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Das Lehrbuch vermittelt das wesentliche Grundlagenwissen, wobei insbesondere auf ölhydraulische Systeme eingegangen wird. "
Grundlagen, Komponenten und Systeme der Hydraulik.
Physikalischen Grundlagen, Funktionsweisen, die Konstruktion und die Anwendungsmöglichkeiten hydraulischer Bauelemente.
Hydraulik
Hydraulik
Seitenübersicht:
Hydraulik-Pumpe- Volumenstrom
- Gesamtwirkungsgrad
- Antriebsleistung
- Drehzahl
- Drehmoment
- Druck
Hydraulik-Motor
- Volumenstrom
- Antriebsleistung
- Drehzahl
- Drehmoment
Hydraulik-Zylinder
- Kolbenfläche
- Druckkraft
- Zugkraft
- Kolbengeschwindigkeit
- Zylindervolumen
- Hubzeit
Hydraulikkomponenten
- Differenzial-Zylinder
- Hydrospeicher
Volumenänderung
- Kompressibilitäts-Volumen bei Druckänderung
- Volumenzunahme von Hydraulikschläuchen
- Volumenänderung durch Temperaturdifferenz
- Druckerhöhung durch Temperaturzunahme
Hydrauliköl
- Dichteänderung
- Viskosität
- Ölsorten
Lecköl
- Lecköl flacher Spalt
- Lecköl konzentrischer Ringspalt
- Lecköl exzentrischer Ringspalt
Wärmehaushalt
- Öltemperatur
Leitungsabmessungen
- Minimaler Durchmesser Rohrleitung
- Rohrwandstärke
Nachstehende Formeln und Tabellen sind unverbindlich und sollen die überschlägige Auslegung eines Hydrauliksystems erleichtern.
Hydraulik-Pumpe
Volumenstrom Pumpe
Q = Volumenstrom (dm³/min)
V g = geometrisches Verdrängungsvolumen (cm³)
n = Pumpendrehzahl (1/min)
η v = volumetrischer Wirkungsgrad (-)
P = Pumpenleistung (kW)
p = Betriebsdruck Pumpenausgang (bar)
η ges = gesamt Wirkungsgrad (-)
V g = geometrisches Verdrängungsvolumen (cm³)
n = Pumpendrehzahl (1/min)
η v = volumetrischer Wirkungsgrad (-)
P = Pumpenleistung (kW)
p = Betriebsdruck Pumpenausgang (bar)
η ges = gesamt Wirkungsgrad (-)
Q = Volumenstrom (dm³/min)
V g = geometrisches Verdrängungsvolumen (cm³)
n = Pumpendrehzahl (1/min)
η v = volumetrischer Wirkungsgrad (-)
P = Pumpenleistung (kW)
p = Betriebsdruck Pumpenausgang (bar)
η ges = gesamt Wirkungsgrad (-)
V g = geometrisches Verdrängungsvolumen (cm³)
n = Pumpendrehzahl (1/min)
η v = volumetrischer Wirkungsgrad (-)
P = Pumpenleistung (kW)
p = Betriebsdruck Pumpenausgang (bar)
η ges = gesamt Wirkungsgrad (-)
Das geometrische Verdrängungsvolumen ist das Ölvolumen das bei einer Umdrehung der Antriebswelle geförderte wird.
Gesamtwirkungsgrad
η ges = gesamt Wirkungsgrad (-)
η v = volumetrischer Wirkungsgrad (-)
η hm = hydro-mechanischer Wirkungsgrad (-)
η v = volumetrischer Wirkungsgrad (-)
η hm = hydro-mechanischer Wirkungsgrad (-)
η ges = gesamt Wirkungsgrad (-)
η v = volumetrischer Wirkungsgrad (-)
η hm = hydro-mechanischer Wirkungsgrad (-)
η v = volumetrischer Wirkungsgrad (-)
η hm = hydro-mechanischer Wirkungsgrad (-)
Anhaltswerte für Gesamtwirkungsgrad verschiedener Zahnradpumpen und -motoren.
| Hydraulikpumpen | |
| Zahnradpumpe außenverzahnt | 0,5...0,9 |
| Zahnringpumpe innenverzahnt | 0,6...0,9 |
| Schraubenpumpe | 0,6...0,8 |
| Flügelzellenpumpe | 0,65..0,85 |
| Axialkolbenpumpe mit Taumelscheibe | 0,8...0,9 |
| Axialkolbenpumpe mit Schrägscheibe | 0,8...0,9 |
| Axialkolbenpumpe mit Schrägtrommel | 0,8...0,9 |
| Radialkolbenpumpe | 0,8...0,9 |
| Hydraulikmotoren | |
| Zahnradmotor | 0,85 |
| Zahnringmotor | 0,80 |
| Rollflügelmotor | 0,85 |
| Flügelzellenmotor | 0,85 |
| Axialkolbenmotor | 0,90 |
| Radialkolbenmotor | 0,90 |
Antriebsleistung Pumpe
P = Antriebsleistung (kW)
p = Betriebsdruck Pumpenausgang (bar)
Q = Volumenstrom (dm³/min)
η ges = gesamt Wirkungsgrad (-)
M = Drehmoment (Nm)
n = Pumpendrehzahl (1/min)
p = Betriebsdruck Pumpenausgang (bar)
Q = Volumenstrom (dm³/min)
η ges = gesamt Wirkungsgrad (-)
M = Drehmoment (Nm)
n = Pumpendrehzahl (1/min)
P = Antriebsleistung (kW)
p = Betriebsdruck Pumpenausgang (bar)
Q = Volumenstrom (dm³/min)
η ges = gesamt Wirkungsgrad (-)
M = Drehmoment (Nm)
n = Pumpendrehzahl (1/min)
p = Betriebsdruck Pumpenausgang (bar)
Q = Volumenstrom (dm³/min)
η ges = gesamt Wirkungsgrad (-)
M = Drehmoment (Nm)
n = Pumpendrehzahl (1/min)
Faustwert: Um mit einem Volumenstrom von Q = 1 l/min einen Betriebsdruck von p = 500 bar zu erreichen, ist eine Antriebsleistung von ca. 1 kW notwendig !
Drehzahl Pumpe
n = Pumpendrehzahl (1/min)
Q = Volumenstrom (dm³/min)
V g = geometrische Verdrängungsvolumen (cm³)
η ges = gesamt Wirkungsgrad (-)
Q = Volumenstrom (dm³/min)
V g = geometrische Verdrängungsvolumen (cm³)
η ges = gesamt Wirkungsgrad (-)
n = Pumpendrehzahl (1/min)
Q = Volumenstrom (dm³/min)
V g = geometrische Verdrängungsvolumen (cm³)
η ges = gesamt Wirkungsgrad (-)
Q = Volumenstrom (dm³/min)
V g = geometrische Verdrängungsvolumen (cm³)
η ges = gesamt Wirkungsgrad (-)
Drehmoment Pumpe
M = Drehmoment (Nm)
V g = geometrische Verdrängungsvolumen (cm³)
p = Betriebsdruck Pumpenausgang (bar)
η hm = hydro-mechanischer Wirkungsgrad (-)
V g = geometrische Verdrängungsvolumen (cm³)
p = Betriebsdruck Pumpenausgang (bar)
η hm = hydro-mechanischer Wirkungsgrad (-)
M = Drehmoment (Nm)
V g = geometrische Verdrängungsvolumen (cm³)
p = Betriebsdruck Pumpenausgang (bar)
η hm = hydro-mechanischer Wirkungsgrad (-)
V g = geometrische Verdrängungsvolumen (cm³)
p = Betriebsdruck Pumpenausgang (bar)
η hm = hydro-mechanischer Wirkungsgrad (-)
Druck Pumpe
p = Betriebsdruck Pumpenausgang (bar)
P = Antriebsleistung (kW)
η ges = gesamt Wirkungsgrad (-)
Q = Volumenstrom (dm³/min)
P = Antriebsleistung (kW)
η ges = gesamt Wirkungsgrad (-)
Q = Volumenstrom (dm³/min)
p = Betriebsdruck Pumpenausgang (bar)
P = Antriebsleistung (kW)
η ges = gesamt Wirkungsgrad (-)
Q = Volumenstrom (dm³/min)
P = Antriebsleistung (kW)
η ges = gesamt Wirkungsgrad (-)
Q = Volumenstrom (dm³/min)
Hydraulik-Motor
Volumenstrom Motor
Q = Volumenstrom (dm³/min)
V g = geometrische Verdrängungsvolumen (cm³)
n = Pumpendrehzahl (1/min)
η v = volumetrischer Wirkungsgrad (-)
V g = geometrische Verdrängungsvolumen (cm³)
n = Pumpendrehzahl (1/min)
η v = volumetrischer Wirkungsgrad (-)
Q = Volumenstrom (dm³/min)
V g = geometrische Verdrängungsvolumen (cm³)
n = Pumpendrehzahl (1/min)
η v = volumetrischer Wirkungsgrad (-)
V g = geometrische Verdrängungsvolumen (cm³)
n = Pumpendrehzahl (1/min)
η v = volumetrischer Wirkungsgrad (-)
Antriebsleistung Motor
P = Antriebsleistung (kW)
Δp =Differenzdruck (bar)
Q = Volumenstrom (dm³/min)
η ges = gesamt Wirkungsgrad (-)
p ein = Druck Eintritt (bar)
p aus = Druck Austritt (bar)
Δp =Differenzdruck (bar)
Q = Volumenstrom (dm³/min)
η ges = gesamt Wirkungsgrad (-)
p ein = Druck Eintritt (bar)
p aus = Druck Austritt (bar)
P = Antriebsleistung (kW)
Δp =Differenzdruck (bar)
Q = Volumenstrom (dm³/min)
η ges = gesamt Wirkungsgrad (-)
p ein = Druck Eintritt (bar)
p aus = Druck Austritt (bar)
Δp =Differenzdruck (bar)
Q = Volumenstrom (dm³/min)
η ges = gesamt Wirkungsgrad (-)
p ein = Druck Eintritt (bar)
p aus = Druck Austritt (bar)
Drehzahl Motor
n = Pumpendrehzahl (1/min)
Q = Volumenstrom (dm³/min)
V g = geometrische Verdrängungsvolumen (cm³)
η v = volumetrischer Wirkungsgrad (-)
Q = Volumenstrom (dm³/min)
V g = geometrische Verdrängungsvolumen (cm³)
η v = volumetrischer Wirkungsgrad (-)
n = Pumpendrehzahl (1/min)
Q = Volumenstrom (dm³/min)
V g = geometrische Verdrängungsvolumen (cm³)
η v = volumetrischer Wirkungsgrad (-)
Q = Volumenstrom (dm³/min)
V g = geometrische Verdrängungsvolumen (cm³)
η v = volumetrischer Wirkungsgrad (-)
Drehmoment Motor
M = Drehmoment (Nm)
Δp =Differenzdruck (bar)
V g = geometrische Verdrängungsvolumen (cm³)
η hm = hydro-mechanischer Wirkungsgrad (-)
Δp =Differenzdruck (bar)
V g = geometrische Verdrängungsvolumen (cm³)
η hm = hydro-mechanischer Wirkungsgrad (-)
M = Drehmoment (Nm)
Δp =Differenzdruck (bar)
V g = geometrische Verdrängungsvolumen (cm³)
η hm = hydro-mechanischer Wirkungsgrad (-)
Δp =Differenzdruck (bar)
V g = geometrische Verdrängungsvolumen (cm³)
η hm = hydro-mechanischer Wirkungsgrad (-)
nach oben
Hydraulik-Zylinder
Kolbenfläche
Druckseite
Zugseite
Zugseite
A D = Kolbenfläche Druckseite (cm²)
A Z = Kolbenfläche Zugseite (cm²)
d 1 = Durchmesser Kolben (mm)
d 2 = Durchmesser Stange (mm)
A Z = Kolbenfläche Zugseite (cm²)
d 1 = Durchmesser Kolben (mm)
d 2 = Durchmesser Stange (mm)
A D = Kolbenfläche Druckseite (cm²)
A Z = Kolbenfläche Zugseite (cm²)
d 1 = Durchmesser Kolben (mm)
d 2 = Durchmesser Stange (mm)
A Z = Kolbenfläche Zugseite (cm²)
d 1 = Durchmesser Kolben (mm)
d 2 = Durchmesser Stange (mm)
Druckkraft
Druckkraft einfach wirkender Zylinder
Druckkraft doppelt wirkender Zylinder
Druckkraft doppelt wirkender Zylinder
F D = Druckkraft (N)
p D = Öldruck Druckseite (bar)
p Z = Öldruck Zugseite (bar)
p Z ergibt sich durch Leitungs- und Ventilwiderstände des abfließenden Öls.
A D = Kolbenfläche Druckseite (cm²)
A Z = Kolbenfläche Zugseite (cm²)
η K = Wirkungsgrad Kolben (-)
F F = Federkraft bei einfach wirkendem Zylinder (N)
p D = Öldruck Druckseite (bar)
p Z = Öldruck Zugseite (bar)
p Z ergibt sich durch Leitungs- und Ventilwiderstände des abfließenden Öls.
A D = Kolbenfläche Druckseite (cm²)
A Z = Kolbenfläche Zugseite (cm²)
η K = Wirkungsgrad Kolben (-)
F F = Federkraft bei einfach wirkendem Zylinder (N)
F D = Druckkraft (N)
p D = Öldruck Druckseite (bar)
p Z = Öldruck Zugseite (bar)
p Z ergibt sich durch Leitungs- und Ventilwiderstände des abfließenden Öls.
A D = Kolbenfläche Druckseite (cm²)
A Z = Kolbenfläche Zugseite (cm²)
η K = Wirkungsgrad Kolben (-)
F F = Federkraft bei einfach wirkendem Zylinder (N)
p D = Öldruck Druckseite (bar)
p Z = Öldruck Zugseite (bar)
p Z ergibt sich durch Leitungs- und Ventilwiderstände des abfließenden Öls.
A D = Kolbenfläche Druckseite (cm²)
A Z = Kolbenfläche Zugseite (cm²)
η K = Wirkungsgrad Kolben (-)
F F = Federkraft bei einfach wirkendem Zylinder (N)
Zugkraft
Zugkraft doppelt wirkender Zylinder
F Z = Zugkraft (N)
p Z = Öldruck Zugseite (bar)
p D ergibt sich durch Leitungs- und Ventilwiderstände des abfließenden Öls.
A Z = Kolbenfläche Zugseite (cm²)
A D = Kolbenfläche Druckseite (cm²)
η K = Wirkungsgrad Kolben (-)
p Z = Öldruck Zugseite (bar)
p D ergibt sich durch Leitungs- und Ventilwiderstände des abfließenden Öls.
A Z = Kolbenfläche Zugseite (cm²)
A D = Kolbenfläche Druckseite (cm²)
η K = Wirkungsgrad Kolben (-)
F Z = Zugkraft (N)
p Z = Öldruck Zugseite (bar)
p D ergibt sich durch Leitungs- und Ventilwiderstände des abfließenden Öls.
A Z = Kolbenfläche Zugseite (cm²)
A D = Kolbenfläche Druckseite (cm²)
η K = Wirkungsgrad Kolben (-)
p Z = Öldruck Zugseite (bar)
p D ergibt sich durch Leitungs- und Ventilwiderstände des abfließenden Öls.
A Z = Kolbenfläche Zugseite (cm²)
A D = Kolbenfläche Druckseite (cm²)
η K = Wirkungsgrad Kolben (-)
Kolbengeschwindigkeit
Kolbengeschwindigkeit ausfahren
Kolbengeschwindigkeit einfahren
Kolbengeschwindigkeit einfahren
v aus = Kolbengeschwindigkeit ausfahren (cm/s)
v ein = Kolbengeschwindigkeit einfahren (cm/s)
Q = Volumenstrom (cm³/s)
A D = Kolbenfläche Druckseite (cm²)
A Z = Kolbenfläche Zugseite (cm²)
v ein = Kolbengeschwindigkeit einfahren (cm/s)
Q = Volumenstrom (cm³/s)
A D = Kolbenfläche Druckseite (cm²)
A Z = Kolbenfläche Zugseite (cm²)
v aus = Kolbengeschwindigkeit ausfahren (cm/s)
v ein = Kolbengeschwindigkeit einfahren (cm/s)
Q = Volumenstrom (cm³/s)
A D = Kolbenfläche Druckseite (cm²)
A Z = Kolbenfläche Zugseite (cm²)
v ein = Kolbengeschwindigkeit einfahren (cm/s)
Q = Volumenstrom (cm³/s)
A D = Kolbenfläche Druckseite (cm²)
A Z = Kolbenfläche Zugseite (cm²)
Zylindervolumen
Zylindervolumen Druckseite
Zylindervolumen Zugseite
Zylindervolumen Zugseite
V D = Zylindervolumen Druckseite (cm³)
V Z = Zylindervolumen Zugseite (cm³)
A D = Kolbenfläche Druckseite (cm²)
A Z = Kolbenfläche Zugseite (cm²)
h = Kolbenhub (cm)
V Z = Zylindervolumen Zugseite (cm³)
A D = Kolbenfläche Druckseite (cm²)
A Z = Kolbenfläche Zugseite (cm²)
h = Kolbenhub (cm)
V D = Zylindervolumen Druckseite (cm³)
V Z = Zylindervolumen Zugseite (cm³)
A D = Kolbenfläche Druckseite (cm²)
A Z = Kolbenfläche Zugseite (cm²)
h = Kolbenhub (cm)
V Z = Zylindervolumen Zugseite (cm³)
A D = Kolbenfläche Druckseite (cm²)
A Z = Kolbenfläche Zugseite (cm²)
h = Kolbenhub (cm)
Hubzeit
Hubzeit ausfahren
Hubzeit einfahren
Hubzeit einfahren
t h,aus = Hubzeit ausfahren (s)
t h,ein = Hubzeit einfahren (s)
V D = Zylindervolumen Druckseite (cm³)
V Z = Zylindervolumen Zugseite (cm³)
Q = Volumenstrom (cm³/s)
t h,ein = Hubzeit einfahren (s)
V D = Zylindervolumen Druckseite (cm³)
V Z = Zylindervolumen Zugseite (cm³)
Q = Volumenstrom (cm³/s)
t h,aus = Hubzeit ausfahren (s)
t h,ein = Hubzeit einfahren (s)
V D = Zylindervolumen Druckseite (cm³)
V Z = Zylindervolumen Zugseite (cm³)
Q = Volumenstrom (cm³/s)
t h,ein = Hubzeit einfahren (s)
V D = Zylindervolumen Druckseite (cm³)
V Z = Zylindervolumen Zugseite (cm³)
Q = Volumenstrom (cm³/s)
nach oben
Hydraulik-Komponenten
Differenzial-Zylinder
p D = Öldruck Druckseite (bar)
p Z = Öldruck Zugseite (bar)
F D = Druckkraft (N)
F Z = Zugkraft (N)
A D = Kolbenfläche Druckseite (cm³)
A Z = Kolbenfläche Zugseite (cm³)
Q D =Volumenstrom Druckseite (cm³/min)
Q Z =Volumenstrom Zugseite (cm³/min)
v aus = Geschwindigkeit Druckseite (cm/s)
v ein = Geschwindigkeit Zugseite (cm/s)
p Z = Öldruck Zugseite (bar)
F D = Druckkraft (N)
F Z = Zugkraft (N)
A D = Kolbenfläche Druckseite (cm³)
A Z = Kolbenfläche Zugseite (cm³)
Q D =Volumenstrom Druckseite (cm³/min)
Q Z =Volumenstrom Zugseite (cm³/min)
v aus = Geschwindigkeit Druckseite (cm/s)
v ein = Geschwindigkeit Zugseite (cm/s)
p D = Öldruck Druckseite (bar)
p Z = Öldruck Zugseite (bar)
F D = Druckkraft (N)
F Z = Zugkraft (N)
A D = Kolbenfläche Druckseite (cm³)
A Z = Kolbenfläche Zugseite (cm³)
Q D =Volumenstrom Druckseite (cm³/min)
Q Z =Volumenstrom Zugseite (cm³/min)
v aus = Geschwindigkeit Druckseite (cm/s)
v ein = Geschwindigkeit Zugseite (cm/s)
p Z = Öldruck Zugseite (bar)
F D = Druckkraft (N)
F Z = Zugkraft (N)
A D = Kolbenfläche Druckseite (cm³)
A Z = Kolbenfläche Zugseite (cm³)
Q D =Volumenstrom Druckseite (cm³/min)
Q Z =Volumenstrom Zugseite (cm³/min)
v aus = Geschwindigkeit Druckseite (cm/s)
v ein = Geschwindigkeit Zugseite (cm/s)
Hydrospeicher
Hydrospeicher werden zur Deckung eines bestimmten, plötzlich auftretenden Volumenstrombedarfs (schnelle, adiabate Zustandsänderung), zum Leckölausgleich bzw. zur Schwingungsdämpfung (langsame, isotherme Zustandsänderung) verwendet.
ΔV = Nutzvolumen (dm³)
V 0 = Speichergröße (dm³)
p 0 = Gasfülldruck (bar)
p 1 = min. Betriebsdruck (bar)
p 2 = max. Betriebsdruck (bar)
K = 1,4 - adiabatische Verdichtung
K = 1,0 - isotherme Verdichtung
V 0 = Speichergröße (dm³)
p 0 = Gasfülldruck (bar)
p 1 = min. Betriebsdruck (bar)
p 2 = max. Betriebsdruck (bar)
K = 1,4 - adiabatische Verdichtung
K = 1,0 - isotherme Verdichtung
ΔV = Nutzvolumen (dm³)
V 0 = Speichergröße (dm³)
p 0 = Gasfülldruck (bar)
p 1 = min. Betriebsdruck (bar)
p 2 = max. Betriebsdruck (bar)
K = 1,4 - adiabatische Verdichtung
V 0 = Speichergröße (dm³)
p 0 = Gasfülldruck (bar)
p 1 = min. Betriebsdruck (bar)
p 2 = max. Betriebsdruck (bar)
K = 1,4 - adiabatische Verdichtung
Volumenänderung
Kompressibilitäts-Volumen bei Druckänderung
Wird Hydrauliköl unter Druck gesetzt, so verringert sich sein Volumen,
dadurch muß bei einem Druckanstieg ein zusätzliches Volumen zur Verfügung gestellt werden.
Bei der Berechnung des Kompressibilitäts-Volumen ist das Gesamtvolumen vom Druckerzeuger bis zu den Hydraulikzylinder zu addieren.
ΔV Κ = Kompressibilitäts-Volumen (cm³)
V ges = gesamter Ölvolumen (cm³)
Δp = Druckanstieg (bar)
β = Kompressibilitäts-Faktor (1/bar)
Für Hydrauliköl beträgt β ca. 70*10-6 (1/bar)
V ges = gesamter Ölvolumen (cm³)
Δp = Druckanstieg (bar)
β = Kompressibilitäts-Faktor (1/bar)
Für Hydrauliköl beträgt β ca. 70*10-6 (1/bar)
ΔV Κ = Kompressibilitäts-Volumen (cm³)
V ges = gesamter Ölvolumen (cm³)
Δp = Druckanstieg (bar)
β = Kompressibilitäts-Faktor (1/bar)
Für Hydrauliköl beträgt β ca. 70*10-6 (1/bar)
V ges = gesamter Ölvolumen (cm³)
Δp = Druckanstieg (bar)
β = Kompressibilitäts-Faktor (1/bar)
Für Hydrauliköl beträgt β ca. 70*10-6 (1/bar)
Einen starken Einfluss auf die Kompressibilität haben gelöste Gase (Lufteinschluss).
So gilt näherungsweise:
β = 62...70 * 10-6 (1/bar) für luftfreie Mineralöle
β = 80...100 * 10-6 (1/bar) für lufthaltige Mineralöle
Volumenzunahme bei Hydraulikschläuchen
V S = Volumenzunahme Schlauchleitung (cm³)
V sp = spezifische Volumenzunahme (cm³/(m*bar))
L S = Schlauchlänge (m)
Δp = Druckanstieg (bar)
V sp = spezifische Volumenzunahme (cm³/(m*bar))
L S = Schlauchlänge (m)
Δp = Druckanstieg (bar)
V S = Volumenzunahme Schlauchleitung (cm³)
V sp = spezifische Volumenzunahme (cm³/(m*bar))
L S = Schlauchlänge (m)
Δp = Druckanstieg (bar)
V sp = spezifische Volumenzunahme (cm³/(m*bar))
L S = Schlauchlänge (m)
Δp = Druckanstieg (bar)
Richtwerte für die spezifische Volumenzunahme in Abhängigkeit des Nenndurchmessers:
| Nennweite - DN (mm) | Spez. Volumenzunahme Vsp (cm³/(m*bar)) |
| 6 | 0,010 |
| 10 | 0,015 |
| 13 | 0,025 |
| 16 | 0,035 |
| 20 | 0,050 |
Volumenänderung bei Temperaturdifferenz
V T = Volumenänderung bei Temperaturdifferenz (cm³)
V ges = gesamtes Ölvolumen (cm³)
α = Wärme-Ausdehnungskoeffizient (1/K)
Für Hydrauliköl beträgt α ca. 0,67*10-3 (1/K)
Δt = Temperaturdifferenz (K)
V ges = gesamtes Ölvolumen (cm³)
α = Wärme-Ausdehnungskoeffizient (1/K)
Für Hydrauliköl beträgt α ca. 0,67*10-3 (1/K)
Δt = Temperaturdifferenz (K)
V T = Volumenänderung bei Temperaturdifferenz (cm³)
V ges = gesamtes Ölvolumen (cm³)
α = Wärme-Ausdehnungskoeffizient (1/K)
Für Hydrauliköl beträgt α ca. 0,67*10-3 (1/K)
Δt = Temperaturdifferenz (K)
V ges = gesamtes Ölvolumen (cm³)
α = Wärme-Ausdehnungskoeffizient (1/K)
Für Hydrauliköl beträgt α ca. 0,67*10-3 (1/K)
Δt = Temperaturdifferenz (K)
Eine Temperaturerhöhung von 15°C bewirkt eine Volumenerhöhung von ca. 1%.
Wärme-Ausdehnungskoeffizient
| Ölsorte | Wärme Ausdehnungskoeffizient (1/K) |
| Mineralöl | 0,65*10-3 |
| Hydrauliköl HL | 0,67*10-3 |
| Hydrauliköl HFC | 0,70*10-3 |
| Hydrauliköl HFD | 0,75*10-3 |
Druckzunahme durch Temperaturerhöhung
In einem geschlossenen hydraulischen System steht jedoch kein Raum zur Volumenvergrößerung zur Verfügung. Das Hydraulikmedium wird entsprechend dem Kompressibilitäts-Faktor komprimiert und eine Druckerhöhung von Δp ist die Folge.
Δp = Druckerhöhung (bar)
α = Wärme-Ausdehnungskoeffizient (1/K)
Für Hydrauliköl beträgt α ca. 0,67*10-3 (1/K)
β = Kompressibilitäts-Faktor (1/bar)
Für Hydrauliköl beträgt β ca. 70*10-6 (1/bar)
Δt = Temperaturdifferenz (K)
α = Wärme-Ausdehnungskoeffizient (1/K)
Für Hydrauliköl beträgt α ca. 0,67*10-3 (1/K)
β = Kompressibilitäts-Faktor (1/bar)
Für Hydrauliköl beträgt β ca. 70*10-6 (1/bar)
Δt = Temperaturdifferenz (K)
Δp = Druckerhöhung (bar)
α = Wärme-Ausdehnungskoeffizient (1/K)
Für Hydrauliköl beträgt α ca. 0,67*10-3 (1/K)
β = Kompressibilitäts-Faktor (1/bar)
Für Hydrauliköl beträgt β ca. 70*10-6 (1/bar)
Δt = Temperaturdifferenz (K)
α = Wärme-Ausdehnungskoeffizient (1/K)
Für Hydrauliköl beträgt α ca. 0,67*10-3 (1/K)
β = Kompressibilitäts-Faktor (1/bar)
Für Hydrauliköl beträgt β ca. 70*10-6 (1/bar)
Δt = Temperaturdifferenz (K)
Eine Temperaturerhöhung von 1°C bewirkt eine Druckerhöhung von ca. 10 bar.
nach obenHydrauliköl
Dichteänderung von Hydrauliköl
Die Dichte nimmt mit der Temperatur ab und mit dem Druck zu.
Dichteänderung durch Temperatur
Dichteänderung durch Druck
Dichteänderung durch Druck und Temperatur
Dichteänderung durch Druck
Dichteänderung durch Druck und Temperatur
ρ t = Dichte bei Temperatur t und Luftdruck (kg/dm³)
ρ p = Dichte bei Druckdifferenz Δp (kg/dm³)
ρ 15 = Dichte bei 15°C (kg/dm³)
α = Wärmeausdehnungs-Koeffizient (1/K)
β = Kompressibilitäts-Faktor (1/bar)
t = Temperatur (°C)
Δp = Druckdifferenz (bar)
ρ p = Dichte bei Druckdifferenz Δp (kg/dm³)
ρ 15 = Dichte bei 15°C (kg/dm³)
α = Wärmeausdehnungs-Koeffizient (1/K)
β = Kompressibilitäts-Faktor (1/bar)
t = Temperatur (°C)
Δp = Druckdifferenz (bar)
ρ t = Dichte bei Temperatur t und Luftdruck (kg/dm³)
ρ p = Dichte bei Druckdifferenz Δp (kg/dm³)
ρ 15 = Dichte bei 15°C (kg/dm³)
α = Wärmeausdehnungs-Koeffizient (1/K)
β = Kompressibilitäts-Faktor (1/bar)
t = Temperatur (°C)
Δp = Druckdifferenz (bar)
ρ p = Dichte bei Druckdifferenz Δp (kg/dm³)
ρ 15 = Dichte bei 15°C (kg/dm³)
α = Wärmeausdehnungs-Koeffizient (1/K)
β = Kompressibilitäts-Faktor (1/bar)
t = Temperatur (°C)
Δp = Druckdifferenz (bar)
Viskosität von Hydrauliköl
Die Viskosität ist ein Maß für den Fließwiderstand, die Fließfähigkeit bzw. die Zähigkeit.
Sie ist ein Maß für die innere Reibung einer Flüssigkeit.
Mit stark steigendem Druck nimmt die Viskosität zu.
Die Druckabhängigkeit der Viskosität ist vom Grundöl und der Additivierung abhängig.
Kinematische Viskosität
Dynamische Viskosität
Umrechnung aus Englergrad
Dynamische Viskosität
Umrechnung aus Englergrad
ν = Kinematische Viskosität (m²/s)
η = Dynamische Viskosität (Ns/m²)
ρ = Dichte (kg/m³)
°E = Englergrad (°E) - Einheit heute nicht mehr zulässig
η = Dynamische Viskosität (Ns/m²)
ρ = Dichte (kg/m³)
°E = Englergrad (°E) - Einheit heute nicht mehr zulässig
ν = Kinematische Viskosität (m²/s)
η = Dynamische Viskosität (Ns/m²)
ρ = Dichte (kg/m³)
°E = Englergrad (°E) - Einheit heute nicht mehr zulässig
η = Dynamische Viskosität (Ns/m²)
ρ = Dichte (kg/m³)
°E = Englergrad (°E) - Einheit heute nicht mehr zulässig
Viskosität bei Mischungsverhältnis [1]
Bei Mischung zweier Öl mit verschiedener Viskosität, kann nach folgender Erfahrungsformel die Viskosität berechnet werden.
Pa s = Dynamische Viskosität Mischung (Ns/m²)
Pa s1 = Dynamische Viskosität Sorte 1 (Ns/m²)
Pa s2 = Dynamische Viskosität Sorte 2 (Ns/m²)
a = Prozentanteil Sorte 1 (%)
b = Prozentanteil Sorte 2 (%)
α = Mischungsfaktor (-)
Pa s1 = Dynamische Viskosität Sorte 1 (Ns/m²)
Pa s2 = Dynamische Viskosität Sorte 2 (Ns/m²)
a = Prozentanteil Sorte 1 (%)
b = Prozentanteil Sorte 2 (%)
α = Mischungsfaktor (-)
| a (%) | b (%) | α - Mischungsfaktor |
| 10 | 90 | 6,7 |
| 20 | 80 | 13,1 |
| 30 | 70 | 17,9 |
| 40 | 60 | 22,1 |
| 50 | 50 | 25,5 |
| 60 | 40 | 27,9 |
| 70 | 30 | 28,2 |
| 80 | 20 | 25,0 |
| 90 | 10 | 17,0 |
Pa s = Dynamische Viskosität Mischung (Ns/m²)
Pa s1 = Dynamische Viskosität Sorte 1 (Ns/m²)
Pa s2 = Dynamische Viskosität Sorte 2 (Ns/m²)
a = Prozentanteil Sorte 1 (%)
b = Prozentanteil Sorte 2 (%)
α = Mischungsfaktor (-)
Pa s1 = Dynamische Viskosität Sorte 1 (Ns/m²)
Pa s2 = Dynamische Viskosität Sorte 2 (Ns/m²)
a = Prozentanteil Sorte 1 (%)
b = Prozentanteil Sorte 2 (%)
α = Mischungsfaktor (-)
| a (%) | b (%) | α - Mischungsfaktor |
| 10 | 90 | 6,7 |
| 20 | 80 | 13,1 |
| 30 | 70 | 17,9 |
| 40 | 60 | 22,1 |
| 50 | 50 | 25,5 |
| 60 | 40 | 27,9 |
| 70 | 30 | 28,2 |
| 80 | 20 | 25,0 |
| 90 | 10 | 17,0 |
Literatur:
[1] T.Krist - Hydraulik Fluidtechnik
Sorten von Hydraulikölen
| Ölsorte | Beschreibung | Bemerkung |
| Hydrauliköl HL (DIN 51524 T1) | Mit Zusatz für Korrosionsschutz und Alterungsbeständigkeit | Nicht für hochbeanspruchte Hydraulikelemente geignet. |
| Hydrauliköl HLP (DIN 51524 T2) | wie HL mit zusätzlichem Verschleißschutz | HLP 22 für 10...40°C HLP 32 für 15...50°C HLP 46 für 20...60°C |
| Hydrauliköl HLPV (DIN 51524 T3) | wie HLP mit erhöhtem Visikositätsindex | |
| unlegierte Öle H (DIN 51517 T1) | Mineralöl ohne Zusätze | Geringe Schmierfähigkeit |
| Schwerentflammbare Öle nach DIN 51502 | ||
| HFA | Öl in Wasser Emulsion | Weniger geeignet max. Druck 150 bar max. Temperatur 60. °C |
| HFB | Wasser in Öl Emulsion | Weniger geeignet max. Druck 200 bar max. Temperatur 60. °C |
| HFC | Wässrige Poly-Glycollösung | Gut geeignet mit NBR oder FKM Dichtungen max. Druck 200 bar max. Temperatur 60. °C |
| HFD | Wasserfreie Flüssigkeit ähnlichen Eigenschaften wie Mineralöl | Gut geeignet nur mit FKM Dichtungen max. Druck 500 bar max. Temperatur 150. °C |
| Umweltverträgliche Druckflüssigkeiten | ||
| Native Öl HETG wie Rapsöl, Sonnenblumenöl | Flüssigkeit auf Basis von natürlichen Ölen | Wenig geeignet, neigen bei höheren Temperaturen zum Verkleben |
| Ployäthylenglykole HEPG | Flüssigkeit auf der Basis von Ployäthylenglykole Eigenschaften wie Mineralöl | Allgemein geeignet |
| Syntetische Ester HEES Polyester, Dister, Carbonsäureester |
Flüssigkeit auf der Basis von syntetischen Estern | Allgemein geeignet |
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Lecköl
Leckölvolumenstrom flacher Spalt
Q S = Leckölstrom (m³/s)
b = Spaltbreite (m)
h = Spalthöhe (m)
Δp = Druckdifferenz (Pa = N/m²)
ν = kinematische Viskosität (m²/s)
ρ = Dichte (kg/m³)
l = Spaltlänge (m)
b = Spaltbreite (m)
h = Spalthöhe (m)
Δp = Druckdifferenz (Pa = N/m²)
ν = kinematische Viskosität (m²/s)
ρ = Dichte (kg/m³)
l = Spaltlänge (m)
Q S = Leckölstrom (m³/s)
b = Spaltbreite (m)
h = Spalthöhe (m)
Δp = Druckdifferenz (Pa = N/m²)
ν = kinematische Viskosität (m²/s)
ρ = Dichte (kg/m³)
l = Spaltlänge (m)
b = Spaltbreite (m)
h = Spalthöhe (m)
Δp = Druckdifferenz (Pa = N/m²)
ν = kinematische Viskosität (m²/s)
ρ = Dichte (kg/m³)
l = Spaltlänge (m)
Leckölvolumenstrom konzentrischer Ringspalt
Q Rk = Leckölstrom (m³/s)
d m = Mittl. Spaltdurchmesser (m)
Δr = Spaltmaß (m)
Δp = Druckdifferenz (Pa = N/m²)
ν = kinematische Viskosität (m²/s)
ρ = Dichte (kg/m³)
l = Spaltlänge (m)
d m = Mittl. Spaltdurchmesser (m)
Δr = Spaltmaß (m)
Δp = Druckdifferenz (Pa = N/m²)
ν = kinematische Viskosität (m²/s)
ρ = Dichte (kg/m³)
l = Spaltlänge (m)
Q Rk = Leckölstrom (m³/s)
d m = Mittl. Spaltdurchmesser (m)
Δr = Spaltmaß (m)
Δp = Druckdifferenz (Pa = N/m²)
ν = kinematische Viskosität (m²/s)
ρ = Dichte (kg/m³)
l = Spaltlänge (m)
d m = Mittl. Spaltdurchmesser (m)
Δr = Spaltmaß (m)
Δp = Druckdifferenz (Pa = N/m²)
ν = kinematische Viskosität (m²/s)
ρ = Dichte (kg/m³)
l = Spaltlänge (m)
Leckölvolumenstrom exzentrischer Ringspalt
Q Re = Leckölstrom (m³/s)
d = Wellendurchmesser (m)
Δr = Spaltmaß (m)
Δp = Druckdifferenz (Pa = N/m²)
ν = kinematische Viskosität (m²/s)
ρ = Dichte (kg/m³)
l = Spaltlänge (m)
e = Exzentrizität (m)
d = Wellendurchmesser (m)
Δr = Spaltmaß (m)
Δp = Druckdifferenz (Pa = N/m²)
ν = kinematische Viskosität (m²/s)
ρ = Dichte (kg/m³)
l = Spaltlänge (m)
e = Exzentrizität (m)
Q Re = Leckölstrom (m³/s)
d = Wellendurchmesser (m)
Δr = Spaltmaß (m)
Δp = Druckdifferenz (Pa = N/m²)
ν = kinematische Viskosität (m²/s)
ρ = Dichte (kg/m³)
l = Spaltlänge (m)
e = Exzentrizität (m)
d = Wellendurchmesser (m)
Δr = Spaltmaß (m)
Δp = Druckdifferenz (Pa = N/m²)
ν = kinematische Viskosität (m²/s)
ρ = Dichte (kg/m³)
l = Spaltlänge (m)
e = Exzentrizität (m)
Wärmehaushalt
Öltemperatur
Die hydraulischen Leistungsverluste in einer Hydraulikanlage werden vom Öl und den Anlagenkomponenten in Form einer Temperaturerhöhung gespeichert und teilweise über die Oberfläche der Anlage an die Umgebung abgegeben. Sie können überschlägig mit 20 - 30% der zugeführten Leistung angegeben werden oder über den Gesamtwirkungsgrad errechnet werden.
Überschlägige Verlustleistung
Überschlägige max. Öltemperatur
Überschlägige max. Öltemperatur
P V = Verlustleistung (kW)
P hydr = Hydraulische Leistung (kW)
t Luft = Temperatur Umgebungsluft (°C)
A = Anlagenoberfläche (Behälter, Rohre ..) (m²)
c = Konstante für Wärmeübergang (-)
c ≈ 7,5 - frei umströmte Oberfläche
c ≈ 12,0 - schlechte Luftzirkulation
c ≈ 4,0 - Luftstrom v ≈ 2 m/s
c ≈ 0,5 - Wasserkühler
P hydr = Hydraulische Leistung (kW)
t Luft = Temperatur Umgebungsluft (°C)
A = Anlagenoberfläche (Behälter, Rohre ..) (m²)
c = Konstante für Wärmeübergang (-)
c ≈ 7,5 - frei umströmte Oberfläche
c ≈ 12,0 - schlechte Luftzirkulation
c ≈ 4,0 - Luftstrom v ≈ 2 m/s
c ≈ 0,5 - Wasserkühler
P V = Verlustleistung (kW)
P hydr = Hydraulische Leistung (kW)
t Luft = Temperatur Umgebungsluft (°C)
A = Anlagenoberfläche (Behälter, Rohre ..) (m²)
c = Konstante für Wärmeübergang (-)
c ≈ 7,5 - frei umströmte Oberfläche
c ≈ 12,0 - schlechte Luftzirkulation
c ≈ 4,0 - Luftstrom v ≈ 2 m/s
c ≈ 0,5 - Wasserkühler
P hydr = Hydraulische Leistung (kW)
t Luft = Temperatur Umgebungsluft (°C)
A = Anlagenoberfläche (Behälter, Rohre ..) (m²)
c = Konstante für Wärmeübergang (-)
c ≈ 7,5 - frei umströmte Oberfläche
c ≈ 12,0 - schlechte Luftzirkulation
c ≈ 4,0 - Luftstrom v ≈ 2 m/s
c ≈ 0,5 - Wasserkühler
Leitungsabmessungen
Minimaler Durchmesser Rohr- und Schlauchleitung
d min = Minimaler Durchmesser (mm)
Q = Volumenstrom (cm³/s)
v = Strömungsgeschwindigkeit (m/s)
Q = Volumenstrom (cm³/s)
v = Strömungsgeschwindigkeit (m/s)
d min = Minimaler Durchmesser (mm)
Q = Volumenstrom (cm³/s)
v = Strömungsgeschwindigkeit (m/s)
Q = Volumenstrom (cm³/s)
v = Strömungsgeschwindigkeit (m/s)
Anhaltswerte für max. Strömungsgeschwindigkeiten in der Rohrleitung:
- Druckleitungen 5 m/s
- Rücklaufleitungen 2 m/s
- Saugleitungen 1,2 m/s
Rohrwandstärke
Zulässiger Druck für nahtlose Präzisionsstahlrohre (DIN 2391)
| Außen- durchmesser da (mm) | zul. Druck p (bar) bei Wandstärke s (mm) | ||||||||
| 0,5 | 0,75 | 1,0 | 1,5 | 2,0 | 2,5 | 3,0 | 4,0 | 5,0 | |
| 4,0 | 204 | 368 | 613 | - | - | - | - | - | - |
| 5,0 | - | 262 | 408 | - | - | - | - | - | - |
| 6,0 | - | - | 306 | 613 | 1220 | 1800 | - | - | - |
| 8,0 | - | - | 233 | 420 | 700 | 1165 | - | - | - |
| 10,0 | - | - | 175 | 300 | 467 | 700 | - | - | - |
| 12,0 | - | - | 140 | 233 | 350 | 500 | - | - | - |
| 14,0 | - | - | 132 | 214 | 315 | 413 | 558 | - | - |
| 15,0 | - | - | 120 | 196 | 286 | 372 | 496 | - | - |
| 16,0 | - | - | 112 | 180 | 262 | 338 | 446 | - | - |
| 18,0 | - | - | 98 | 156 | 225 | 286 | 372 | - | - |
| 20,0 | - | - | - | 140 | 196 | 248 | 320 | 496 | - |
| 22,0 | - | - | - | 124 | 175 | 220 | 280 | - | - |
| 25,0 | - | - | - | 106 | 150 | 186 | 235 | 350 | 495 |
| 28,0 | - | - | - | 95 | 130 | - | 203 | 298 | 412 |
| 30,0 | - | - | - | 86 | 120 | 148 | 185 | 270 | 372 |
| 35,0 | - | - | - | - | 102 | - | 154 | 220 | 298 |
| 38,0 | - | - | - | - | - | 112 | 140 | 198 | - |
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