Sobald der Typ des hydraulischen Prüfstands bestimmt wurde, besteht der nächste Schritt darin, die technischen Spezifikationen festzulegen. Das bedeutet, das Prüfverfahren in den Druck, den Durchfluss, die hydraulische Leistung, die Messfähigkeit, die Automatisierungsfunktionen und die thermische Kapazität zu übersetzen, die die Maschine tatsächlich benötigt.
Ein häufiger Fehler besteht darin, mit den größtmöglichen Zahlen zu beginnen. Eine höhere Druckbewertung, eine größere Durchflusskapazität oder ein leistungsstärkerer Motor können den Anschein erwecken, dass ein Prüfstand leistungsfähiger ist, aber unnötige Überdimensionierung kann die Kosten, den Energieverbrauch, die Wärmeentwicklung, die Komponentengröße und die Systemkomplexität erhöhen.
Der bessere Ansatz besteht darin, die tatsächliche Betriebsgrenze des Tests zu definieren und den Prüfstand darum herum zu bauen.
Wie man den erforderlichen Testdruck bestimmt
Der erforderliche Druck sollte auf dem höchsten Druck basieren, der während des Prüfverfahrens erzeugt werden muss, nicht einfach auf dem normalen Arbeitsdruck des Bauteils.
Ein hydraulischer Zylinder kann beispielsweise bei einem Druck in der Maschine arbeiten, aber während der Produktions- oder Reparaturprüfung einen höheren Prüfdruck erfordern. Ein hydraulisches Ventil muss möglicherweise auch über seinen normalen Einstellungen getestet werden, um die Entlastungs-, Knack- oder Druckregelungsleistung zu überprüfen.
Der gesamte Hochdruckkreis muss für die beabsichtigte Prüfsituation ausgelegt sein. Dazu gehören Pumpen, Ventile, Verteilern, Schläuche, Fittings, Sensoren, Adapter und Prüfhalterungen, nicht nur die Haupt-Hydraulikaggregat.
Es ist auch wichtig zu berücksichtigen, ob alle Tests im selben Druckbereich durchgeführt werden. Ein Prüfstand benötigt möglicherweise einen hohen Druck für den Nachweis-Test, aber einen viel niedrigeren Druck für funktionsorientierte Prüfungen oder Leckageprüfungen. In dieser Situation kann es die Kontrolierbarkeit und die Nützlichkeit der Messung verringern, wenn man einen sehr großen Druckbereich für jeden Test verwendet.
Ein besseres Design kann separate Druckstufen, mehrere Drucksensoren oder unterschiedliche Pumpenschaltungen verwenden, sodass sowohl Niederdruck- als auch Hochdrucktests effektiv durchgeführt werden können.
Wie man den erforderlichen Durchfluss bestimmt
Die Durchflussanforderungen hängen davon ab, was während des Tests geschehen muss.
Beim Testen von Hydraulikzylindern bestimmt der Durchfluss hauptsächlich die Bewegungsgeschwindigkeit. Ein größerer Zylinder oder schnelleres Ausfahren erfordert mehr Öl, während ein statischer Druckhaltetest nach Erreichen des Zielpressures sehr wenig Durchfluss erfordern kann.
Die grundlegende Beziehung ist:
Durchfluss = Effektive Fläche × Geschwindigkeit
Das bedeutet, dass der erforderliche Zylinderdurchfluss aus der größten effektiven Fläche und der erforderlichen Testgeschwindigkeit berechnet werden sollte, anstatt aus einem allgemeinen Katalogwert ausgewählt zu werden.
Pumpen-, Ventil- und Motorprüfungen erzeugen unterschiedliche Durchflussanforderungen. Eine Prüfstation für Pumpen muss möglicherweise den gesamten Ausstoß der Pumpe bewältigen, während eine Prüfstation für Ventile ausreichend Durchfluss benötigt, um den Druckabfall oder die Durchflussregelungsleistung unter Nennbedingungen zu bewerten. Eine Prüfstation für hydraulische Motoren benötigt genügend Durchfluss, um die erforderliche Geschwindigkeit zu erreichen, während der Motor unter Last betrieben wird.
Der Hauptpunkt ist, dass maximaler Systemdurchfluss und Messdurchfluss nicht immer dieselbe Anforderung sind.. Eine Prüfstation benötigt möglicherweise einen Hochdurchfluss-Hauptkreis, während auch ein viel kleinerer Messbereich für Leckage- oder Niederdurchflussprüfungen erforderlich ist.
Wie Druck und Durchfluss die hydraulische Leistung bestimmen
Sobald der erforderliche Druck und der Durchfluss bekannt sind, kann die ungefähre hydraulische Leistung geschätzt werden.
Für Druck in bar und Durchfluss in L/min:
Hydraulische Leistung (kW) = Druck (bar) × Durchfluss (L/min) ÷ 600
Wenn eine Prüfbedingung 250 bar bei 60 L/min erfordert, beträgt die theoretische hydraulische Leistung:
250 × 60 ÷ 600 = 25 kW
Der tatsächliche Elektromotor benötigt normalerweise mehr Eingangsleistung, da Pumpe, Motor, Kupplung und hydraulischer Kreis alle Effizienzeinbußen haben.
Die wichtigste Designfrage ist jedoch, ob maximaler Druck und maximaler Durchfluss gleichzeitig auftreten müssen..
Betrachten Sie eine Prüfstation, die 400 bar für einen Niederdurchfluss-Dichtheitsprüfungsversuch benötigt, jedoch nur 300 L/min während des Zylindertests bei niedrigerem Druck. Das Design des Systems zur Erzeugung von 400 bar und 300 L/min gleichzeitig würde eine hydraulische Leistungsanforderung von 200 kW erzeugen, obwohl das tatsächliche Prüfverfahren diesen Betriebsbereich möglicherweise niemals erfordert.
Deshalb werden Prüfstationen oft um mehrere Betriebszonen herum entworfen, anstatt um eine maximale Druck-Durchfluss-Kombination. Separate Hochdruck- und Hochdurchflusspumpen, mehrstufige Pumpsysteme oder verstellbare Pumpen können die installierte Leistung reduzieren, während sie dennoch den erforderlichen Prüfbereich abdecken.
Die Energieeinheit sollte deshalb auf den tatsächlichen Druck-Durchfluss-Kombinationen basieren, die während der Tests verwendet werden,, nicht einfach auf zwei unabhängige Maximalwerte.
Wie man die Messgenauigkeit und den Messbereich festlegt
Eine hydraulische Prüfstation sollte nicht einen allgemeinen Genauigkeitswert für die gesamte Maschine zugewiesen bekommen. Druck, Durchfluss, Temperatur, Leckage, Kraft, Drehmoment, Geschwindigkeit und Position können alle unterschiedliche Messanforderungen haben.
Die erforderliche Genauigkeit sollte durch die Akzeptanzkriterien des Tests bestimmt werden. Wenn eine Komponente basierend auf einem sehr kleinen Unterschied im Druck oder Leckage besteht oder durchfällt, muss das Messsystem in der Lage sein, diesen Unterschied zuverlässig zu erkennen. Bei allgemeinen Funktionstests kann die erforderliche Genauigkeit weniger anspruchsvoll sein.
Der Messbereich ist ebenso wichtig. Ein Drucksensor mit 600 Bar kann für einen Hochdrucktest geeignet sein, ist jedoch möglicherweise nicht das beste Instrument zur genauen Bewertung eines viel niedrigeren Betriebsbereichs, abhängig von der Sensorspezifikation und der erforderlichen Unsicherheit.
Das gleiche Problem wird beim Leckagetest noch offensichtlicher. Ein Hauptdurchflussmesser kann für Hunderte von Litern pro Minute dimensioniert sein, während das zu bewertende Leckage möglicherweise nur wenige Liter pro Minute oder weniger beträgt. Die Verwendung separater Durchflussbereiche oder eines speziellen Leckagemesskreises kann viel nützlichere Daten liefern.
Eine praktische Spezifikation sollte daher definieren was gemessen werden muss, der erwartete Bereich und die erforderliche Messleistung für jeden wichtigen Parameter.
Wie man die erforderlichen Automatisierungsfunktionen definiert
Die Automatisierung sollte durch Funktion, spezifiziert werden, nicht einfach nur, indem gesagt wird, dass die Prüfbank eine SPS-Steuerung haben muss.
Eine Anfrage wie “wir benötigen eine SPS-gesteuerte Prüfbank” erklärt nicht, welche Teile des Testprozesses tatsächlich automatisiert werden sollten. Die Maschine kann weiterhin manuelles Laden der Komponenten, Anpassungen der Vorrichtung, Schlauchanschlüsse oder visuelle Inspektionen erfordern.
Eine nützlichere Spezifikation beschreibt die erforderliche Abfolge. Beispielsweise muss das System möglicherweise den Druck automatisch auf einen Zielwert erhöhen, diesen Druck 60 Sekunden lang aufrechterhalten, die Komponente eine definierte Anzahl von Zyklen durchlaufen, Leckagen überwachen, Testdaten aufzeichnen, einen Alarm auslösen, wenn Grenzen überschritten werden, und ein Bestehen/Nichtbestehen-Ergebnis erzeugen.
Dies gibt dem Hersteller der Testbank ein viel klareres Verständnis der erforderlichen Steuerungsarchitektur.
Die Automatisierungsfunktionen können Drucksteigerung, zeitgesteuertes Halten des Drucks, automatisches Zyklen, Ventilschaltvorgänge, Testschritt-Sequenzierung, Lecküberwachung, Datenaufzeichnung, Alarmmanagement, Bestehen/Nichtbestehen-Logik und Berichterstattungsexport umfassen. Diese Funktionen müssen nicht alle in jeder Maschine enthalten sein; sie sollten gemäß dem tatsächlichen Testablauf ausgewählt werden.
Die Schlüsselfrage ist:
Welche Testschritte müssen automatisiert werden, um Wiederholbarkeit, Produktivität, Sicherheit oder Rückverfolgbarkeit zu verbessern?
Wie der Arbeitszyklus die Leistungs- und Kühlungsplanung beeinflusst
Druck und Durchfluss definieren den sofortigen hydraulischen Bedarf, aber der Dienstzyklus bestimmt, wie lange die Testbank unter diesen Bedingungen betrieben werden muss.
Eine Maschine, die für gelegentliche Reparaturprüfungen verwendet wird, kann nur für kurze Zeiträume betrieben werden. Eine Produktions-Testbank kann während des Arbeitstags wiederholt arbeiten, und ein F&E- oder Ausdauersystem kann deutlich längere Testzyklen betreiben.
Dieser Unterschied hat großen Einfluss auf die Größe des Reservoirs, die Öltagestemperatur, die Kühlleistung, die Filtration, den Motorbetrieb und die Pumpenauswahl. Hydraulische Ineffizienz, Drosselung, Druckentlastungsventilbetrieb und Druckverlust wandeln einen Teil der Eingangsenergie in Wärme um, sodass ein Hochleistungssystem, das kontinuierlich arbeitet, möglicherweise eine erheblich umfangreichere Kühlung benötigt als dasselbe System, das intermittierend verwendet wird.
Der Dienstzyklus sollte daher zusammen mit Druck, Durchfluss und Leistung betrachtet werden, anstatt nur als nachträglicher Gedanke hinzugefügt zu werden.
Die Spezifikation zusammenstellen
Der effektivste Weg, eine hydraulische Testbank zu definieren, besteht darin, vom Testverfahren zur Maschinenspezifikation zu gelangen.
| Schritt | Hauptfrage |
|---|---|
| Testverfahren | Was muss die Komponente während des Tests tatsächlich tun? |
| Druck | Was ist der höchste erforderliche Testdruck? |
| Strömung | Welcher Durchfluss wird in jeder Betriebsstufe benötigt? |
| Strom | Welche Druck- und Durchflusbedingungen treten gleichzeitig auf? |
| Messung | Welche Parameter, Bereiche und Genauigkeit sind erforderlich? |
| Automatisierung | Welche Schritte sollten automatisch gesteuert oder aufgezeichnet werden? |
| Betriebszyklus | Wie lange und wie häufig wird die Bank betrieben? |
Diese Reihenfolge hilft, Überdimensionierung zu vermeiden und gleichzeitig das Risiko zu verringern, eine kritische Fähigkeit zu verpassen.
Anstatt eine Prüfstation nur mit der Angabe “400 bar, 300 L/min, PLC-gesteuert” zu beantragen, könnte eine vollständigere Spezifikation die erforderlichen Testphasen, die Druck-Durchfluss-Kombinationen, die Messanforderungen, die automatisierte Abfolge und die erwartete Tageslast beschreiben.
Diese Informationen bieten eine viel stärkere Grundlage für das Design des Hydraulikschaltkreises, die Motorgröße, die Sensorauswahl, die Steuerungsarchitektur und das Angebot.
Schlussfolgerung
Die Auswahl von Druck, Durchfluss, Leistung, Genauigkeit und Automatisierung für eine hydraulische Prüfstation erfordert, dass diese Spezifikationen als ein zusammenhängendes System betrachtet werden.
Druck definiert die hydraulische Prüfbedingung, während Fluss die Geschwindigkeit des Aktuators oder den Betriebsbereich von Pumpen, Ventilen und Motoren bestimmt. Zusammen bestimmen sie die hydraulische Leistung, die in jeder Testphase benötigt wird. Der Messbereich und die Genauigkeit bestimmen, ob die daraus resultierenden Daten nützlich sind, während die Automatisierung definiert, wie konstant und effizient das Verfahren wiederholt werden kann.
Der Betriebszyklus bestimmt dann, ob die Leistungseinheit, der Tank, das Kühlsystem und die Filtration für die tatsächliche Arbeitslast geeignet sind.
Die beste hydraulische Prüfstation ist daher nicht die Maschine mit den höchsten Spezifikationen. Es ist diejenige, deren Druck, Durchfluss, Leistung, Messfähigkeit, Automatisierungsfunktionen und Betriebszyklus auf das tatsächliche Prüfverfahren abgestimmt sind..
Für ein individuelles Projekt einer Prüfstation ist es normalerweise der effektivste Weg, zuerst die Testsequenz zu definieren, um zur richtigen technischen Spezifikation zu gelangen.
