Die Hydraulikpumpe ist eines der wichtigsten Komponenten in einer Hydraulikstation. Sie wandelt mechanische Energie des Motors in hydraulischen Fluss um, wodurch Zylinder, Hydraulikmotoren und andere Aktuatoren betrieben werden können.
Die Auswahl einer Pumpe besteht nicht einfach darin, den maximalen Druck aus einem Katalog abzugleichen. Die Pumpe muss auch den erforderlichen Fluss liefern, mit der Motordrehzahl übereinstimmen, unter dem tatsächlichen Arbeitszyklus effizient arbeiten und mit dem Hydrauliköl sowie der Betriebsumgebung kompatibel bleiben.
Eine falsch ausgewählte Pumpe kann langsame Bewegungen, übermäßigen Lärm, hohe Öltemperatur, Motorüberlastung, instabilen Druck oder vorzeitigen Ausfall von Komponenten verursachen.
Dieser Leitfaden erklärt die wichtigsten Faktoren, die bei der Auswahl einer Hydraulikpumpe für eine stationäre Einheit zu berücksichtigen sind.
Definieren Sie die Anforderungen an das Hydrauliksystem
Definieren Sie, wie das Hydrauliksystem betrieben wird, bevor Sie einen Pumpentyp oder eine Verdrängung auswählen.
Die wichtigsten Informationen umfassen:
- Erforderlicher Arbeitsdruck
- Maximale Systemdruck
- Erforderliche Durchflussrate
- Motordrehzahl
- Typ und Anzahl der Aktuatoren
- Benötigte Zylinder- oder Motordrehzahl
- Einsatzzyklus
- Hydrauliköltyp
- Betriebstemperatur
- Geräuschanforderungen
- Installationsraum
Die Pumpe sollte entsprechend dem tatsächlichen Betriebzyklus ausgewählt werden, nicht nur nach dem maximalen theoretischen Bedarf.
Zum Beispiel benötigt eine hydraulische Presse möglicherweise hohen Druck, aber während des Pressvorgangs relativ niedrigen Durchfluss. Eine Hebebühne benötigt möglicherweise mäßigen Druck und höheren Durchfluss während des Hebens. Ein kontinuierlich betriebssystem benötigt in der Regel eine effizientere und langlebigere Pumpe als ein intermittierend betriebenes Mini-Hydraulikaggregat.
Bestimmen Sie den erforderlichen Pumpenstrom
Der Pumpenfluss bestimmt, wie schnell sich ein Hydraulikzylinder oder ein Hydraulikmotor bewegt.
Für einen Hydraulikzylinder kann der erforderliche Fluss aus der Zylinderfläche und der gewünschten Geschwindigkeit geschätzt werden:
Fluss = Zylinderfläche × Zylindergeschwindigkeit
Bei Verwendung von metrischen Einheiten:
Q = A × v × 60
Wo:
- Q = Durchflussrate in L/min
- A = effektive Zylinderfläche in m²
- v = Zylindergeschwindigkeit in m/s
Zum Beispiel benötigt ein Zylinder mit einem 100 mm Bohrungsdurchmesser, der sich mit 60 mm/s erstreckt, etwa 28,3 L/min theoretischen Fluss.
In der Praxis sollte die ausgewählte Pumpe auch volumetrische Verluste, interne Leckagen, Ventilverluste und Änderungen in der Ölviskosität berücksichtigen.
Wenn mehrere Zylinder gleichzeitig betrieben werden, berechnen Sie den Gesamtfluss basierend auf der tatsächlichen Bewegungssequenz.
Berechnen Sie das erforderliche Pumpenverdrängung
Sobald der erforderliche Durchfluss bekannt ist, kann das Pumpenverdrängungsvolumen aus der Motordrehzahl geschätzt werden:
Pumpenverdrängung = Erforderlicher Durchfluss × 1.000 ÷ Pumpendrehzahl ÷ Volumetrische Effizienz
Wo:
- Die Pumpenverdrängung wird in cc/Umdrehung gemessen
- Der Durchfluss wird in L/min gemessen
- Die Pumpendrehzahl wird in Umdrehungen pro Minute (rpm) gemessen
Angenommen, eine hydraulische Energieeinheit benötigt 30 L/min, die Motordrehzahl beträgt 1.450 rpm und die geschätzte volumetrische Effizienz liegt bei 90%.
Die erforderliche Verdrängung ist:
30 × 1.000 ÷ 1.450 ÷ 0,90 = ungefähr 23 cc/Umdrehung
Die endgültige Pumpe sollte aus einer verfügbaren Standardverdrängung ausgewählt und mit den Leistungsdaten des Herstellers verglichen werden.
Eine Überdimensionierung der Pumpe ist nicht immer vorteilhaft. Eine Pumpe, die zu groß ist, kann einen größeren Motor erfordern, übermäßigen Durchfluss erzeugen und unnötige Wärme generieren.
Bestätigen Sie die Druckbewertung der Pumpe
Die Pumpe muss sowohl für den normalen Arbeitsdruck als auch für den maximalen Systemdruck geeignet sein.
Diese Bewertungen sollten klar unterschieden werden:
- Nenn Druck: geeignet für den normalen Dauerbetrieb
- Maximaldruck: erlaubt für begrenzte Betriebszeiträume
- Spitzen Druck: vorübergehender Druck, der durch Stöße oder das Umschalten von Ventilen verursacht wird
Eine Pumpe sollte nicht ständig bei ihrem katalogisierten Spitzen Druck betrieben werden.
Der gewählte Druck sollte auch Verluste durch Ventile, Filter, Schläuche, Verteiler und Kühler berücksichtigen.
Wenn ein Aktuator am Zylinderausgang 180 bar benötigt, muss die Pumpe möglicherweise einen etwas höheren Druck liefern, um diese Verluste auszugleichen.
Die Einstellung des Überdruckventils muss innerhalb des zulässigen Bereichs der Pumpe und anderer Systemkomponenten bleiben.
Wählen Sie den richtigen Typ der Hydraulikpumpe
Die drei häufigsten Pumpentypen, die in hydraulischen Leistungseinheiten verwendet werden, sind Zahnradpumpen, Schaufelpumpen und Kolbenpumpen.
Zahnradpumpen
Zahnradpumpen werden häufig in Mini-Hydraulikaggregate und standardmäßigen industriellen Hydraulikeinheiten verwendet.
Ihre Vorteile sind:
- Einfache Konstruktion
- Kompakte Größe
- Relativ niedrige Kosten
- Gute Zuverlässigkeit
- Einfache Wartung
- Geeignet für feste Verdrängungssysteme
Sie werden häufig in Kipptrailern, Docknivellierern, Hebezeugen, landwirtschaftlichen Maschinen und Material-handhabungssystemen eingesetzt.
Allerdings erzeugen Zahnradpumpen normalerweise mehr Geräusch und Druckpulsation als Schaufel- oder Kolbenpumpen.
Schaufelpumpen
Schaufelpumpen werden häufig ausgewählt, wenn geringeres Geräusch und ein gleichmäßigerer Fluss wichtig sind.
Ihre Vorteile sind:
- Gleichmäßige Flussabgabe
- Geringerer Betriebsgeräusch
- Gute Effizienz bei mittlerem Druck
- Eignung für industrielle Maschinen
Sie werden oft in Werkzeugmaschinen, Fabrikausrüstungen, hydraulischen Pressen und Innenraumsystemen verwendet.
Schaufelpumpen erfordern normalerweise saubereres Öl und sind empfindlicher gegenüber ungeeigneter Viskosität als grundlegende Zahnradpumpen.
Kolbenpumpen
Kolbenpumpen werden normalerweise in Hochdruck-, hocheffizienten oder kontinuierlich betriebenen Systemen eingesetzt.
Ihre Vorteile sind:
- Hohe Druckfähigkeit
- Hohe Effizienz
- Variable Verdrängungsoptionen
- Präzise Fluss- und Druckregelung
- Eignung für lastenempfindliche Systeme
Sie werden häufig in großen hydraulischen Pressen, schweren Maschinen, Prüfständen und fortschrittlichen Industriesystemen eingesetzt.
Ihre Nachteile umfassen höhere Kosten, größere Komplexität und strengere Filteranforderungen.
Festverdrängung vs. verstellbare Pumpen
Eine feste Verdrängerpumpe liefert pro Umdrehung nahezu dasselbe Volumen Öl.
Sie ist geeignet, wenn:
- Der Durchflussbedarf ist relativ konstant
- Das System ist einfach
- Kostenkontrolle ist wichtig
- Der Betrieb ist intermittierend
Eine verstellbare Pumpe passt ihre Leistung an die Systemnachfrage an.
Sie ist geeignet, wenn:
- Der Durchflussbedarf ändert sich während des Maschinenzyklus
- Das System läuft kontinuierlich
- Energieeffizienz ist wichtig
- Druckkompensation oder Lastsensing ist erforderlich
- Die Wärmeentwicklung muss reduziert werden
Für Systeme mit wechselndem Durchflussbedarf kann eine variable Pumpe die durch Drossel- oder Überdruckventile verschwendete Energie reduzieren.
Allerdings sind die höheren Kosten und die komplexere Steuerung möglicherweise nicht erforderlich für eine einfache Hebeanwendung oder eine Anwendung mit intermittierender Last.
Passen Sie die Hydraulikpumpe mit dem Motor ab
Die Pumpe und der Motor müssen gemeinsam ausgewählt werden.
Die hydraulische Leistung kann wie folgt geschätzt werden:
Hydraulische Leistung = Druck × Durchfluss ÷ 600
Wo:
- Druck wird in bar gemessen.
- Der Durchfluss wird in L/min gemessen
- Leistung wird in kW gemessen.
Ein System, das bei 180 bar und 30 L/min betrieben wird, benötigt:
180 × 30 ÷ 600 = 9 kW
Da die Pumpe, der Motor und die Kupplung nicht 100% effizient sind, muss die tatsächliche Motorbewertung höher sein als die theoretische hydraulische Leistung.
Bei der Motorwahl sollten auch folgende Aspekte berücksichtigt werden:
- Starten unter Last
- Höchstdruck
- Spannung und Frequenz
- Einsatzzyklus
- Umgebungstemperatur
- Servicefaktor des Motors
Ein zu klein dimensionierter Motor kann überhitzen, den elektrischen Schutz abschalten oder den erforderlichen Druck nicht erreichen.
Überprüfen Sie die Ölviskosität, die Saugverhältnisse und die Sauberkeit
Die Viskosität des Hydrauliköls beeinflusst die Pumpenleistung, die Schmierung, die Saugwirkung und die interne Leckage.
Öl, das zu dick ist, kann den Saugwiderstand erhöhen und während des Starts Kavitation verursachen. Öl, das zu dünn ist, kann die interne Leckage erhöhen und die Schmierung verringern.
Die Saugleitung sollte kurz, richtig dimensioniert und frei von unnötigen Biegungen sein. Ein eingeschränkter Saugrohr kann Geräusche, instabilen Durchfluss und vorzeitige Pumpenschäden verursachen.
Die Ölreinheit ist ebenfalls wichtig. Zahnradpumpen tolerieren Verunreinigungen im Allgemeinen besser als Präzisionskolbenpumpen, aber alle Pumpen benötigen eine geeignete Filtration und saubere Montagebedingungen.
Häufige Fehler bei der Auswahl von Hydraulikpumpen
Häufige Fehler sind:
- Die Pumpe nur nach dem maximalen Druck auszuwählen
- Die Überschreitung des Verdrängungsvolumens
- Die Betriebszyklus ignorieren
- Den Spitzenwertdruck als kontinuierlichen Druck verwenden
- Saugbedingungen ignorieren
- Die Pumpe separat vom Motor auswählen
- Öltemperatur und Viskosität nicht berücksichtigen
Die Pumpe, der Motor, der Tank, die Ventile, die Filterung und das Kühlsystem sollten immer als eine komplette hydraulische Antriebseinheit entworfen werden.
Informationen, die Sie Ihrem HPU-Lieferanten zur Verfügung stellen sollten
Um eine genaue Empfehlung zu erhalten, geben Sie bitte an:
- Maschinenanwendung
- Arbeits- und Höchstdruck
- Benötigte Durchflussmenge
- Motorbetriebsspannung, Frequenz und Geschwindigkeit
- Spezifikationen für Zylinder oder Hydraulikmotor
- Benötigte Aktuatorgeschwindigkeit
- Einsatzzyklus
- Öltyp
- Betriebstemperatur
- Installationsraum
- Steuerungsmethode
- Geräusch- oder Filteranforderungen
Vollständige Anwendungsdaten helfen, die Pumpe vor einer Überdimensionierung, Unterdimensionierung oder Ungeeignetheit für die Maschine zu bewahren.
Schlussfolgerung
Die Auswahl einer hydraulischen Pumpe für eine Antriebseinheit erfordert mehr als nur die Wahl einer Druckbewertung aus einem Katalog.
Die korrekte Pumpe muss den erforderlichen Durchfluss bei der verfügbaren Motordrehzahl bereitstellen, sicher im Arbeitsdruck arbeiten, den Betriebszyklus einhalten und mit dem Öl, dem Filtersystem, dem Saugdesign und der Betriebsumgebung kompatibel bleiben.
Zahnradpumpen sind oft für kompakte und kostengünstige Systeme geeignet. Schaufelpumpen sind nützlich, wenn leiserer und gleichmäßiger Betrieb erforderlich ist. Kolbenpumpen werden normalerweise für Hochdruck-, Hochleistung- oder kontinuierlich betriebenes Equipment ausgewählt.
AiSoar entwirft und baut maßgeschneiderte hydraulische Antriebseinheiten basierend auf den Anforderungen des Kunden in Bezug auf Druck, Durchfluss, Motor, Tank, Ventil, Steuerung und Installation. Die Bereitstellung vollständiger Betriebsdaten während der Angebotsphase hilft sicherzustellen, dass die Pumpe und das komplette hydraulische System korrekt auf die Maschine abgestimmt sind.
