Environmental Engineering Reference
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3.8 Betriebsverhalten von Verdrängermaschinen
3.8.1 Wirkungsgrade und Kennlinienfelder
Gesamtwirkungsgrad und Teilwirkungsgrade.
Der
Gesamtwirkungsgrad
einer
Verdrängermaschine ist das Produkt aus zwei charakteristischen Teilwirkungs-
graden, dem
volumetrischen Wirkungsgrad Ș
vol
und dem
hydraulisch-mecha-
nischen Wirkungsgrad Ș
hm
:
Ș
ges
=
Ș
vol
⇅
Ș
hm
(3.19)
Ș
vol
berücksichtigt alle Leckölverluste (intern und extern) und bei Pumpen teilwei-
se die Kompressionsverluste (z. B. bei 40% Totvolumen 1,3% je 300 bar [3.11]).
Lecköl entsteht z. B. bei einer Schrägscheiben-Axialkolbenpumpe am Steuerbo-
den, an den Kolben und an den Gleitschuhen. Das am Steuerboden direkt vom
Druck- zum Sauganschluss überströmende Lecköl bezeichnet man als
internes
Lecköl
. Das übrige Lecköl sammelt sich im Gehäuse. Auch dieses kann
intern
direkt der Saugseite zugeführt werden, wenn die Pumpe z. B. aus dem Tank
ansaugt. Bei höheren saugseitigen Vordrücken (geschlossene Kreisläufe) sind die
Druckgrenzen von Gehäuse und Dichtungen zu beachten. Ggf. muss das Gehäuse
separat mit dem Tank verbunden werden, hier fließt dann
externes Lecköl
.
Demgegenüber beinhaltet
Ș
hm
jegliche Reibung in der Verdrängermaschine ein-
schließlich aller Scher- und Strömungsverluste.
Die Gesetzmäßigkeit der Teilwirkungsgrade erlaubt für die Berechnung von An-
lagen zwei bedeutende Grundsätze - nämlich:
-
Drehzahlverluste
beruhen ausschließlich auf Leckströmen (
Ș
vol
)
-
Drehmomentverluste
beruhen ausschließlich auf Reibung (
Ș
hm
)
Diese Regeln gelten sinngemäß auch für Translation (z. B. Hydrozylinder: Ge-
schwindigkeitsverluste, Kraftverluste).
Ș
vol
ist dort allerdings praktisch 100%.
Praktische Berechnung
. In
Bild 3.31
wird das Verlustverhalten von Pumpe (In-
dex 1) und Motor (Index 2) vereinfachend modelliert. Die verlustlosen Aus- und
Eingangsgrößen sind mit dem Index „th“ gekennzeichnet, während der Index „v“
die Verluste anzeigt. Wenn für den Betrieb eines Hydrauliksystems z. B. ein
Volumenstrom
Q
eff
und ein Druck
p
eff
verlangt werden, so müssen bei der Aus-
legung der Hydropumpe die an ihr entstehenden Lecköl- und Reibungsverluste
vorgehalten werden. Erstere werden in
Q
1v
, letztere in
p
1v
zusammengefasst. Für
die
Auslegung der Pumpe
gelten folgende Bilanzen:
