Prüfung & Reparatur

von Hydraulik - Leitungsprüfung DGUV 113-020


Hydraulik (von altgriechisch ὕδωρ hýdor „das Wasser“ und αὐλός aulós „das Rohr“)bezeichnet die Technik der Verwendung von Flüssigkeiten zur Signal-, Kraft- und Energieübertragung.

Im weitesten Sinne können auch Anlagen zur Nutzung von Wärme- oder Bewegungsenergie oder zum Flüssigkeitstransport als hydraulische Systeme betrachtet werden (z. B. Heizungsanlagen, Wasserkraftwerke und sonstige Leitungsanlagen).

Die Lehre vom Strömungsverhalten von Flüssigkeiten ist die Hydromechanik.

Hydraulik zur Kraftübertragung

Hydraulik ist in der Technik eine Getriebeart – alternativ zu mechanischen, elektrischen und pneumatischen Getrieben. Sie dient zur Leistungs-, Energie- oder Kraft-/Momentenübertragung von der Arbeitsmaschine (Pumpe) zur Kraftmaschine (Kolben bzw. Hydraulikmotor), wobei die Leistungsparameter auf die Forderungen der Kraftmaschine angepasst werden. Die Hydraulik überträgt die Leistung durch die Hydraulikflüssigkeit, in der Regel spezielles Mineralöl, in zunehmendem Maß aber auch durch umweltverträgliche Flüssigkeiten, wie Wasser oder spezielle Carbonsäureester oder Glycole. Die übertragene Leistung ergibt sich aus den Faktoren Druck und Volumenstrom. Zu unterscheiden sind:

  • hydrodynamische Antriebe arbeiten mit einer Pumpe und einer Antriebsturbine. Die Drehzahl- und Drehmomentwandlung geschieht über die kinetische Energie der Flüssigkeit.
  • hydrostatische Antriebe wandeln primärseitig die mechanische Leistung der Kraftmaschine (Elektromotor, Dieselmotor) durch eine Pumpe (Arbeitsmaschine) in hydraulische Leistung um. Diese Leistung wird in Verbrauchern (Kraftmaschine) wieder in mechanische Leistung umgeformt und zwar in Hydraulikzylindern in eine lineare Bewegung oder Hydromotoren in eine Drehbewegung. Hydrostatische Antriebe haben besseren Wirkungsgrad als andere Getriebearten, wenn die abtriebsseitige Geschwindigkeit stufenlos verstellbar sein muss.

Durch das Einleiten von unter Druck stehender Flüssigkeit im Zylinder werden die darin befindlichen Kolben und Kolbenstangen in lineare Bewegung versetzt, die für Arbeitsvorgänge und zum Antrieb von Maschinen ausgenutzt wird. Auch rotierende Antriebe können durch Flüssigkeitsdruck realisiert werden, etwa mit dem Hydraulikmotor.

Hydraulische Systeme ähneln prinzipiell den Antrieben der Pneumatik, bei der Druckluft zur Kraft- und zur Signalübertragung verwendet wird, haben aber davon abweichende Eigenschaften. So wird in der Ölhydraulik immer ein Kreislauf des Fluids benötigt (Hin- und Rücklauf), während in der Pneumatik die Abluft – meist über einen Schalldämpfer – in die Umgebung abgeblasen wird. Nur bei der Wasserhydraulik wird gelegentlich auf Kreisläufe verzichtet. Gegenüber der Pneumatik hat die Hydraulik den Vorteil, dass wesentlich höhere Kräfte übertragen werden können und sehr gleichförmige und exakte Fahrbewegungen möglich sind, da die Verdichtung der Hydraulik-Flüssigkeit so gering ist, dass sie bei technischen Anwendungen kaum beeinträchtigend wirkt.

Die Kombination von hydraulischen Elementen mit elektrischen Komponenten zur Steuerung wird als Elektrohydraulik bezeichnet.

Vorteile Hydraulikschläuche

Die weite Verbreitung in vielen Industriezweigen verdankt die Hydraulik folgenden Vorteilen:

  • die aufgelöste Bauweise, das heißt die flexible Verbindung zwischen An- und Abtrieb und eine gute konstruktive Anpassung an Raumvorgaben. Als Verbindung zwischen Motor und Pumpe dienen Rohr- und Schlauchleitungen, die weitgehend frei verlegbar sind. Bei mechanischen Antrieben hingegen ist es notwendig, eine direkte Verbindung zwischen Motor und Getriebe und weiter zu Differential über zum Beispiel eine Kardanwelle, Hardyscheibe, Gelenkscheibe oder eine Kette herzustellen. Daher ist dort die Position des Getriebes durch die Position des Motors weitgehend festgelegt.
  • moderne spritzfreie Clean-Break-Schnellkupplungen ermöglichen ein sicheres und sauberes Trennen von Verbraucher und Pumpe. Der Schmutz- und Lufteintrag in die Hydraulikanlage ist gering.
  • stufenlose Geschwindigkeitsstellung des Abtriebes in sehr weiten Grenzen, einfache Umkehr der Bewegungsrichtung
  • Erzeugung linearer Abtriebsbewegungen mit einfachen technischen Bauelementen bei sehr hohen Wirkungsgraden
  • einfache Erzeugung sehr großer Kräfte und Drehmomente
  • sicherer und schnell wirkender Überlastungsschutz durch Druckbegrenzungsventil
  • hohe Leistungsdichte, das heißt vergleichsweise kleine Bauelemente für große Leistungen, vor allem im Vergleich zu Elektromotoren
  • Realisierung parallel arbeitender translatorischer oder rotatorischer Abtriebselemente (Hydraulikzylinder oder Hydromotoren) mit einem Primärteil (Pumpe) in einem gemeinsamen System, dabei ergibt sich die Wirkung eines Differentials ohne weiteren Aufwand
  • hohe Lebensdauer, da das Fluid selbstschmierend ist und als Kühlmedium dienen kann
  • einfache Regelungskonzepte zur optimalen Ausnutzung des Antriebsmotors bei stark variierenden Leistungsanforderungen der Arbeitsmaschine
  • hohe Stellgenauigkeit
  • gleichförmige Bewegungen wegen der geringen Kompressibilität der Hydraulikflüssigkeit
  • Standardisierung durch Anwendung von genormten Bauteilen, Anschlussmaßen, Einbauräumen usw.
  • einfache Anzeige der Belastung durch Druckmessgeräte
  • niedrige Induktivität der Hydromotoren und Zylinder
  • Anfahren aus dem Stillstand bei Volllast
  • schnell (aber bei gleichem Arbeitsdruck langsamer als Pneumatik), feinfühlig, gleichförmig und stufenlos verstellbare Zylinder- und Motorgeschwindigkeiten.
  • Reibung in den Aktoren ist durch hydraulische Öle vermindert.
  • Korrosionsschutz durch Hydraulikflüssigkeit (außer Wasser)
  • kein elektrisches Streufeld der Abtriebe

Nachteile

  • Nachteilig bei hydraulischen Antrieben ist die Kompressibilität des Fluids, die unter Druck zur Kompression führt. Hieraus entstehen unter Umständen Druck- und Bewegungsschwingungen. Dieses Problem wirkt sich aber nur bei Antrieben mit hohen Anforderungen an die Gleichförmigkeit der Geschwindigkeit bei stark wechselnden Lasten aus, zum Beispiel Vorschubantriebe an Werkzeugmaschinen. Hier muss mit flexiblen Kupplungen gegengesteuert werden, was die Kosten steigert.
  • hohe Anforderung an die Reinheit der Hydraulikflüssigkeit
  • Schaltgeräusche der Ventile
  • Gefahr von Leckagen, Leckölverluste
  • Temperaturabhängigkeit der Hydrauliköle, (Viskosität und Energieverlust durch innere Reibung erhöhen sich bei sinkenden Temperaturen)
  • Strömungsverluste, die in Wärme umgesetzt werden und die Anlage aufheizen (Energieverlust)
  • Schwingungsneigung durch Druckstöße und damit verbundene Geräuschentwicklung

Anwendungen

Hydraulikzylinder mit linearer Bewegung dienen zum Heben von Lasten in Gabelstaplern, Baggern, Aufzügen, Fahrzeugkranen etc.

Mobile Arbeitsmaschinen wie Baumaschinen oder Landmaschinen werden häufig mit Hydraulik-Antrieb ausgestattet.

Fahrzeuge werden oft mit hydraulischen Getrieben bzw. Flüssigkeitswandlern angetrieben, beispielsweise mit so genannten Schrägachsen- und Schrägscheibenmaschinen, mit denen hohe Leistungen übertragen werden können. Mit Hydraulikgetrieben lässt sich die Kraftübertragung eines mit festgelegter Drehzahl arbeitenden Motors flexibel an die Betriebsbedingungen anpassen, so etwa in Automatikgetrieben und hydraulischen Antrieben von Diesellokomotiven. Quelle Wikipedia