Hohe Temperaturen schädigen selten nur ein Teil eines hydraulischen Systems. In den meisten Fällen tritt die erste Veränderung im Hydrauliköl auf. Wenn das Öl heißer wird, sinkt seine Viskosität, der Schmierfilm wird dünner, und die interne Leckage steigt. Wenn die Temperatur hoch bleibt, beschleunigt die Oxidation und das Öl beginnt, Lack, Schlamm und andere Ablagerungen zu bilden.
Das Ergebnis ist eine Kettenreaktion. Pumpen und Motoren verlieren an volumetrischer Effizienz, Ventile werden weniger stabil, Zylinder halten Lasten weniger effektiv, Dichtungen und Schläuche altern schneller, und Filter werden häufig eingeschränkt. Ein Bauteil kann ersetzt werden, aber wenn die ursprüngliche Wärmequelle bleibt, tritt der gleiche Fehler oft zurück.
Eine Hochtemperaturinspektion sollte daher nicht mit der Frage beginnen: “Welches Teil ist ausgefallen?” Eine bessere Frage ist: “Welche Veränderung im Ölzustand oder in der Systemeffizienz hat das Fehlerbild ausgelöst?”
Hydrauliköl ist in der Regel der Ausgangspunkt
Hydrauliköl tut mehr, als nur Druck zu übertragen. Es schmiert bewegte Oberflächen, dichtet interne Spalte ab, entfernt Wärme, schützt Metallkomponenten und transportiert Verunreinigungen zu den Filtern.
Wenn die Öltemperatur steigt, sinkt die Viskosität. Unterhalb des für die Pumpe und die Ventile empfohlenen Bereichs steigt die Leckage durch interne Spalte und der Schmierfilm wird weniger zuverlässig. Hohe Temperaturen beschleunigen auch die Oxidation, verringern die Öl-Lebensdauer und schaffen Ablagerungen, die enge Ventilgeometrien und Filterelemente beeinträchtigen.
Die Öltemperatur sollte daher zusammen mit der Viskosität bewertet werden. Eine Temperatur, die für eine Flüssigkeit akzeptabel ist, kann für eine andere ungeeignet sein, weshalb Pumpenspezifikationen normalerweise beide Grenzwerte enthalten. Danfoss gibt beispielsweise an, dass die Anforderungen an die Flüssigkeitstemperatur und die Viskosität gleichzeitig erfüllt sein müssen, anstatt als separate Grenzwerte betrachtet zu werden.
Anzeichen von Verschlechterung sind Dunkelwerden, verbrannter Geruch, anhaltender Schaum, Lack, kurze Filterlebensdauer und ein wachsende Unterschied zwischen der kalten und der heißen Leistung. Das Ersetzen des Öls ohne Auffinden der Wärmequelle bietet normalerweise nur vorübergehende Verbesserungen.
Pumpen, Ventile und Motoren verlieren an Effizienz, bevor sie ausfallen
Pumpen, Regelventile und Hydraulikmotoren enthalten enge interne Spalte. Ihre Leistung hängt davon ab, dass das Öl eine ausreichende Viskosität aufrechterhält.
Eine Pumpe kann zwar noch Druck aufbauen, wenn sie heiß ist, aber weniger Durchfluss liefern. Nur die Druckanzeige zu überprüfen, kann daher irreführend sein. Ein besserer Test ist, den Pumpendurchfluss bei derselben Geschwindigkeit und demselben Druck mit kaltem und heißem Öl zu vergleichen. Fällt der Durchfluss im heißen Zustand signifikant, oder steigt der Gehäusedrain-Durchfluss, nimmt die interne Leckage zu.
Ein Pumpengehäuse, das heißer als das nahestehende Rohrnetz läuft, kann auf interne Leckagen, schlechte Eingangbedingungen, übermäßige Belastung oder Verschleiß hinweisen. Die Messung wird nützlich, wenn sie mit Durchfluss, Gehäusedrain-Volumen, Eintrittsunterdruck und Systemdruck verglichen wird.
Ventile zeigen ein ähnliches Muster. Dünnes Öl tritt leichter über die Spule, die Kolben und die Sitzspalte aus. Das Ergebnis kann schlechtes Druckhalten, instabile Aktuatordrehzahlen oder langsamere Richtungsantwort sein. Proportional- und Servoventile sind empfindlicher, weil kleine Steueröffnungen ebenfalls von Lack und Verunreinigung betroffen sein können.
Hydraulikmotoren können an Drehmoment oder Geschwindigkeit verlieren, wenn die Leckage zunimmt. Der Betrieb mit niedriger Geschwindigkeit und hoher Last ist besonders anspruchsvoll, da der Motor auf einem stabilen Ölfilm angewiesen ist, während die internen Kontaktbelastungen hoch bleiben. Eine übermäßige Öltemperatur wird von Danfoss ebenfalls als mögliche Ursache für erhöhte interne Leckage in Motoren und Ventilen angeführt.
Wenn mehrere Aktuatoren nach dem Aufheizen langsamer werden, prüfen Sie zuerst die Pumpe und den Hauptventilblock. Es ist unwahrscheinlich, dass mehrere Zylinder oder Motoren zur gleichen Zeit denselben Fehler entwickelt haben.
Zylinder, Dichtungen und Schläuche zeigen Leckagen und Materialalterung
Hydraulikzylinder sind sowohl von heißem Öl als auch von sich ändernden Dichteigenschaften betroffen.
Wenn die Viskosität sinkt, wird das Leckagen über die Kolbendichtung deutlicher. Ein Zylinder, der in kaltem Zustand korrekt hält, kann im heißen Zustand anfangen zu driften. Ein Drift des Zylinders beweist jedoch nicht automatisch einen Ausfall der Kolbendichtung.
Vergleichen Sie den Druckabfall mit der tatsächlichen Lastbewegung und isolieren Sie dann den Zylinder vom Steuerkreis, wo das Maschinenkonzept es erlaubt. Halten Sie den Zylinder nach der Isolation, liegt das Problem wahrscheinlicher im Ventilkreis.
Dichtungsleckagen am Kolbenstangendichtung verschlechtern sich häufig, wenn hohe Temperaturen mit seitlicher Belastung, einer beschädigten Kolbenstangenoberfläche, übermäßiger Führungsfreiheit oder Rückdruck kombiniert werden. Wärme ist möglicherweise nicht die ursprüngliche Ursache, reduziert jedoch den Spielraum für die Dichtung und macht bestehenden Verschleiß sichtbarer.
Dichtungen und O-Ringe sollten nicht nur nach der maximalen Temperatur klassifiziert werden. Flüssigkeitskompatibilität, Druck, Geschwindigkeit, Oberflächenbeschaffenheit, Ausdrückfreiheit und kontinuierliche Expositionszeit sind ebenfalls wichtig. Eine Dichtung kann einen kurzen Temperaturpeak überstehen, aber bei kontinuierlichem Betrieb aushärten, weich werden, schrumpfen oder an Elastizität verlieren. Erhöhte Flüssigkeitstemperaturen können die Gleitfähigkeit und die Lebensdauer der Dichtung verringern, selbst wenn die einzelnen Komponenten scheinbar geeignete Bewertungen haben.
Schläuche haben dasselbe Limit. Die lokale Schlauchtemperatur in der Nähe eines Motors, Abgasrohrs oder Ofens kann viel höher sein als die Reservoir-Öltemperatur. Hoher Druck und hohe Temperatur zusammen können die Lebensdauer des Schlauches verkürzen. Die Inspektion sollte Härtung, Rissbildung, Blasenbildung, Schwellung, Verfärbung und Verformung in der Nähe der Anschlussstücke umfassen.
Die veröffentlichte maximale Temperatur des Schlauches sollte nicht als empfohlener kontinuierlicher Zielwert betrachtet werden. Parker weist darauf hin, dass die Kombination aus hoher Temperatur und hohem Druck die Lebensdauer des Schlauches reduzieren kann.
Filter, Kühler und Tanks sind oft indirekt betroffen
Filter werden normalerweise nicht direkt durch Wärme beschädigt. Sie werden davon beeinflusst, was Wärme mit dem Öl macht.
Oxidationsprodukte, Schlamm und Lack belasten das Filterelement und erhöhen den Differenzdruck. Ein Bypassventil kann dann öffnen und kontaminiertes Öl zirkulieren lassen. Der resultierende Verschleiß erhöht die interne Leckage und erzeugt mehr Wärme.
Ein ungewöhnlich kurzer Filterwechselintervall sollte daher als Systembedingung und nicht nur als Filterproblem betrachtet werden. Der Zustand des Öls, die Sauberkeit des Reservoirs, die Leistung des Belüfters und die Betriebstemperatur sollten alle überprüft werden. Die Sauberkeit des Hydrauliköls steht in direktem Zusammenhang mit der Zuverlässigkeit des Systems, der Effizienz und der Lebensdauer der Komponenten.
Kühler können auch als defekte Komponente erscheinen, wenn das eigentliche Problem woanders liegt. Ein blockierter Luftkühler, falsche Lüfterrichtung, schlechte Belüftung, heiße Luftzirkulation, unzureichender Wasserdurchfluss oder interne Ablagerungen verringern die Wärmeabfuhr. Ein Kühler kann noch einen Temperaturabfall vom Einlass zum Auslass zeigen und dennoch zu klein für die tatsächliche Wärmebelastung sein.
Wenn die Reservoirtemperatur weiter steigt, sollten der langfristige Entlastungsfluss, die Ventilregelung, die Pumpenleckage und der hohe Rückdruck überprüft werden, bevor ein größerer Kühler installiert wird. Die Kapazität des Kühlers hängt vom Ölfluss und dem Temperaturunterschied zwischen dem Öl und dem Kühlmedium ab, nicht einfach vom maximalen Durchfluss der Hydraulikpumpe.
Das Reservoir unterstützt die Wärmeabfuhr, die Luftfreisetzung und das Abladen von Verunreinigungen. Schlechte Trennwände, hohe Rückströmungsgeschwindigkeit, niedriger Ölstand oder heißes Rücköl, das in die Saugzone eintritt, können die Stabilität verringern. Ein blockierter oder ungeeigneter Belüfter kann Druckschwankungen verursachen und Staub oder Feuchtigkeit eindringen lassen.
Elektrische Komponenten erreichen möglicherweise zuerst ihre Grenzen
Hydraulikaggregate platzieren häufig den Motor, die Magnetspulen, Sensoren, Relais und den Regler im selben Gehäuse wie die hydraulischen Komponenten.
In einem geschlossenen Schrank kann die Lufttemperatur um die elektrischen Geräte höher sein als die Reservoir-Öltemperatur. Das Öl kann weiterhin unter seinem Alarmpegel liegen, während eine Magnetspule oder die Wicklung des Motors bereits nahe ihrer Dauertemperaturgrenze ist.
Symptome sind unterbrochene Ventilbetätigungen, Sensorabweichungen, thermische Auslösungen des Motors, Herabstufungen des Reglers oder wiederholte Alarme während langer Zyklen.
Überprüfen Sie die Gehäusetemperatur, die Belüftung, die Lüfterleistung, den Motorstrom, die Spulenbeanspruchung und externe Wärmequellen. Das Hinzufügen eines Lüfters hilft nicht, wenn die ausgestoßene heiße Luft im Inneren des Gehäuses gefangen bleibt.
Wie man das Bauteil identifiziert, das tatsächlich betroffen ist
Der Vergleich der Leistung im kalten Zustand und im heißen Zustand ist eine der nützlichsten Diagnosemethoden.
| Beobachteter Zustand | Zu messende Werte | Zunächst zu überprüfende Komponenten |
|---|---|---|
| Der Durchfluss fällt nach dem Aufwärmen | Pumpendurchfluss bei gleicher Geschwindigkeit und Druck; Gehäusedrainfluss | Pumpe |
| Mehrere Aktuatoren verlangsamen | Pumpendurchfluss, Hauptventildruckabfall, Rückdruck | Pumpe und Hauptventilblock |
| Ein Zylinder driftet | Druckabfall, Zylindermovement, Isolationstest | Zylinderdichtung und Lasthalteventil |
| Der Druck ist hoch, aber der Nutzlastdruck ist niedriger | Druck vor und nach Ventilen, Filtern und Rücklaufkomponenten | Ventilblock, Rohrleitungen, Filter |
| Externe Leckagen nehmen bei Hitze zu | Lokale Temperatur, Rückdruck, Dichtung und Zustand der Schläuche | Dichtungen, Schläuche, Fittings |
| Filter verstopfen wiederholt | Differenzdruck, Ölzustand, Behälterinspektion | Öl, Behälter, Entlüfter |
| Wärmetauscher hat einen Temperaturabfall, aber das Öl heizt weiter auf | Luftstrom oder Wasserfluss, Wärmebelastung, Systemverluste | Effizienz des Wärmetauschers und des Kreislaufs |
| Elektrische Auslösungen treten vor dem Ölalarm auf | Schranktemperatur, Motorstrom, Spulentemperatur | Motor, Spulen, Gehäusebelüftung |
Temperaturmessungen sollten unter vergleichbaren Lasten durchgeführt werden. Ein Bauteil, das heißer ist als benachbarte Teile, kann übermäßige Leckage, Einschränkungen oder Reibung aufweisen, aber die Temperatur allein ist nicht ausreichend.
Druck, Durchfluss, Motorstrom, Gehäuse-Entwässerungsvolumen, Filter-Differenzdruck und tatsächliche Bewegung des Aktuators liefern die erforderlichen Nachweise zur Lokalisierung des Fehlers. Der Vergleich des Maschinenverhaltens vor und nach dem Aufwärmen ist in der Regel nützlicher, als sich auf eine Temperaturmessung zu verlassen oder zuerst das heißeste Bauteil auszutauschen.
Schlussfolgerung
Langfristige hohe Temperaturen führen normalerweise zu einem systemweitem Verlust der Betriebsreserve und nicht zu einem isolierten Versagen.
Der Prozess beginnt oft mit einer niedrigeren Ölviskosität und schnellerer Oxidation. Pumpen, Ventile und Motoren verlieren an Effizienz; Zylinder und Lasthaltungsstromkreise leckern mehr; Dichtungen und Schläuche altern schneller; Filter sammeln Oxidationsprodukte; und Wärmetauscher und Behälter kämpfen, um das thermische Gleichgewicht zu halten.
Der Austausch des sichtbar beschädigten Bauteils, ohne die Wärmequelle zu beheben, führt oft zu wiederholten Ausfällen.
Eine professionelle Inspektion sollte die kalte und heiße Leistung vergleichen, den Ölzustand überprüfen, den Pumpendurchfluss und das Gehäuseentwässerung überprüfen, den Druckverlust in Ventil und Rückleitung prüfen, die Lasthaltung inspizieren, die Leistung des Wärmetauschers bewerten und bestätigen, dass elektrische Komponenten nicht in eingeschlossenem heißen Luft arbeiten.
Das Ziel ist nicht nur zu identifizieren, was durch hohe Temperaturen beschädigt wurde. Es geht darum, zu bestimmen, warum das System überhitzt ist und welche Leistungsänderung zuerst auftrat. Das sind die Informationen, die benötigt werden, um zu verhindern, dass derselbe Fehler zurückkehrt.
