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Hydraulikpumpen
Dieses Video ist auf Englisch!
Vertiefung der Theorie und was im Video schon gebracht wurde:
Hydraulikpumpe Animation
Die Hydropumpen haben die Aufgabe, Flüssigkeit (zumeist Öl) in den Arbeitskreis zu drücken. Kriterien zur Auswahl einer Pumpe sind hierbei vor allem:
- Notwendiger Betriebsdruck- Förderstrom bei Nenndrehzahl- Konstant oder regelbar, evtl. mit zwei Förderrichtungen- Geräuschpegel
Klassifizierung Hydraulikpumpen
Leistungsbetrachtung
Pumpen wandeln in der Regel elektrische Energie in hydraulische Energie um. Man kann drei verschiedene Wirkungsgrade, welche die hydraulische Pumpe beschreiben, unterscheiden: Der volumetrische Wirkungsgrad, den mechanisch/hydrauischen Wirkungsgrad und den Gesamtwirkungsgrad.
Theoretischer Volumenstrom Qth
Volumetrischen Wirkungsgrad
Hydraulikpumpe - Berechnung volumetrischer Wirkungsgrad
Ein Teil des Volumenstromes Qth strömt innerhalb der Pumpe durch das vorhandene Kolbenspiel, als Quetschöl durch die Zahnlücken einer Zahnradpumpe in den Saugraum zurück.
Dieser Verlust bezeichnet als Leckölstrom QL ist abhängig vom Spiel der Pumpe und nimmt mit zunehmenden Druck im System zu. Ein großes Passungsspiel bewirkt zwar eine geringe Reibung aber die Leckverluste sind hierbei größer.
Der tatsächliche Volumenstrom der Pumpe sollte mit einem Volumenstrommesser erfasst werden. Damit kann man den volumetrischen Wirkungsgrad definieren:
Hydraulikpumpe - Berechnung mechanisch-hydraulischen Wirkungsgrad
Mechanischer Wirkungsgrad
Man definiert einen mechanisch-hydraulischer Wirkungsgrad:
Leistung der Pumpe
Hydraulikpumpe - Berechnung Wirkungsgrad
Der Gesamtwirkungsgrad wird verwendet, um die Antriebsleistung zu berechnen, die eine Pumpe benötigt, um den benötigten Volumenstrom bei einem bestimmten Druck liefern zu können. In der Regel wird die Pumpe angetrieben durch einen elektrischen Motor. Durch die Leckverluste und die mechanischen Verluste der Pumpe muss die an das System abgegebene Leistung (Nutzleistung) Pe geringer sein.
Pzu = vom Antriebsmotor zugeführte Leistung in kWPe = an das System abgeführte Nutzleistung in kW (Index `e`für `effective`)PV = Verlustleistung der Pumpe in kWM = Drehmoment in Nmn = Drehzahl in min -1Qe = effektiver Förderstrom in l/minpe = Förderdruck in bar
Daraus resultiert der Gesamtwirkungsgrad ηtder Pumpe
oder als Produkt der Einzelwirkungsgrade:
η t = η mh * η vol (Index t steht für `total`)
Die verschiedenen Wirkungsgrade einer Pumpe lassen sich in einem Wirkungsgradkennlinienfeld darstellen. Aufgezeigt wird der volumetrische Wirkungsgrad ηVol, der mechanisch-hydraulischer Wirkungsgrad ηmh und der Gesamtwirkungsgrad ηtin Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsdrücken:
Aufzeichnung der Wirkungsgrade Hydraulikpumpe
Das Leistungsflussbild (Sankeydiagramm) verdeutlicht die Verluste einer Hydraulikanlage folgenderweise:
Hydraulikanlage - Leistungsverluste, Berechnung
Arbeitsauftrag: Bestimmung Wirkungsgrade Hydraulikpumpe
Ergänzen Sie die fehlenden Angaben der Tabelle und zeichnen Sie die Kennlinien mechanischen, volumetrischen und Gesamtwirkungsgrad dieser Zahnradpumpe auf.
Aufgabe - Ermittlung Wirkungsgrade Zahnradpumpe
Über folgenden Link können Sie ein Excel-Arbeitsblatt zur Berechnung der verschiedenen Wirkungsgrade downloaden:
Hydraulikpumpe Wirkungsgrade