Hydraulische Leistung: Messgröße und Ermittlung verständlich erklärt
Die hydraulische Leistung ist ein physikalischer Wert, aus dem die Belastbarkeit von hydraulischen Anlagen ermittelt werden kann. Die Messgröße wird vor allem zur Auslegung der hydraulischen Pumpe benötigt. Die Maßheinheit ist das Kilowatt.Messgröße der hydraulischen "Leistung"
Die "Leistung" ist eine zusammen gesetzte Größe dritten Grades. Sie wird grundsätzlich durch "Arbeit pro Zeit" definiert. "Arbeit" ist wiederum eine abgeleitete Größe aus der abgeleiteten Größe "Kraft" mal der Grundgröße "Weg". Die "Kraft" wird ihrerseits aus den Grundgrößen "Masse" und "Beschleunigung" ermittelt. Um eine "Leistung" zu ermitteln, sind deshalb einige Vorberechnungen anzustellen.
Besonderheit der hydraulischen Leistung
Zur Berechnung der hydraulischen Leistung werden deshalb die Grundgrößen in die Besonderheiten der Hydraulik übertragen.
Der Volumenstrom ist die Menge an hydraulischer Flüssigkeit, die innerhalb einer definierten Zeit eine definierte Querschnittsfläche passiert. Die Maßeinheit für den Volumenstrom ist "Liter pro Minute".
Übersetzt gibt die Leistung an, wie sich der Druck innerhalb eines hydraulischen Systems verringert. Je mehr Widerstände und Verbraucher in einem hydraulischen System angeschlossen sind, desto geringer wird die Leistung des Gesamtsystems. Umgekehrt bedeutet dies: Je mehr Verbraucher und Widerstände in einem hydraulischen System angeschlossen werden sollen, desto höher muss die Leistung des Systems ausgelegt werden.
Die Ermittlung der erforderlichen hydraulischen Leistung lässt damit Rückschlüsse auf die erforderliche Bauart, Antrieb und Leistungsfähigkeit der hydraulischen Pumpe zu.
Die Leistung einer hydraulischen Pumpe bemisst sich aus ihrer Konstruktion und ihrem Antrieb
Damit ein Volumenstrom von Q = 1 Liter pro Minute einen Betriebsdruck von p= 500 bar erreichen kann, ist eine Antriebsleistung von ca. 1 Kilowatt erforderlich. Entsprechend höhere Volumenströme bzw. Betriebsdrücke können so grob vorgeschätzt werden, um erste Anhaltspunkte für die Konstruktion des hydraulischen Systems zu ermitteln.
Voraussetzung für erfolgreiche Konstruktionen
Dies erklärt, warum der exakten Berechnung eines hydraulischen Systems eine maximale Bedeutung zukommt: Schläuche und Rohre verursachen Reibverluste, an denen hydraulische Leistung verloren geht. Bögen und Abzweige verursachen Verwirbelungen, die wiederum Leistung kosten. Blenden und harte Sprünge (z. B. an Ventilen) sind ebenfalls Verbraucher der hydraulischen Leistung. Gleichzeitig kann der Druck in einem hydraulischen System nicht unendlich gesteigert werden. Die Drücke, die in hydraulischen Systemen herrschen, können mehrere hundert bar betragen. Treffen diese hohen Drücke auf schnelle Volumenströme, die zudem auf harte Übergänge fließen, entsteht schnell der gefürchtete Effekt der Kavitation. Kavitation bedeutet immer eine schleichende, innere Zerstörung des hydraulischen Systems. Dieser Effekt kann durch eine exakte Auslegung von Druck, Leistung und Volumenstrom verzögert oder idealerweise ganz verhindert werden.
Ermittlung der hydraulischen Leistung
Die hydraulische Leistung kann nur bis zu einem gewissen Grad im Voraus berechnet werden. Je komplexer ein hydraulisches System wird, desto schwieriger wird es, alle Leistung verbrauchenden Faktoren zu berücksichtigen. Darum gehört zur Auslegung eines hydraulischen Systems immer die Ermittlung der tatsächlichen hydraulischen Leistung nach seiner Inbetriebnahme. Dies ist durch eine einfache Ermittlung der Druckdifferenz vor und hinter der Hydraulikpumpe umsetzbar. Auf dem gleichen Weg wird auch der Wirkungsgrad eines hydraulischen Systems ermittelt. Hydraulische Leistung und Wirkungsgrad stehen daher in einem direkten Zusammenhang.