Hydraulische Systeme laufen im Sommer oft heißer, insbesondere auf Baumaschinen, landwirtschaftlichen Geräten, Abfallentsorgungsmaschinen, hydraulischen Pressen, Materialhandhabungsgeräten und kontinuierlich betriebenen Industrieanlagen.
Steigt die Umgebungstemperatur, wird das System weniger in der Lage, die Wärme an die umgebende Luft abzugeben. Nach einem gewissen Betriebszeitraum kann eine Maschine langsamere Bewegungen, instabile Drücke, erhöhten Geräuschpegel, schäumendes Öl, Temperaturalarme oder automatische Abschaltungen zeigen.
Heißes Wetter ist jedoch selten die einzige Ursache für die Überhitzung hydraulischer Systeme. Interne Leckagen, Ventil-Drosselung, kontinuierlicher Relieffluss, Rohrwiderstand, Rücklaufsystem-Rückdruck und Aktuatorreibung wandeln alle Eingangsenergie in Wärme um.
Wenn Wärme schneller erzeugt wird, als sie abgeführt werden kann, steigt die Öltemperatur und kann das gesamte Hydrauliksystem beeinflussen.
Warum überhitzen hydraulische Systeme im Sommer leichter?
Hydraulische Systeme erzeugen Wärme, wann immer Energie verloren geht, anstatt in nützliche mechanische Arbeit umgewandelt zu werden.
Häufige Wärmequellen sind verschlissene Pumpen, leckende Ventile, übermäßige Drosselung, unterdimensionierte Rohre, hoher Rückdruck, kontinuierlicher Betrieb des Sicherheitsventils und mechanische Reibung.
Bei kühlerem Wetter können der Behälter, die Rohrleitungen und der Kühler möglicherweise weiterhin genügend Wärme abgeben, um eine akzeptable Öltemperatur aufrechtzuerhalten. Im Sommer wird der Temperaturs Unterschied zwischen dem heißen Öl und der umgebenden Luft geringer, was die Kühlleistung verringert.
Ein System, das im Frühling oder Herbst normal funktioniert, kann im Sommer überhitzen, selbst wenn die Arbeitslast unverändert bleibt.
Die Viskosität des Hydrauliköls nimmt ab
Hohe Temperaturen führen dazu, dass Hydrauliköl dünnflüssiger wird.
Das Hydrauliköl muss Druck übertragen und gleichzeitig Schmierung, Abdichtung, Kühlung und Korrosionsschutz bieten. Wenn die Viskosität zu niedrig wird, wird der Schmierfilm zwischen den bewegten Flächen schwächer.
Dies kann zu schlechter Pumpenschmierung, schnellerem Verschleiß der Ventile, erhöhtem Reibung und höherem inneren Leckage führen. Einige Maschinen arbeiten daher nach dem Start normal, werden aber allmählich langsamer oder schwächer, wenn das Öl sich erwärmt.
Die Ölauswahl sollte die Anforderungen der Pumpe, den Arbeitsdruck, die Umgebungstemperatur, den Dienstzyklus und die tatsächliche Betriebstemperatur des Öls berücksichtigen. Einfach nur dickeres Öl zu verwenden, kann Probleme beim Kaltstart oder bei der Pumpensaugung verursachen.
Interne Leckagen nehmen zu
Hydraulikpumpen, -ventile, -motoren und -zylinder besitzen kontrollierte innere Spaltmaße.
Wenn heißes Öl dünnflüssiger wird, fließt es leichter von Hochdruckbereichen in Niederdruckbereiche. Das Ergebnis kann sein:
- Reduzierter Pumpenausgangsfluss
- Langsamere Bewegung des Hydraulikzylinders
- Geringere Geschwindigkeit des Hydraulikmotors
- Reduzierte Kraft oder Drehmoment
- Längere Druckaufbauzeit
- Schlechte Druckhaltungsleistung
- Lastenabdriften oder Zylindersinken
Interne Leckagen erzeugen ebenfalls zusätzliche Wärme und produzieren einen sich wiederholenden Zyklus:
Höhere Temperatur → niedrigere Viskosität → mehr Leckage → geringere Effizienz → mehr Wärme
Wenn dieser Zyklus anhält, kann die Maschine an Leistung verlieren oder einen Hochtemperaturalarm auslösen.
Die Effizienz des Systems und die Stabilität der Steuerung nehmen ab
Wenn Leckagen und Druckverluste zunehmen, erreicht weniger von der vom Elektromotor oder Motor gelieferten Energie den Aktuator.
Typische Symptome sind langsameres Heben, längere Zyklen der Zylinder, schwache Bewegungen unter Last, reduzierte Geschwindigkeit des Hydraulikmotors, erhöhte Motorstromstärke und höherer Kraftstoffverbrauch.
Hohe Öltemperatur kann auch Druckventile, Durchflussregelventile, Richtungsventile, proportional Ventile und Servoventile beeinträchtigen.
Bediener können schwankenden Druck, instabile Aktuatorgeschwindigkeiten, verzögerte Reaktionen, langsames Kriechen oder deutliche Unterschiede zwischen kaltem und heißem Betrieb bemerken.
Proportional- und Servoventile sind besonders empfindlich gegenüber Ölviskosität, Sauberkeit und Temperatur. Wenn hohe Temperaturen mit Verunreinigungen, Schlamm oder Lack kombiniert werden, kann sich die Regelgenauigkeit weiter verschlechtern.
Verschleiß der Pumpe und Risiko der Kavitation steigen
Hydraulikpumpen sind auf Öl zur Schmierung, Abdichtung und Kühlung angewiesen.
Wenn das Öl zu dünn wird, schwächt sich der innere Schmierfilm. Pumpenleckagen, Reibung und Verschleiß können zunehmen, was die Förderung verringert und zusätzliche Wärme erzeugt.
Sommerliche Bedingungen können auch Probleme auf der Saugseite aufdecken, wie zum Beispiel:
- Niedriger Ölniveau im Reservoir
- Verstopfte Saugfilter
- Unterdimensionierte Saugleitungen
- Lose Anschlüsse, die Luft eindringen lassen
- Schlechtes Reservoirdesign
- Schaumbildung oder belüftetes Öl
Mögliche Symptome sind scharfe Pumpengeräusche, Vibrationen, pulsierender Fluss, schäumendes Öl und instabiles Aktuatorverhalten.
Hohe Temperaturen sind nicht immer die direkte Ursache für Kavitation, können jedoch ein bereits marginales Ansaugsystem anfälliger für Probleme machen.
Hydrauliköl, Dichtungen und Schläuche altern schneller
Hydrauliköl oxidiert schneller, wenn es längere Zeit heiß bleibt.
Oxidiertes Öl kann sich dunkeln und einen ungewöhnlichen Geruch, Schlamm, Lack, Säuren oder andere Ablagerungen erzeugen. Diese Produkte können zu klebrigem Ventilverhalten, blockierten Durchgängen, schnellerer Filterverstopfung, geringerer Kühlereffizienz und kürzerer Ölwechselintervalle führen.
Das bloße Hinzufügen von frischem Öl kann das Problem nicht lösen, wenn sich degradiertes Öl, Feuchtigkeit, Schlamm und Verunreinigungen im System befinden.
Hohe Temperaturen wirken sich auch auf hydraulische Dichtungen, O-Ringe und Schläuche aus. Langanhaltende Exposition kann dazu führen, dass diese Materialien sich verhärten, erweichen, anschwellen, reißen oder ihre Elastizität verlieren.
Häufige Ausfälle sind:
- Leckage der Dichtung des Hydraulikzylinders
- Leckende Flansch- oder Sammelanschlüsse
- Verhärtete oder deformierte O-Ringe
- Rissige Schlauchummantelungen
- Schlauchanschwellung oder Blasenbildung
- Leckagen um Schlauchanschlüsse
Komponenten, die in der Nähe von Motoren, Abgasrohren, Öfen oder heißen Materialien installiert sind, können Temperaturen erleben, die viel höher sind als die durchschnittliche Temperatur des Öltanks.
Kühl- und Behälterkapazität könnten unzureichend sein
Luftgekühlte Wärmeaustauscher werden weniger effektiv, wenn die Umgebungstemperatur steigt.
Die Kühlleistung kann auch durch verschmutzte Lamellen, unzureichenden Luftstrom, falsche Lüfterrotation, Lüfterausfall, schlechte Belüftung, Luftzirkulation, Ablagerungen in einem Wasser-Kühler oder unzureichenden Kühlwasserfluss verringert werden.
Das Installieren eines größeren Kühlers löst jedoch nicht immer das Problem einer Überhitzung des Hydrauliksystems.
Wenn das System aufgrund von Pumpenverschleiß, kontinuierlichem Entlastungsfluss, unnötigem Drosseln oder hohem Rückdruck übermäßige Wärme erzeugt, sollte die Wärmequelle zuerst korrigiert werden. Ein größerer Kühler entfernt Wärme nur, nachdem sie bereits erzeugt wurde.
Auch das Design des Tanks ist wichtig. Ein zu kleiner Tank bietet möglicherweise nicht genügend Zeit für Wärmeableitung und Lufttrennung. Schlechte interne Abtrennungen können es heißem Rücköl ermöglichen, direkt in Richtung des Ansaugschlauchs der Pumpe zu fließen.
Ein niedriger Ölstand verringert weiter die Menge an Öl, die zur Absorption und Abgabe von Wärme zur Verfügung steht. Er kann auch dazu führen, dass Luft in die Ansaugleitung eindringt.
Warum funktioniert das System bei Kälte normal, versagt aber bei Hitze?
Die Sommerhitze offenbart oft Probleme, die bereits bestehen.
Eine abgenutzte Pumpe kann möglicherweise immer noch genug Durchfluss mit kaltem, dickflüssigerem Öl liefern. Ein leckender Ventil kann bei Kälte Druck halten, aber übermäßig lecken, wenn das Öl heiß wird. Ein zu kleiner Kühler kann bei mildem Wetter funktionieren, während eine ältere Dichtung möglicherweise erst nach dem Aufwärmen des Systems zu lecken beginnt.
Aus diesem Grund sollte die Fehlersuche kalte und heiße Betriebsbedingungen vergleichen.
Nützliche Messungen umfassen:
- Pumpenausgangsdruck und tatsächlicher Durchfluss
- Hydraulikzylinder- oder Motorzykluszeit
- Stromaufnahme des Elektromotors
- Öltemperatur im Reservoir
- Temperatur der Pumpe und des Ventilblocks
- Eingangs- und Ausgangstemperatur des Kühlers
- Druck in der Rücklaufleitung
- Leistung bei Druckhaltung
Nur die externe Temperatur des Reservoirs zu messen, reicht normalerweise nicht aus, um die wahre Wärmequelle zu finden.
Wie diagnostiziert man eine Überhitzung des Hydrauliksystems?
Eine praktische Untersuchung der Überhitzung sollte drei Fragen beantworten.
Wo wird die Wärme erzeugt?
Prüfen Sie auf Pumpenverschleiß, interne Ventilleckage, kontinuierlichen Entlastungsfluss, übermäßige Drosselung, hohen Rohrwiderstand, Rücklaufdrücke und Reibung des Aktuators.
Kann das System die Wärme abführen?
Überprüfen Sie den Kühler, den Kühlventilator, die Reservoirkapazität, die Belüftung der Geräte, die Kühlwasserversorgung, externe Wärmequellen und die Sauberkeit des Wärmetauschers.
Was ändert sich, nachdem das System heiß geworden ist?
Vergleichen Sie Druck, Durchfluss, Bewegungsgeschwindigkeit, Halteleistung, Geräusch, Motorstrom und Zykluszeit vor und nachdem das System aufgeheizt wurde.
Diese Vergleiche helfen zu bestimmen, ob das Hauptproblem mit der Pumpe, dem Ventilblock, dem Aktuator, dem Hydrauliköl, den Rohrleitungen, dem Reservoir oder dem Kühlsystem zusammenhängt.
Schlussfolgerung
Die Sommerhitze kann eine Kette von Leistungs- und Zuverlässigkeitsproblemen in Hydrauliksystemen verursachen.
Mit steigender Öltemperatur sinkt die Viskosität, die interne Leckage nimmt zu und die Systemeffizienz fällt. Druck- und Durchflussregelung können instabil werden, während Pumpen, Dichtungen, Schläuche und Hydrauliköl schneller verschleißen und altern.
Die Überhitzung des hydraulischen Systems sollte jedoch nicht automatisch auf heißes Wetter oder unzureichende Kühlkapazität zurückgeführt werden. Die tatsächlichen Ursachen können Pumpenverschleiß, Ventilleckage, kontinuierlicher Druckablass, übermäßiger Druckverlust, hoher Rückdruck, schlechtes Reservoirdesign oder kontaminiertes Öl sein.
Eine effektive Fehlersuche erfordert die Identifizierung der Wärmequelle, die Überprüfung, ob das System diese abführen kann, und den Vergleich der Leistung unter kalten und heißen Betriebsbedingungen.
AiSoar Hydraulics entwirft und produziert hydraulische Leistungseinheiten, Ventilblöcke, hydraulische Zylinder und komplette hydraulische Systeme für mobile und industrielle Geräte.
Für eine technische Bewertung können die Kunden das hydraulische Schema, den Arbeitsdruck, den Pumpenfluss, die Motorleistung, das Reservoirvolumen, den Betriebszyklus, die Umgebungstemperatur, die normale Öltemperatur, die maximale Öltemperatur und eine Beschreibung der Überhitzungssymptome bereitstellen.
