Einige hydraulische Maschinen können ihre Position normalerweise direkt nach dem Starten halten. Nach kontinuierlichem Betrieb und einem Anstieg der Hydrauliköltemperatur kann jedoch die Plattform, der Ausleger, der Abstützarm oder das Arbeitsgerät langsam absenken.
Dieser Zustand wird häufig als Drift des Hydraulikzylinders, Zylinderschleichbewegung oder Lastabsenkung bezeichnet.
Eine Maschine, die sich nach dem Aufwärmen absenkt, hat nicht unbedingt einen beschädigten Hydraulikzylinder. Häufiger verringert eine höhere Öltemperatur die Viskosität des Hydrauliköls und erhöht die Leckage durch bestehende Spielräume im Zylinder, im Richtungssteuerungsventil, in der hydraulischen Sperre oder im Gegenlastventil.
Eine korrekte Diagnose ist daher wichtig. Das Ersetzen der Zylinderdichtungen ohne Überprüfung des gesamten Hydraulikschaltkreises löst möglicherweise nicht das Problem.
Heißes Hydrauliköl hat eine niedrigere Viskosität
Hydrauliköl wird dünner, wenn seine Temperatur steigt.
Wenn die Maschine kalt ist, kann die relativ hohe Viskosität des Öls helfen, die Leckage durch kleine interne Spielräume zu begrenzen. Geringfügiger Verschleiß an einer Kolbenabdichtung, Ventilspule, Rückschlagventil oder Lasthalteventil kann keine bemerkbare Bewegung verursachen.
Nachdem das System eine Zeit lang betrieben wurde, wird das Öl dünner und kann leichter durch folgende Stellen gelangen:
- Spiele der Kolbenabdichtung
- Spiele der Richtungsventilspule
- Dichtflächen des Rückschlagventils und der hydraulischen Sperre
- Sitze der Gegenlastventile
- Andere interne hydraulische Durchgänge
Wenn das Öl allmählich die tragende Kammer verlässt, sinkt der Druck und der Zylinder beginnt sich unter der aufgebrachten Last zu bewegen.
Dies kann sich als Absenken einer Hebebühne, Einfahren eines Auslegers, Senken eines Auslegers oder schrittweises Ändern der Position eines Anbauteils äußern.
Interne Leckage der Kolbenabdichtung kann zunehmen
Die Kolbenabdichtung trennt die Stangen-Seite-Kammer von der Deckel-Seite-Kammer innerhalb eines hydraulischen Zylinders.
Nach langjährigem Betrieb kann die Dichtung abgenutzt, verhärtet, geschnittern, ausgepresst oder dauerhaft verformt sein. Undichtigkeiten können begrenzt bleiben, wenn das Öl kalt ist, aber heißes, niedrigviskoses Öl kann leichter durch den beschädigten Dichtbereich gelangen.
Dies verändert das Druckgleichgewicht zwischen den beiden Zylinderkammern und kann es dem Kolbenstangen ermöglichen, sich unter Last zu bewegen.
Allerdings führt eine Undichtigkeit der Kolbenabdichtung nicht immer zu einer kontinuierlichen Zylinderbewegung. Wenn beide Zylinderanschlüsse vollständig blockiert sind, benötigt das verdrängte Öl weiterhin einen Flussweg.
Aus diesem Grund sollte das Sinken im heißen Zustand nicht automatisch der Kolbenabdichtung zugeschrieben werden. Auch das Regelventil und der Lasthaltkreis müssen inspiziert werden.
Die Leckage des Richtungssteuerungsventils kann die Hauptursache sein
In vielen hydraulischen Systemen bleibt der Zylinder mit dem Richtungsregelventil verbunden, nachdem der Bediener den Steuerhebel losgelassen hat.
Der Ventilkolben und der Ventilkörper arbeiten mit kleinen Spielräumen. Diese Spielräume ermöglichen es dem Kolben, sich zu bewegen, schaffen aber auch mögliche interne Leckwege.
Wenn das Öl heiß und dünn wird, kann Flüssigkeit aus der tragenden Zylinderkammer durch das Ventil fließen und zum Reservoir zurückkehren oder in einen anderen Teil des Kreislaufs gelangen.
Der Zylinder kann dann driften, selbst wenn die Kolbenabdichtung noch in akzeptablem Zustand ist.
Das Richtungsregelventil sollte verdächtig sein, wenn:
- Mehrere Zylinder beginnen zu sinken, nachdem das System heiß geworden ist
- Das Problem bleibt bestehen, nachdem die Zylinderdichtungen ersetzt wurden
- Der Zylinder behält seine Position, nachdem seine Anschlüsse isoliert wurden
- Der Bereich des Regelventils wird ungewöhnlich heiß
- Die Driftgeschwindigkeit ändert sich, wenn eine andere hydraulische Funktion betätigt wird
Verschleiß des Ventilkolbens, Verunreinigung, interne Riefenbildung oder unvollständige Kolbenrückführung können alle die Leckage erhöhen.
In vielen Maschinen ist Leckage des Regelventils häufiger als ernsthafte Leckage der Kolbenabdichtung.
Hydraulische Sperren und Gegenlastventile können undicht sein
Hebebühnen, Kräne, Baugeräteausleger und hydraulische Abstützungen verwenden häufig hydraulische Verriegelungen, pilotgesteuerte Rückschlagventile oder Gegengewichtsventile.
Diese Ventile sind so konzipiert, dass sie Öl im Zylinder zurückhalten und unkontrollierte Lastbewegungen verhindern.
Wenn der Ventilsitz, die Kugel, der Spule oder die Dichtfläche abgenutzt, zerkratzt oder verunreinigt sind, kann das Ventil möglicherweise nicht vollständig schließen. Heißes, dünnflüssiges Öl kann dann leichter durch den beschädigten Dichtbereich fließen.
Ein Lasthalteventil kann auch leicht geöffnet bleiben aufgrund von:
- Restdruck auf dem Pilotkreis
- Falsche Ventileinstellung
- Übermäßiger Rückdruck
- Kontamination rund um den Ventilsitz
- Eine eingeschränkte Pilotdurchgang
- Falsche Installation
In dieser Situation ist der Zylinder möglicherweise weiterhin mechanisch in der Lage, die Last zu tragen. Das Problem ist, dass das Ventil, das für die Verriegelung des Öls verantwortlich ist, nicht richtig abdichtet.
Für sicherheitskritische Hebezeuge sollte ein Standardweichenventil nicht das einzige Bauteil sein, das eine erhöhte Last hält.
Hohe Temperaturen können die Leistung der Kolbenabdichtung beeinträchtigen
Hydraulische Dichtungen sind für spezifische Temperaturbereiche ausgelegt.
Wenn die tatsächliche Öltemperatur den geeigneten Bereich überschreitet, kann eine Dichtung weich, anschwillen, verhärten, schrumpfen oder an Elastizität verlieren.
Eine erweichte Kolbendichtung kann möglicherweise nicht mehr genügend Kontaktpressung gegen die Zylinderbohrung aufrechterhalten. Bei hohem Druck kann das Dichtmaterial auch in den Spalt zwischen Kolben und Zylinderrohr gedrückt werden.
Langfristige Wärmeexposition kann zu dauerhaften Deformationen führen. Sobald dies geschieht, kann die Dichtung weiterhin undicht sein, selbst nachdem die Maschine abgekühlt ist.
Ein Zylinder, der bei Kälte normal funktioniert, aber bei Wärme absinkt, kann daher darauf hindeuten, dass das Dichtmaterial für die tatsächliche kontinuierliche Öltemperatur ungeeignet ist.
Interner Verschleiß kann größere Leckagewege schaffen
Seitenbelastungen, schlechte Ausrichtung und abgenutzte Montagekomponenten können zu ungleichmäßigem Verschleiß in einem Hydraulikzylinder führen.
Wenn die Verschleißringe oder Führungsbauteile abgenutzt sind, kann der Kolben im Zylinderinneren kippen. Die Kolbendichtung erfährt dann ungleichmäßigen Druck und kann auf einer Seite den Dichtkontakt verlieren.
Das Ritzen der Zylinderbohrung, übermäßiger Bohrdurchmesser, schlechte Rundheit oder abnormale Oberflächenrauheit können ebenfalls interne Leckagewege schaffen.
Heißes Öl strömt leichter durch diese abgenutzten Bereiche.
Das Ersetzen nur der Kolben-Dichtung kann die Driftgeschwindigkeit vorübergehend reduzieren. Das Problem kann jedoch zurückkehren, wenn der Zylinderbohrung, Abriebringe, Stifte, Buchsen, Ausrichtung oder externe Seitenlastbedingungen nicht korrigiert werden.
Luft- und Temperaturänderungen können zu eingeschränkter Bewegung führen
Luft, die mit Hydrauliköl vermischt ist, kann ebenfalls die Zylinderposition beeinflussen.
Im Gegensatz zu Hydrauliköl ist Luft kompressibel. Unter Last können Luftblasen im Zylinderraum komprimiert werden und es dem Kolbenstangen ermöglichen, sich leicht zu bewegen.
Eingetragene Luft kann auch folgendes verursachen:
- Schwammige Zylindermovement
- Kriechen
- Vibration
- Abnormale Geräusche
- Druckschwankungen
Jedoch verursacht Luft normalerweise begrenzte Bewegungen oder instabile Positionierungen anstatt kontinuierliches Absinken über große Entfernungen.
Hydrauliköl und Metallkomponenten dehnen sich ebenfalls aus, wenn sie erhitzt werden, und ziehen sich zusammen, wenn sie abgekühlt werden. Wenn die Zylinderanschlüsse blockiert sind, kann dieser Temperaturwechsel eine kleine Veränderung des Kammerdrucks und der Zylinderposition verursachen.
Wenn eine Plattform, ein Ausleger oder ein Stützfuß weiterhin gleichmäßig absenkt, ist internes Leckage wahrscheinlicher als nur Luftkompression oder thermische Ausdehnung.
Wie können Sie feststellen, ob der Zylinder oder das Ventil undicht ist?
Die Ausrüstung sollte sowohl unter kalten als auch unter heißen Betriebsbedingungen überprüft werden.
Aufzeichnen der Hydrauliköltemperatur, der aufgebrachten Last, der Zylinderposition und der Absenkgeschwindigkeit. Ein gemessener Vergleich ist zuverlässiger als eine visuelle Beurteilung.
Eine praktische Inspektionsreihenfolge umfasst:
- Überprüfen Sie den Zylinder, die Schläuche, die Anschlüsse und die Rohre auf externes Leckage.
- Messen Sie die Absenkgeschwindigkeit, während das Öl kalt ist.
- Wiederholen Sie die Messung, nachdem das Öl seine normale Betriebstemperatur erreicht hat.
- Überprüfen Sie das Richtungsventil, das hydraulische Schloss, das Rückschlagventil und das Gegengewichtventil.
- Überprüfen Sie die Temperatur des Ventils auf Abnormalitäten, Verunreinigungen oder restlichen Pilotdruck.
- Isolieren Sie die Zylinderanschlüsse unter kontrollierten Bedingungen.
- Führen Sie gegebenenfalls einen Druckhalte- oder internen Leckagetest durch.
- Überprüfen Sie die Kolbenabdichtung, Verschleißringe, Zylinderbohrung, Montagebolzen und Buchsen.
Wenn der Zylinder sich nach der sicheren Isolation seiner Anschlüsse nicht mehr bewegt, ist ein Leck sehr wahrscheinlich im Steuerventil oder im Lasthalteventil zu finden.
Wenn der Zylinder sich nach korrekter Isolation weiter bewegt, erfordern die Zylinderabdichtungen oder der interne mechanische Zustand eine weitere Inspektion.
Jeder Test, der eine hängende oder erhöhte Last umfasst, muss mit geeigneten mechanischen Stützen und genehmigten Sicherheitsverfahren durchgeführt werden.
Wie kann die Lastabsenkung im heißen Zustand reduziert werden?
Der erste Schritt besteht darin, die Betriebstemperatur des hydraulischen Systems zu kontrollieren.
Die Kapazität des Reservoirs, der Ölkühler, der Luftstrom, der Ölstand und die Wärmeabgabebedingungen sollten mit dem Betriebszyklus der Ausrüstung übereinstimmen. Die Viskositätsklasse des Hydrauliköls sollte zudem für die Umgebungstemperatur und die normale Öltemperatur geeignet sein.
Weitere vorbeugende Maßnahmen sind:
- Auswahl von Dichtungen, die für die tatsächliche Öltemperatur geeignet sind
- Verwendung von korrekt dimensionierten Hydraulikschlössern oder Ausgleichsventilen
- Halten Sie das Hydrauliköl sauber
- Überprüfen Sie Ventilsitze und -spulen auf Verschleiß
- Überprüfen Sie den Pilotdruck und die Ventileinstellungen
- Verringerung übermäßigen Rückdrucks
- Ersetzen Sie abgenutzte Verschleißringe und Führungskomponenten
- Korrigieren Sie Zylindermisalignment und seitliche Belastungen
- Testen Sie die Lasthalte-Leistung, nachdem das Öl heiß geworden ist
Ausrüstung, die erhöhte Lasten trägt, sollte ein geeignetes Lasthalteventil oder ein mechanisches Sicherheitsgerät verwenden. Es sollte nicht nur auf ein Steuerventil oder eine Kolbenabdichtung angewiesen sein, um Bewegung zu verhindern.
Schlussfolgerung
Hydraulische Anlagen beginnen oft zu sinken, nachdem sie sich erwärmt haben, da eine höhere Öltatempatur die Viskosität des Hydrauliköls reduziert und die bestehende interne Leckage erhöht.
Die Leckage kann über die Kolbendichtung, das proportional gesteuerte Ventil, das hydraulische Verriegelungselement, das Rückschlagventil oder das Gegengewichtventil auftreten.
Ein Sinken der Last bedeutet daher nicht automatisch, dass der Hydraulikzylinder beschädigt ist.
Die korrekte Diagnose erfordert die Trennung der Zylinderleckage von der Leckage des Steuer- und Lasthalteventils. Öltemperatur, Ölviskosität, Dichtungszustand, Ventilzustand, Kontamination, innerer Verschleiß und die Last der Geräte sollten alle berücksichtigt werden.
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