Mechanische Prüfung von Hydraulikflüssigkeiten
Voraussetzung für den störungsfreien Betrieb eines Hydrauliksystems ist, daß das tribologische Eigenschaftsprofil der verwendeten Flüssigkeit auf die jeweilige Anwendung, deren typisches tribologisches Belastungskollektiv sowie die verwendeten hydrostatischen Maschinen abgestimmt ist, d.h. die physikalische und chemische Beschaffenheit der verwendeten Flüssigkeit muß deren hinreichende Schmierwirkung in allen für die Anwendung typischen Betriebszuständen garantieren können. Dieses Eigenschaftsprofil muß dem Anwender vor dem Feldeinsatz zugesichert werden können. Die verlässlichste Art, Anwendungseigenschaften von Hydraulikflüssigkeiten zu überprüfen, ist der Feldtest, d.h. die Anwendung der Flüssigkeiten in der Praxis unter Praxisbedingungen und über für die Praxis übliche Betriebszeiten. Ein solches Vorgehen ist sehr zeit- und kostenintensiv und deshalb nicht dazu geeignet, die dem Anwender im Feldeinsatz zugesicherten Flüssigkeitseigenschaften im Voraus im Rahmen der Flüssigkeitsentwicklung effizient zu ermitteln. Das führt zu dem Bedarf der Hersteller von Flüssigkeiten und Hydrauliksystem-Komponenten, die Tauglichkeit ihrer Produkte vor dem Feldeinsatz in Labortests festzustellen zu können. Ergebnisse der Labortests sind jedoch nur dann brauchbar, wenn in diesen Labortests die Realität genügend genau abgebildet wird. An der TU Hamburg-Harburg ist zur Prüfung der Schmierfähigkeit von Hydraulikflüssigkeiten ein neues Testverfahren und eine neue Testapparatur entwickelt worden. Der Test soll möglichst den Flügelzellenpumpentest nach DIN 51389 (bzw. DIN EN ISO 20763) ersetzen. Primäres Ziel der Entwicklung dieses Testverfahrens ist die bessere Abbildung der Gesamtheit der in Maschinen der Hydrostatik vorkommenden verschleißrelevanten tribologischen Effekte in einem einfach gestalteten Test, bei dem insbesondere auf einfache Prüfkörper Wert gelegt wird. Eine der wesentlichen hydraulikspezifischen Normen für die mechanische Prüfung von Hydraulikflüssigkeiten basiert auf der speziellen Maschinenbauform der Flügelzellenpumpe (DIN 51389). Andere Tests mit einfacheren Prüfaufbauten sind zuverlässig und liefern reproduzierbare Ergebnisse in den Feldern, für die sie entwickelt wurden, so z.B. der FZG-Test für Zahnräder und, eingeschränkt, der Test im Vier-Kugel-Apparat. Es stellt sich allerdings die Frage, ob diese Ergebnisse auf hydrostatische Maschinen unter realen Betriebsbedingungen übertragbar sind und ob durch solche Tests eine gesicherte Aussage über die Einsatzeignung von Hydraulikflüssigkeiten gemacht werden kann. Darum ist es üblich, auch auf Prüfständen Tests mit realen Maschinen durchzuführen. Eine für die mechanische Prüfung von Hydraulikflüssigkeiten geeignete Testeinrichtung muss in der Lage sein, die in den Maschinen der Hydrostatik auftretenden tribologischen Situationen abzubilden; gleichzeitig sollte sie möglichst einfach gestaltet sein, mit Prüfkörpern einfacher Geometrie arbeiten und mit niedrigen Kosten betreibbar sein. Die in den Vorläuferprojekten ¿Mechanische Prüfung von Hydraulikflüssigkeiten I+II¿ (DGMK-Vorhaben 514 und 514-1) entwickelte Prüfeinrichtung erfüllt diese Anforderungen im Wesentlichen. Die Untersuchung der Schmierfähigkeit von Hydraulikflüssigkeiten im Linienkontakt der MPH-Prüfeinrichtung hat gezeigt, dass sich mittels Reibungs-, Verschleiß- und Fressgrenzenbestimmung Flüssigkeiten verschiedener Schmierfähigkeit unterscheiden lassen. Die Untersuchung hat weiter gezeigt, dass die Einstellung der Prüfparameter Belastung und Geschwindigkeit im Linienkontakt beim Anfahren des Prüfstands und ihre Steigerung bis zur Nennbelastung und -geschwindigkeit wesentliche Auswirkungen auf den Tribokontakt haben und deshalb von Versuch zu Versuch sehr exakt reproduziert werden müssen. Die hohe Genauigkeit der Einhaltung der Versuchsrandbedingungen wurde durch eine konstruktive Optimierung des Prüfstands und durch die Entwicklung einer Software zur vollautomatischen Steuerung und Regelung der Prüfstandsparameter erreicht; diese Weiterentwicklung des MPH-Prüfstands war wesentlicher Bestandteil des DGMK-Vorhabens 610. Publikationen
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