtet werden). Das bedeutet es gibt einen Vor- und Rücklauf für die Hydraulikflüssigkeit. Zum Beispiel kann die Hydraulikflüssigkeit durch eine Pumpe zu einem Verbraucher wie einem Hydraulikzylinder gefördert werden und wird von dort aus über eine Rücklaufleitung zum Vorratstank zurückgeleitet.

Grundlagen und Formeln der Hydraulik

Das Pascalsches Gesetz

Die Wirkung einer Kraft (F) auf eine ruhende Flüssigkeit erzeugt in dieser einen Druck (p), der sich in alle Richtungen gleichmäßig fortpflanzt und stets senkrecht auf die Begrenzungsflächen der Flüssigkeit wirkt.

Die Bewegungsrichtung in der Hydraulik und der Hydrostatik sind zwei Themen. Das heißt, dass bei der Verwendung mehrerer Zylinder jeder einzelne Zylinder entsprechend der Kraft, die zum Heben der Last an der betreffenden Stelle erforderlich ist, ausfahren wird. Die die leichteste Last hebenden Zylinder fahren zuerst aus, und die die schwerste Last hebenden Zylinder fahren zuletzt aus. Voraussetzung ist, die Zylinder haben die gleiche Druckkraft. Das bedeutet in der Praxis, Druck nimmt immer den Weg des geringsten Widerstands.

Für den Gleichlauf von 2 und mehr Zylindern gibt es verschiedene Systeme wie z.B. die Graetz Gleichrichterplatte. Oder es werden Zylinder mit Wegmesssystem verwendet.

Nach dem Gesetzt von Pascal breitet sich eine auf eine ruhende Flüssigkeit wirkende Kraft nach allen Richtungen gleich aus. Deshalb ist die Form eines Behälters oder Tank nicht von Bedeutung.

Wir finden die Anwendung des hydrostatischen Drucks im Bereich der Wasserversorgung mit Hochbehältern oder großen Wasserreservoirs auf Dächern von Häusern. Die Tower Bridge in London bewegt sich seit Jahrzehnten hydraulisch. Anfangs wurde die Brücke mittels Dampfmaschinen und Wasserdruck, mittlerweile dank einer Hochleistungshydraulik hochgeschwenkt.

Die Kraft, die ein hydraulischer Zylinder erzeugen kann, ist gleich dem hydraulischen Druck multipliziert mit der “wirksamen Kolbenfläche” des Zylinders. F= p x A

Die Leistung der Hydraulikpumpe setzt sich aus den Größen P= p x qv zusammen. P= Leistung in Watt. p= Druck in bar und qv= Volumenstrom: Sekunde.

Der Volumenstrom setzt sich aus den Größen der Querschnittsfläche der Rohre (A) und der Geschwindigkeit der Flüssigkeiten (v) zusammen. Q= A x v

Druck breitet sich in geschlossenen Systemen nach allen Seiten gleich aus. Flüssigkeiten sind frei formbar und nehmen die Gestalt des Behälters an.

Die Größe der wirksamen Kolbenfläche bestimmt durch den Druck die Kraft eines Zylinders.

Eigenschaften von Flüssigkeiten die in der Hydraulik von Bedeutung sind.

Die Viskosität ist die Fließfähigkeit einer Flüssigkeit. Die Viskosität beschreibt die Wirkung der inneren Reibung eines Fluids, das bedeutet je größer die innere Reibung umso höher ist die Viskosität.

Die Viskosität ist ein Maß für die innere Reibung infolge des Widerstandes, der bei gegenseitiger Verschiebung benachbarter Schichten in einer Flüssigkeit auftritt.

Medien mit hoher Viskosität überwinden Widerstände im hydraulischen Systemen schwerer. Der Strömungswiderstand ist höher als bei niedriger Viskosität.

Eine weitere wichtige Eigenschaft des Hydrauliköls ist die Schmierfähigkeit. Die äußere Reibung ist ein Widerstand der vom Hydrauliköl überwunden werden muss.

Die Geschwindigkeit mit der eine Flüssigkeit durch ein Hydrauliksystem strömt ist wiederum abhängig von der Viskosität und der Schmierfähigkeit.

Der nächste zu betrachtende Punkt ist die Kompressibilität der verwendeten Flüssigkeiten. Während Luft unter Druck sein Volumen beträchtlich verringern kann bleiben Öl und Wasser nahezu ohne nennenswerten Volumenverlust unter Druck. Allerdings sind in der Praxis immer Lufteinschlüsse im Fluid und das muss beachtet werden.

Mit der Geschwindigkeit und der Kompressibilität von Flüssigkeiten kommen weitere Einflussgrößen hinzu.

Die Strömung von Hydrauliköl hat entscheidenden Einfluss auf z.B. den Energieverlust einer Hydraulikanlage.

Fluidtechnik

Hydraulik – Strömung und Kavitation

Die Geschwindigkeit mit der eine Flüssigkeit durch ein Hydrauliksystem strömt ist wiederum abhängig von der Viskosität und der Schmierfähigkeit.

Mit der Geschwindigkeit und der Kompressibilität von Flüssigkeiten kommen weitere Einflussgrößen hinzu.

Die Strömung von Hydrauliköl hat entscheidenden Einfluss auf z.B. den Energieverlust einer Hydraulikanlage.

Wir unterscheiden zwei Strömungsarten.

Laminare Strömung
Turbulente Strömung

Die Reynoldsche Zahl Re hilft bei der groben Berechnung von Strömungsarten.

Durch turbulente Strömung kommt es zu Druckunterschieden einer Flüssigkeit zwischen zwei Punkten im Hydrauliksystem.

Es macht dabei keinen Unterschied ob sich die Punkte zwischen dem Einlass und dem Auslass eines Ventils oder auf zwei weit entfernten Punkten im Rohrleitungssystem befinden.

Dieser Druckunterschied sorgt für einen Druckabfall durch z.B. Querschnittsverengung, Änderung der Strömungsrichtung, eigentlich durch alles was den Förderstrom beeinflussen kann.

Diese Einflüsse sorgen dafür, dass ein Hydrauliksystemen die sogenannten Druckstöße hervorbringt.

Die Stöße sind Vibrationen im Hydrauliksystem, die von der Flüssigkeit ausgelöst werden, weil die Flüssigkeit versucht zurückzuströmen bzw. die Richtung ändert.

Die zwischen zwei Punkten eingeschlossene Flüssigkeit ist Stoßwellen mit sehr hohen Geschwindigkeiten ausgesetzt.

Diese Stoßwellen erzeugen dabei einen Druckanstieg der um ein vielfaches höher als der Betriebsdruck ist.

Diese Druckspitzen führen immer wieder zu Schäden an hydraulischen Bauteilen, Rohren und Schläuche, die Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Druckes in Flüssigkeiten entspricht rund der dreifachen Schallgeschwindigkeit Die kinetische Energie einer Druckflüssigkeit darf bei den Berechnungen nicht vernachlässigt werden.

Kehrt die Flüssigkeit in den ruhenden Zustand zurück sind keine Druckspitzen mehr wahrzunehmen.

Ein Mittel um Druckspitzen vorzubeugen sind Druckspeicher im System zu installieren.

Druckabfall, Druckstöße, Turbulenzen und Druckspitzen sorgen für einen Energieverlust in hydraulischen Systemen.

Die Energie wird in Wärme umgewandelt, das sorgt für einen Temperaturanstieg der Hydraulikflüssigkeit und der Baugruppen.

Durch diese Faktoren kommt es an Bauteilen zur Kavitation, Material wird ausgewaschen. Durch Druck, Geschwindigkeit, Reibung und den damit verbundenen negativen Einflüssen wird an Kanälen und Rohren strahlartig Material abgetragen infolge einer konzentrierten Strömungsturbulenz gegen das entsprechende Bauteil.

Die Kavitation entsteht durch Lufteinschlüsse in der Flüssigkeit, Hydrauliköl kann bis zu 9% aufnehmen. Turbulenzen im strömender Flüssigkeit sorgen für die Bildung von Dampfblasen und es bilden sich Hohlräume. Kavitation tritt in verschiedenen Formen auf.

Schwingungskavitation
Strömungskavitation
Sidekavitation

In der Fluidtechnik finden wir die Strömungskavitation am häufigsten vor. Bedingt durch Umlenkung des Volumenstroms und Querschnittsänderungen kommt es zum abreißen des Förderstroms und es entstehen Verwirbelungen. In diesen Wirbeln ist die Geschwindigkeit so hoch das dort Dampfblasen entstehen können.

All das kann den optimalen Betrieb einer Hydraulikanlage negativ beeinflussen und führt irgendwann zum Ausfall von Bauteilen.

Fluidtechnik