O+P Fluidtechnik 3/2022

DRUCKFLÜSSIGKEITEN
FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
04
05
Beobachtete Steigerung des Wirkungsgrads nach unterschiedlicher Betriebsdauer
Reibwert-Schlupf Verläufe bei 45 °C und 2500 mm/s
8.100 BETRIEBSSTUNDEN OHNE
EINFLUSS AUF DEN WIRKUNGS-
GRAD DES TESTFLUIDS
Um den Einfluss der Rückvermischung beider Hydrauliköle auszuschließen,
wurde das hydraulische System mehrmals mit dem
Testfluid gespült. Nach jedem Spülvorgang wurde die Viskosität
des Fluids im Tank gemessen. Eine Übereinstimmung der
Frischölviskosität des Testöls und der Viskosität des Öls im Tank
wurde dabei angestrebt. Nach zwei Spülvorgängen und anschließender
Befüllung konnte sichergestellt werden, dass die Viskosität
des Testfluids im Tank der Maschine mit der des Frischöls
übereinstimmte. Die genauen Angaben zu den Hydraulikölen
sind in der Tabelle zusammengestellt.
Innerhalb der gesamten Testdauer von 8.100 Stunden wurden
insgesamt zehn Messungen durchgeführt. Während jeder Messsequenz
wurden alle drei Betriebszyklen jeweils separat angefahren.
Die Messung wurde durchgeführt, wenn die Beharrungstemperatur
erreicht worden war. Für jeden
Zyklus wurde der an beiden Pumpen anliegende
Druck, die Öltemperatur und die
06
im Betrieb abgenommene Leistung der
Pumpen gemessen. Der Druckverlauf
während eines Zyklus wird exemplarisch
für einen Zyklus mit der Dauer von 15 Sekunden
in Bild 01 dargestellt. Aus der
gleichzeitig am Pumpenantrieb gemessenen
elektrischen Leistung konnte der
Energiebedarf der Maschine für einen Arbeitszyklus
ermittelt werden. Die Steigerung
des Wirkungsgrades durch das Testfluid
wurde bestimmt, indem der mit dem
Testfluid gemessene Energiebedarf auf
den mit dem Referenzfluid gemessenen
Energiebedarf bezogen wurde. Ein exemplarischer
Vergleich der in einem Arbeitszyklus
verrichteten Arbeit und des Energiebedarfs
ist in den Bildern 02 und 03
dargestellt. Die hier dargestellten Werte
wurden unmittelbar vor und nach dem
Ölwechsel ermittelt.
In Bild 04 sind die Ergebnisse der Wirkungsgradsteigerungen
grafisch dargestellt.
Dem Diagramm kann entnommen
werden, dass die Messwerte während der
ersten 3.000 Betriebsstunden sehr gut reproduzierbar
sind und nur den zu erwartenden
Schwankungen unterliegen. Die
gemessene Effizienzsteigerung liegt hier
im Schnitt bei 2,5 % im kurzen Zyklus,
bei 4,3 % im mittleren Zyklus und bei
3,3 % im langen Zyklus. Nach ca. 3.500
Betriebsstunden wurden die Zyklusparameter
der Maschine verändert, weshalb
die Leistungsmessungen nicht mehr mit
der ursprünglichen Referenz vergleichbar
waren. Die Untersuchungen bis 8.100
Stunden konzentrierten sich nun auf
Ölanalysen, um eine eventuelle Veränderung
der Ölqualität erkennen zu können.
Ein Wechsel des über 8.100 Betriebsstunden
gealterten Fluids gegen frisches
Testfluid hat abschließend gezeigt, dass
die Ölalterung über diesem Zeitraum keinen Einfluss auf den
Wirkungsgrad hat. Die Werte des Energieverbrauchs im jeweiligen
Zyklus konnten mit einer Genauigkeit von +/-1 % reproduziert
werden.
2. BEGLEITENDE ANALYTIK DES
HYDRAULIKFLUIDS
Begleitend zu den Energieeffizienzmessungen wurden während
der Langzeitstudie regelmäßig Hydraulikölproben entnommen,
um die Viskosität, die Scherstabilität, den Reinheitsgrad und die
Reibungsparameter des Testfluids zu beurteilen.
In Bild 05 sind die Ergebnisse der Viskositätsmessungen des
Testfluids über 8.100 Stunden dargestellt. Die Viskositäten bei
40 °C und 100 °C bleiben über die gesamte Betriebszeit stabil und
verweisen auf eine ausgezeichnete Scherstabilität des Testfluids.
Für die Beurteilung der Reibungseigenschaften des Testfluids
wurden in einer sog. „Mini Traction Machine“ Reibwert-Schlupf
Kurven von vier Fluidmustern verglichen. Gemessen wurden das
Frischölmuster, ein Muster der Testbefüllung und jeweils ein
Muster des Testfluids nach 1.500 und nach 8.100 Betriebsstunden.
Die Reibwert-Schlupf Kurven wurden bei einer Kontaktflä-
Viskosität des Hydrauliköls über die Testdauer: Kein Scherverlust des HVLP Testfluids
32 O+P Fluidtechnik 2022/03 www.oup-fluidtechnik.de