31.07.2015, 00:00

Praxisnahes Bewertungsverfahren

Fluid-Rating sichert Verfügbarkeit von Hydrauliksystemen

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Ausgabe: Allgemeine Bauzeitung 31/2015

LOHR AM MAIN (ABZ). - In den vergangenen Jahren hat die Hydraulik ihre Leistungsfähigkeit nochmals deutlich gesteigert. Das stellt auch höhere Anforderungen an die eingesetzten Hydraulikflüssigkeiten, denn sie spielen eine entscheidende Rolle für den Verschleiß von Hydraulikkomponenten. Nicht immer berücksichtigen die aktuellen Normen für Druckflüssigkeiten die Leistungssteigerung der Hydraulik. Auch Hydraulikflüssigkeiten, die die Mindestanforderungen der Normen erfüllen, können bereits nach relativ kurzer Betriebszeit in modernen Pumpen und Motorenzu erheblichem Verschleiß bis hin zum Ausfall führen. Bosch Rexroth bietet jetzt Schmierstoff- und Additiv-Herstellern ein Fluid Rating an, das die Hydraulikflüssigkeiten unter realistischen Einsatzbedingungen auf ihre Eignung testet.

In der Hydraulik ist die Beanspruchung und Leistungsfähigkeit deutlich gestiegen. Das Leistungsgewicht hat sich bspw. bei Axialkolbenpumpen und -motoren in den vergangenen Jahrzehnten mehr als verdoppelt. Darüber hinaus ist das Druckniveau in zahlreichen Anwendungen erheblich gestiegen. Diese Leistungssteigerung beansprucht die eingesetzten Hydraulikflüssigkeiten deutlich mehr als früher. Die Hydraulikflüssigkeiten in Kombination mit den Betriebsbedingungen haben entscheidenden Einfluss auf das Verschleißverhalten und damit die Lebensdauer der Hydraulikkomponenten.

Die derzeit gültigen Mindestanforderungen in den entsprechenden Normen DIN 51524 für Hydraulikflüssigkeiten auf Basis von Mineralölen, ISO 15380 für umweltverträgliche Hydraulikflüssigkeiten sowie die ISO 12922 für schwerentflammbare Hydraulikflüssigkeiten, spiegeln diese höheren Beanspruchungen aber nicht wider. Bislang können sich Maschinenhersteller bei der Fluidauswahl aber nur auf die Angaben der Fluidhersteller stützen, und mit Trial & Error die geeigneten Flüssigkeiten auswählen. Ein Fehlgriff hier, und es drohen Maschinenstillstände und hohe Gewährleistungsansprüche.

Über die Jahre hinweg hat Bosch Rexroth in ausgiebigen Tests eine breite Spanne unterschiedlichster Erfahrungen gesammelt. So führte z.B. ein den Mindestanforderungen der Norm entsprechendes Fluid bereits nach weniger als 100 Bh zu deutlichem Verschleiß in Pumpen und Motoren.

Beim Einsatz alternativ ausgewählter und ebenfalls der Norm entsprechenden Hydraulikflüssigkeiten, war dagegen auch nach 500 Bh bei identischen Pumpen und Motoren keine Verschlechterung des Zustands der Bauteile zu erkennen.

"Die Mindestanforderungen der Normen sind wenig aussagekräftig für moderne Hydraulikanwendungen", so Karl-Heinz Blum. Er ist mit seinem Team bei Bosch Rexroth für die Bewertung von Hydraulikflüssigkeiten zuständig. Auf Basis der internen Versuchsreihen entwickelte er ein neues, wissenschaftlich basiertes und standardisiertes Fluid-Bewertungsverfahren, einschließlich eines intern genormten Praxistests mit mehreren hundert Betriebsstunden unter verschiedenen Bedingungen. Damit testet Rexroth praxisnah das Verhalten von Fluiden und die Wechselwirkungen mit den Kernkomponenten Pumpen und Motoren. Es eignet sich für alle Hydraulikmedien auf Mineralölbasis und artverwandten Kohlenwasserstoffen, umweltverträgliche Medien sowie schwer entflammbare, wasserfreie Hydraulikflüssigkeiten. Dieses als Fluid-Rating bezeichnete Verfahren können Hersteller von Schmierstoffen und Additiven nutzen, um die Leistungsfähigkeit ihrer Hydraulikflüssigkeiten unabhängig bewerten zu lassen und sich auf einer ständig wachsenden "Bosch Rexroth Fluid Rating List" zu platzieren.

Unter www.boschrexroth.com/fluidrating können sich Schmierstoff- und Additiv-Hersteller für das Bewertungsverfahren registrieren. Rexroth fordert dann vom Hersteller die technischen Kennwerte der zu bewertenden Hydraulikflüssigkeit an, überprüft sie auf Plausibilität und lässt sich die Normkonformität bestätigen. Die zusätzlichen Anforderungen umfassen verschärfte Normkennwerte und spezifische Fluid- und Pumpentests. Sie zeigen die Eignung der Hydraulikflüssigkeit für definierte Rexroth-Komponenten. Erfüllt die Hydraulikflüssigkeit alle Anforderungen, wird sie in die Bosch Rexroth Fluid Rating List aufgenommen, die Rexroth intern nutzt und zukünftig auch Kunden des Unternehmens zur Verfügung stehen wird.

Bei der Bewertung durchlaufen die Fluide verschiedene, teilweise bei Bosch Rexroth entwickelte Testverfahren. Unter hoher Belastung absolvieren sie in unterschiedlichen Zyklen mehrere hundert Betriebsstunden, sowohl bei hohen Temperaturen als auch niedrigen Viskositäten. Nach standardisierten Auswertungsmethoden treffen die Spezialisten Aussagen zu den Wechselwirkungen von Fluid und Bauteilen, über das Verschleißverhalten sowie Werkstoffverträglichkeiten. Ein praxisnaher Versuchsaufbau ist der Fluidtest für geschlossene Kreisläufe mit einer Kombinationseinheit aus einer Hydraulikpumpe der Baureihe A4VG und einem Hydraulikmotor der A6VM Baureihe. Diese Konfiguration ist typisch für hydrostatische Fahrantriebe. Bei dem Test wird die Einheit mehrere hundert Betriebsstunden bei 4000 U/min einem Schwenkzyklus sowie einem Eckdatentest mit einem Arbeitsdruck von bis zu 500 bar unterzogen. Im Anschluss untersuchen Spezialisten bei Rexroth die Wechselwirkungen der Hydraulikflüssigkeit mit den Bauteilen.

Sie messen die Bauteil-Gewichts- und Maßänderungen und begutachten optisch die Bauteiloberflächen. Daraus leiten sie die Werkstoffverträglichkeiten und Verschleißverhalten ab. Zusätzlich analysieren sie den Zustand der Hydraulikflüssigkeit vor, während und nach dem Versuch und können dadurch valide Aussagen zum Dauerlauf- bzw. Verschleißverhalten treffen. Je nach Pumpen-/Motor-Kombination und eingesetzter Hydraulikflüssigkeit sollen zukünftig weitere Analysen, bspw. zum Kavitations- und Alterungsverhalten, hinzukommen.

"Unsere Ergebnisse zeigen für die am Markt erhältlichen Fluide enorme Unterschiede, obwohl alle Hydraulikflüssigkeiten die Mindestanforderungen der Nor-?men erfüllen", betont Karl-Heinz Blum. "Maschinenhersteller, die sich bei der Auswahl ihrer Hydraulikflüssigkeit an der Bosch Rexroth Fluid Rating List orientieren, verbessern die Betriebssicherheit, senken die Ausfallwahrscheinlichkeit von Pumpen und Motoren beträchtlich und verringern Stillstandskosten."